Zigbee
ZIGBEE技术简介
ZIGBEE技术简介一、ZIGBEE是什么技术ZigBee 是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术；ZigBee 采取了IEEE 802.15.4强有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本又低的规格；ZigBee增加了逻辑网络、网络安全和应用层；ZigBee 的主要应用领域包括无线数据采集、无线工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制、远程网络控制等场合；ZigBee 无线可使用的频段有3 个，分别是2.4GHz 的ISM 频段、欧洲的868MHz 频段、以及美国的915MHz 频段，而不同频段可使用的信道分别是16 、 1 、10 个，在中国采用2.4G频段，是免申请和免使用费的频率。
二、ZIGBEE设备功能ZigBee 网络协调器也就是网络的中心节点；ZIGBEE 全功能设备(FFD)也就是网络中的路由或中继；精简功能设备(RFD)也就是网络中的终端节点。
三、ZIGBEE特点ZigBee 技术优势ZigBee 技术在低功耗、低成本和组网能力具有无可比拟的应用优势。
ZigBee 技术标准ZigBee 和802.15.4标准都适合于低速率数据传输，最大速率为250K，与其他无线技术比较，适合传输距离相对较近；ZigBee 无线技术适合组建WPAN网络，就是无线个人设备的联网，对于数据采集和控制信号的传输是非常合适的。
ZigBee 技术的应用定位是低速率、复杂网络、低功耗和低成本应用。
ZigBee 网络比较ZigBee 无线的传输带宽在20-250KB/s范围，适合传感器数据采集和控制数据的传输；ZigBee 无线可以组建大规模网络，网络节点容量达到65535个，具有非常强大的组网优势；ZigBee 技术特有的低功耗设计，可以保证电池工作很长时间。
ZigBee 网络结构ZigBee技术具有强大的组网能力，可以形成星型、树型和MESH网状网，可以根据实际项目需要来选择合适的网络结构；MESH 网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过“多级跳”的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、自愈功能；星型和族树型网络适合点多多点、距离相对较近的应用。
什么是Zigbee？
Web, Email, Video
1MB+ .5 - 5 > 300mW (Active) 1~3mW (Sleep) 32 11,000+ 1 - 30+ Star
Cable Replacement
250KB+ 1-7 60~70mW (Active) 20~30uW (Sleep) 7 720 ~ 3,000 1 - 10+ Star
Light Control
Key to the Ubiquitous
- 6-
Consumer Electronics
Customized Module
Health Care
ZigBee Wireless Control that Simply Works
PC & Peripherals
Chip
Coordinator Router End Device
Industrial Control
65,536 network nodes Full Mesh Network Support
ZigBee Network 构成
Mesh
Optimized for timing-critical application and power
Management
- New slave enumeration: 30 ms (typ) - Sleeping slave changing to active: 15 ms (typ) - Active slave channel access time: 15 ms (typ)
ZigBee Wireless Control that Simply Works 家用电器
智能家居zigbee技术与产品介绍
ZigBee技术产品十三大特性
• 9：采用安全性更强128位加密技术（AES， 比银行卡的DES加密安全十倍），目前在全 球还没有攻破的先例，相比传统的智能家居 降低了安全隐患。
智能家居系列产品
• 场景界面 - 主面板
当您要在家中看电影时，您要：开启电视 或投影仪、放下幕布、打开音响、调暗灯 光、拉上窗帘……这是“影院”场景。
当您要睡觉休息的时候，您要：关闭窗户、 光比灯光、打开安防设备、将空调调节成 睡眠模式、夜晚起来方便的时候，走道灯 光会自动亮起……这是“睡眠”场景。
• 无线技术
WIFI
一种短程无线传输技术，能够在数百米范围内 支持互联网接入的无线电信号。它的最大特点就是 方便人们随时随地接入互联网。但对于智能家居应 用来说缺点却很明显，功耗高、组网专业性强。高 功耗对于随时随地部署低功耗传感器是非常致命的 缺陷。另一个致命缺陷是安全性，随意买一张蹭网 卡就可以轻松破解wifi的账号和密码，这对于居家 安全是不利的。虽然wifi非常普及，但在智能家居 的应用中只是起到辅助补充的作用。
结论：智能家居产品的用户是万千普罗大众，也只有他们 才能给产业带来无穷的利润。如果不考虑普通用户的需求， 产品安装复杂，又存在着技术方面的先天缺陷，必然不为用 户所接受。无法快速打开市场，损失绝大部分的利润。
ZigBee与其他同类技术的比较
• 对比总结
使用感官对比：
物联传感ZigBee产品：ZigBee具有双向通信功能，家里灯 光电器的状态实时可见。响应速度超快，一个网关同时操作 2500个设备，全部开启时间不过1.2秒。
ZigBee协议解析无线个人局域网的工作原理与物联网应用
ZigBee协议解析无线个人局域网的工作原理与物联网应用无线个人局域网（Wireless Personal Area Network，简称WPAN）是一种短距离无线通信技术，ZigBee作为其一种重要的协议，已经在物联网应用中得到广泛应用。
本文将详细解析ZigBee协议的工作原理，并探讨其在物联网中的应用。
一、ZigBee协议的工作原理ZigBee协议是基于IEEE 802.15.4标准的一种低功耗、短距离、低数据速率无线通信协议。
其工作原理如下：1. 网络拓扑结构ZigBee网络可以采用星形、树形、网状等多种拓扑结构。
其中，星形结构由一个协调器（Coordinator）和多个终端节点（End Device）组成，协调器负责网络的组网与管理。
树形结构则是在星形结构的基础上，增加了路由器（Router）节点，实现了终端节点之间的数据转发。
网状结构是最灵活的，不仅可以进行节点之间的数据转发，还可以自动选择最佳的传输路径。
2. 网络通信方式ZigBee协议采用两种主要的通信方式，分别是直接通信（Direct Communication）和间接通信（Indirect Communication）。
直接通信是指两个节点之间直接建立通信链路，可以实现低延时的数据传输；间接通信则是通过路由器节点进行数据传输，适用于节点之间距离较远或传输条件较差的情况。
3. 网络协调ZigBee网络中的协调器负责网络的组网与管理，包括网络的初始化、频道选择、路由调度等。
协调器还可以与外部设备进行无线通信，用于与其他网络的互联。
4. 节能机制为了实现低功耗的通信，ZigBee协议引入了一系列的节能机制。
其中包括低功耗睡眠模式、快速唤醒模式、层次化网络等。
节点可以在不使用时进入睡眠模式，只有当数据传输时才会唤醒，从而有效节省能耗。
二、物联网应用中的ZigBee协议ZigBee协议在物联网应用中具有广泛的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 智能家居ZigBee协议可以实现智能家居中各个设备的互联互通。
zigbee面试知识
Zigbee面试知识1. 什么是Zigbee？Zigbee是一种低功耗、低数据传输速率、低成本的无线通信协议，它基于IEEE 802.15.4标准，并且适用于自组织和自愈网络。
它主要用于物联网领域，提供了一种简单的、低功耗的无线通信解决方案。
2. Zigbee的工作原理是什么？Zigbee采用了星形拓扑结构，包括一个协调器和多个终端设备。
协调器负责网络的管理和协调，而终端设备可以是传感器、执行器或其他类型的设备。
Zigbee 网络中的设备可以通过无线信道进行通信，传输数据和命令。
3. Zigbee的特点是什么？•低功耗: Zigbee设备的功耗非常低，可以使用电池供电，并且在待机状态下仅消耗微功率。
•低数据传输速率: Zigbee的数据传输速率较低，适用于传输低带宽的数据，如传感器数据。
•自组织和自愈: Zigbee网络可以自动组织和修复，当有新的设备加入或者设备发生故障时，网络可以重新组织和修复，保证网络的稳定性。
•多设备互联: Zigbee网络支持多个设备之间的互联，设备可以通过无线信道进行通信和协作。
•低成本: Zigbee设备的制造成本相对较低，适用于大规模部署和广泛应用。
4. Zigbee的应用领域有哪些？Zigbee广泛应用于物联网领域，包括以下几个方面：•家庭自动化: Zigbee可以用于家庭自动化系统，如智能家居系统，可以控制灯光、电器等设备。
•工业自动化: Zigbee可以应用于工业自动化领域，用于监测和控制工业设备，提高生产效率和安全性。
•智能城市: Zigbee可以用于智能城市的建设，如智能交通系统、智能停车场等。
•健康医疗: Zigbee可以应用于健康医疗领域，如远程医疗、健康监测等。
•农业物联网: Zigbee可以用于农业物联网，监测和控制农作物的生长环境，提高农作物产量和质量。
5. Zigbee有哪些优点和缺点？优点：•低功耗: Zigbee设备的功耗非常低，适合长时间使用和电池供电的场景。
zigbee 协议栈
zigbee 协议栈Zigbee 协议栈。
Zigbee 是一种无线通信协议，它被设计用于低数据速率、低功耗的应用场景，如智能家居、工业自动化、传感器网络等。
Zigbee 协议栈是指在 Zigbee 网络中的协议层，它定义了 Zigbee 网络中各个节点之间的通信规则和协议。
Zigbee 协议栈主要包括物理层、MAC 层、网络层和应用层。
物理层定义了无线通信的调制解调方式、频率和功率控制等；MAC 层负责数据的传输和接收，以及网络中节点的管理；网络层则负责路由和数据包转发；应用层则定义了具体的应用协议和数据格式。
在 Zigbee 协议栈中，物理层使用了 IEEE 802.15.4 标准，它定义了无线通信的物理层和 MAC 层规范，包括频率、调制方式、数据帧格式等。
MAC 层定义了数据的传输方式，包括信道访问方式、数据帧格式、数据重传机制等。
网络层则定义了路由协议和数据包转发规则，以实现多跳网络的数据传输。
应用层则定义了具体的应用协议，如 Zigbee Home Automation（ZHA）、Zigbee Light Link（ZLL）等。
Zigbee 协议栈的设计遵循了低功耗、低成本、可靠性和安全性的原则。
它采用了分层的设计，使得各个层之间的功能清晰明了，易于实现和维护。
同时，Zigbee 协议栈还支持多种网络拓扑结构，包括星型、网状和混合型网络，以满足不同应用场景的需求。
在实际的应用中，开发人员可以使用 Zigbee 协议栈来快速构建 Zigbee 网络应用。
通过使用 Zigbee 协议栈，开发人员可以方便地实现节点之间的数据通信、网络管理和安全保护，从而加速产品的开发周期和降低开发成本。
总的来说，Zigbee 协议栈是 Zigbee 网络中的核心部分，它定义了 Zigbee 网络中节点之间的通信规则和协议。
通过使用 Zigbee 协议栈，开发人员可以快速构建低功耗、低成本、可靠性和安全性的Zigbee 网络应用，满足不同应用场景的需求。
ZigBee协议
ZigBee协议协议名称：ZigBee协议一、引言ZigBee协议是一种低功耗、低速率的无线通信协议，旨在为物联网设备提供可靠、安全的无线通信能力。
本协议旨在规范ZigBee网络的组网方式、通信协议、安全机制等内容，以确保设备之间的互操作性和数据传输的可靠性。
二、范围本协议适用于基于ZigBee技术的物联网设备，包括但不限于传感器、执行器、智能家居设备等。
三、术语定义1. ZigBee：一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信技术，用于低功耗、低速率的短距离通信。
2. ZigBee设备：采用ZigBee技术的物联网设备，包括终端设备和协调器设备。
3. 终端设备：指无线传感器节点或执行器节点，可以通过协调器设备进行通信。
4. 协调器设备：指ZigBee网络中的主节点，负责网络的管理和协调。
四、ZigBee网络组网方式1. 网络拓扑结构：ZigBee网络采用星型、树型或网状拓扑结构，由一个协调器设备和若干终端设备组成。
2. 网络组网方式：ZigBee网络可以通过协调器设备进行主动组网，也可以通过设备之间的自组织方式进行动态组网。
3. 网络扩展性：ZigBee网络支持网络的扩展，可以通过添加更多的终端设备或协调器设备来扩大网络规模。
五、ZigBee通信协议1. ZigBee帧格式：ZigBee通信采用帧格式进行数据传输，包括帧起始符、帧控制字段、目标地址字段、源地址字段、帧有效载荷和帧校验字段等。
2. 数据传输方式：ZigBee通信支持广播传输、单播传输和多播传输三种方式，根据实际应用需求选择合适的传输方式。
3. 数据传输速率：ZigBee通信的数据传输速率根据设备所采用的射频通信频段和通信距离进行调整，一般在10-250 kbps之间。
4. 网络协议栈：ZigBee通信采用分层的网络协议栈，包括物理层、介质访问控制层、网络层和应用层，以实现数据的可靠传输和网络的管理。
六、ZigBee安全机制1. 密钥管理：ZigBee网络使用密钥管理机制来确保通信的安全性，包括密钥生成、密钥分发和密钥更新等操作。
Zigbee知识点
第一章Zigbee概述1、Zigbee就是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术,主要用于近距离无线连接。
2、Zigbee的特点就是功耗低、成本低、时延短、网络容量大、可靠安全。
3、常见的Zigbee芯片有CC243X系列、MC1322X系列与CC253X系列。
4、常见的Zigbee协议栈有非开源(msstatePAN)协议栈、开源(freakz)协议栈与半开源(Zstack)协议栈。
5、Zigbee软件开发平台包括IAR、Zigbee Sniffer、物理地址修改软件以及其它辅助软件。
6、Zigbee硬件开发平台采用Altium Designer进行设计。
7、简述Zigbee的定义。
答:Zigbee就是一种近距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通讯技术。
主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间,进行数据传输(包括典型的周期性数据、间歇性数据与低反应时间数据)的应用。
( Zigbee的基础就是IEEE802、15、4,但就是IEEE802、15、4仅处理低级的MAC(媒体接入控制协议)层与物理层协议,Zigbee联盟对网络层协议与应用层进行了标准化。
)8、简述无线传感器网络与Zigbee之间的关系。
答:从协议标准来讲:目前大多数无线传感器网络的物理层与MAC层都采用IEEE802、15、4协议标准。
IEEE802、15、4描述了低速率无线个人局域网的物理层与媒体接入控制协议(MAC层),属于IEEE802、15、4工作组。
而Zigbee技术就是基于IEEE802、15、4标准的无线技术。
从应用上来讲:Zigbee适用于通信数据量不大,数据传输速率相对较低,成本较低的便携或移动设备。
这些设备只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另外一个传感器,并能实现传感器之间的组网,实现无线传感器网络分布式、自组织与低功耗的特点。
9、Zigbee技术特点:低功耗、低成本、大容量、可靠、时延短、灵活的网络拓扑结构。
ZigBee技术
ZigBee技术特点
(6) 安全: ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数
据包完整性检查功能,支持鉴权和认证， 采用 了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确 定其安全属性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
应用实例
现已广泛应用于物联网产业链中的M2M行业, 如智能电网、智能交通、智能 家居、金融、移动POS终端、供应链自动化、工业自动化、智能建筑、消 防、公共安全、环境保护、气象、数字化医疗、遥感勘测、农业、林业、 水务、煤矿、石化等领域。
ZigBee技术特点
(2)成本低: ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能
降到1.5—2.5美元, 并且ZigBee协议是免专利费的。 低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。
ZigBee技术特点
(3) 时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短, 典型的
搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设 备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于 对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。
分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输 速率, 它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续 增加。
ZigBee技术特点
(1)低功耗: 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且
采用了休眠模式, 功耗低,因此ZigBee设备非常省电。 据估算, ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长 达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望 尘莫及的。
ZigBee技术的定义
简单的说, ZigBee是一种高可靠的无线数传网络, 类似于 CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。 通讯距离从标准的75m到几百米、几公里, 并且支持无限扩 展。
第四章 ZigBee概述
ZigBee片上系统解决方案—CC2430无线单片机 2005年12月，Chipcon公司推出内嵌定位引擎的ZigBee
IEEE802.15.4解决方案CC2431。 2006年2月，TI公司收购Chipcon公司，又相继推出一系
列的ZigBee芯片，比较有代表性的片上系统有CC2530等。
TX为25 mA)。 ● 硬件支持CSMA/CA。 ● 电源电压范围宽(2.0～3.6 V)。 ● 支持数字化接收信号强度指示器/链路质量指示(RSSI/LQI)。
7
第一节 ZIGBEE 技术概述 --------ZIGBEE芯片
● 2.4 GHz IEEE 802.15.4标准射频收发器。 ● 优秀的接收器灵敏度和抗干扰能力。 ● 外围电路只需极少量的外部元件。 ● 支持运行网状网系统。 ● 128 KB系统可编程闪存。 ● 32位ARM7TDMI-S微控制器内核。 ● 96 KB的SRAM及80 KB的ROM。 ●支持硬件调试。 ● 4个16位定时器及PWM。 ● 红外发生电路。 ● 32 kHz的睡眠计时器和定时捕获。 ● CSMA/CA硬件支持。 ● 精确的数字接收信号强度指示/LQI支持。 ● 温度传感器。 ● 两个8通道12位ADC。 ● AES加密安全协处理器。 ● 两个高速同步串口。 ● 64个通用I / O引脚。 ● 看门狗定时器。
4
第一节 ZIGBEE 技术概述 --------无线传感器网络与ZIGBEE的关系
zigbee相关知识点
Zigbee相关知识点介绍Zigbee是一种低功耗的、短距离通信协议，被广泛应用于物联网领域。
它基于IEEE 802.15.4标准，具有自组网、低功耗和安全性等特点。
本文将介绍Zigbee的相关知识点，让我们一起来了解一下吧！1. Zigbee网络拓扑结构Zigbee网络采用了星型、网状和混合型等多种拓扑结构。
其中，星型拓扑是最简单的一种，由一个集中器（Coordinator）和多个终端设备组成，所有通信都通过集中器进行。
网状拓扑则允许设备之间直接通信，具有更高的可靠性和扩展性。
混合型拓扑则是星型和网状拓扑的结合，能够满足不同应用场景的需求。
2. Zigbee通信协议栈Zigbee通信协议栈包括物理层、MAC层、网络层和应用层。
物理层负责无线信号的发送和接收，MAC层处理数据包的传输和接收，网络层负责路由和组网，应用层则定义了不同应用场景下的具体协议。
3. Zigbee设备类型Zigbee设备可以分为三类：协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。
协调器是网络的核心，负责管理整个网络；路由器负责中继数据包和扩展网络覆盖范围；终端设备是最简单的设备，通常用于传感器和执行器等简单应用中。
4. Zigbee网络组网过程Zigbee网络的组网过程包括设备加入网络、设备发现、设备配置和网络优化等步骤。
首先，设备通过协调器加入网络，然后进行设备发现，找到附近的邻居设备。
接下来，设备需要进行配置，包括分配独立的网络地址、选择频道和设置传输速率等。
最后，网络需要进行优化，包括路由表的维护和能量管理等。
5. Zigbee应用场景Zigbee在物联网领域有广泛的应用场景，如智能家居、工业自动化和智能农业等。
在智能家居中，Zigbee可用于智能灯光控制、智能门锁和温湿度传感器等。
在工业自动化中，Zigbee可用于无线传感器网络和远程监测等。
在智能农业中，Zigbee可用于土壤湿度监测和灌溉控制等。
《zigbee技术》课件
Zigbee技术在工业自动化领域的应用 前景同样不可小觑，可以实现设备的 远程监控、数据采集和自动化控制等 功能。
智能城市
Zigbee技术在智能城市领域也有着广 阔的应用前景，可以实现智能交通、 智能环保、智能安防等功能的智能化 管理。
THANKS
感谢观看
05
Zigbee技术发展趋势 与展望
Zigbee技术发展现状
01
全球Zigbee技术应用情况
Zigbee技术在全球范围内得到了广泛的应用，尤其在智能家居、工业
自动化、智能农业等领域。
02
中国Zigbee技术发展现状
中国在Zigbee技术方面也取得了一定的进展，在智能家居、智能城市
等领域得到广泛应用，但与国际先进水平仍存在一定差距。
智能农业系统中的Zigbee技术应用
智能灌溉
利用Zigbee技术实现农田的智能灌溉，根据土壤湿度和植物需 求进行精准灌溉。
智能温室控制
通过Zigbee技术实现温室的温度、湿度、光照等环境的自动调 节，提高农作物产量和品质。
农业物联网
利用Zigbee技术将各种农业传感器和设备连接起来，实现农业 生产的全面数字化和智能化。
详细描述
Zigbee技术是一种无线通信技术，基于IEEE 802.15.4标准，主要用于短距离、 低功耗的无线通信应用。它采用无线电波进行数据传输，适用于各种低速、低 成本、低功耗的无线通信场景。
Zigbee技术的特点
总结词
Zigbee技术具有低功耗、低成本、低速率、 高可靠性等特点。
详细描述
Zigbee技术具有以下特点
04
Zigbee技术应用案例
智能家居系统中的Zigbee技术应用
01
zigbee是什么意思
zigbee是什么意思
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。
根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
这一名称（又称紫蜂协议）来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飞翔和“嗡嗡”（zig）地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。
其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。
主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。
ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。
ZigBee协议从下到上分别为物理层（PHY）、媒体访问控制层（MAC）、传输层（TL）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。
其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里；另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。
例如，你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个Zigbee控制网络。
不同的是，Zigbee网络主要是为自动化控制数据传输而建立，而移动。
ZigBee
3 ZigBee网络无线传感器3.1 什么是ZigBeeZigBee 是一种无线网络技术标准。
ZigBee 是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。
它此前被称作“HomeRF Lite”或“FireFly”无线技术，主要用于近距离无线连接。
它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。
这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。
最后，这些数据就可以进入计算机用于分析或者被另外一种无线技术如WiMax收集。
ZigBee 基础是IEEE 802.15.4，它是IEEE无线个人区域网(Personal Area Network，PAN)工作组的一项标准，被称作IEEE 802.15.4(ZigBee)技术标准。
ZigBee 不只是802.15.4 的名字。
因为IEEE802.15.4 仅规范了低级MAC 层和物理层协议，但ZigBee 联盟对其网络层协议和API 进行了标准化。
ZigBee 完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点的4K字节或者作为Hub 或路由器的协调器的32K 字节。
每个协调器可连接多达255 个节点，而几个协调器则可形成一个网络，对路由传输的数目则没有限制。
ZigBee 联盟还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其它节点获得。
ZigBee 联盟成立于2001年8 月。
2002 年下半年，英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布，它们将加盟“ZigBee 联盟”，以研发名为“ZigBee”的下一代无线通信标准，这一事件成为该项技术发展过程中的里程碑。
到目前为止，除了TI(德州仪器)、Invensys、Ember、三菱电子、摩托罗拉、飞思卡尔和飞利浦等国际知名的大公司外，该联盟已有200 多家成员企业，并在迅速发展壮大。
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·研究探讨·
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Zigbee 概述及安全浅议
河南工业和信息化职业学院 梁娜娜
【摘要】ZigBee 是一种新兴的短距离的无线网络技术，本文分析了ZigBee 协议的技术要点和安全性能，并探讨了 ZigBee 几个实际的应用。
【关键词】Zigbee 无线网络 信号 安全性能
一、ZigBee 简介： 1.1 ZigBee 的定义：
ZigBee 是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术；ZigBee 采取了 IEEE 802.15.4强有力的无线物理层所规定的全部优点 ：省电、简单、成本又低的规格；ZigBee 增加了逻辑网络、网络安全和应用层；
ZigBee 的主要应用领域包括无线数据采集、无线工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制、远程网络控制等场合；ZiZigBee 其实就是IEEE 802.15.4协议的代名词。
根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
这一名称来源与蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这这样的方式构成了群体中的通信网络。
其特点是近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本。
主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
1.2 ZigBee 应用场合：
①无线传感器网络；②带负载管理功能的自动抄表系统；③智能交通，油气生产遥测遥控通讯系统；④监控照明家庭智能报警系统；⑤农田耕作、水利无线传感系统；⑥家庭医疗健康监控系统；⑦军事应用、机器人控制；⑧汽车传感器系统状态；
1.3ZigBee 的设备：
ZigBee 定义了两种物理设备类型：全功能设备FFD(Full Function Device)和精简功能设备RFD(Reduced FunctioDevice)。
一般来说，FFD 支持任何拓扑结构，可以充当网络协调器(Network Coordinator)，能和任何设备通信；RFD 通常只用于星型网络拓扑结构中，不能完成网络协调器功能，且只能与FFD 通信，两个RFD 之间不能通信；但它们的内部电路比FFD 少，只有很少或没有消耗能量的内存，因此实现相对简单，也更利于节能。
1.4ZigBee 协议：
ZigBee 标准采用分层结构。
每一层为上层提供一系列特殊的服务：数据实体提供数据传输服务，管理实体则提供所有其他的服务。
所有的服务实体都通过服务接入点(SAP)为上层提供一个接口，每个SAP 都支持一定数量的服务原语来实现所需的功能。
ZigBee 标准堆栈架构是在OSI 七层模型的基础上根据市场和实际需要定义的。
IEEE 802.15.4-2003标准定义了底层：物理层(Physical Layer.PHY)和媒体访问控制层。
ZigBee 联盟在此基础上定义了网络层，应用层架构。
其中应用层包括应用支持子层(APS)，应用架构(AF)。
物理层的功能：信道进行能量检测对收到的包进行链路质量指示、接收发送数据、空闲信道评估等。
信道能量检测为网络层提供信道选择依据。
它主要测量目标信道中接收信号的功率强度，由于这个检测本身不进行解码操作，所以检测结果是有效信号功率和噪声信号功率之和。
链路质量指示为网络层或者应用层提供接收数据帧时无线信号的强度和质量的信息，与信道能量检测不同的是，它要对信号解码，生成的是一个信噪比指标。
这个信噪比指标和物理层数据单元一道提交给上层处理。
空闲信道评估判断信道是否空闲。
IEEE 802.15.4定义了三种空闲信道评估模式：第一种，简单判断信道的信号能量，当信号能量低于某一个门限值就认为
信道空闲；第二种是通过判断无线信号的特征，这个特征主要包括两个方面，即扩频信号和载波频率；第三种模式是前两种模式的综合，同时检测信号强度和信号特征，给出信道空闲判断。
1.5ZigBee 的优点：
①低功耗。
②低成本。
③ 低速率。
④近距离。
⑤短时延。
⑥高容量。
⑦高安全。
⑧免执照频段。
二、ZigBee 安全概述
2.1 ZigBee 的安全性能分析：
ZigBee 网状网络拓扑采用了全新的树状地址分配机制，可以实现自动选择新的路由功能，如果发现某失效节点，ZigBee 协议栈将自动具有绕道路由，达到目标节点，这样，将大大提高系统可靠性。
.数据速率比较低 在2.4GHZ 的频段只有250KB/S,而且只是链路上的速率,除掉信道竞争应答和重传等消耗,真正能被应用所利用的速率可能不足100KB/S,并且余下的速率可能要被邻近多个节点和同一个节点的多个应用所瓜分，因此不适合做视频之类事情。
可靠性方面,zigbee 有很多方面进行保证.物理层采用了扩频技术,能够在一定程度上抵抗干扰MAC 应用层(APS 部分)有应答重传功能，MA（载波检测多路访问机制）使节点发送前先监听信道,可以起到避开干扰的作用。
zigbee 网络受到外界干扰,无法正常工作时,整个网络可以动态的切换到另一个工作信道上。
通常zigbee 节点所承载的应用数据速率都比较低,在不需要通信是,节点可以进入很低功耗的休眠状态,此时能耗可能只有正常工作状态下的千分之一。
由于一般情况下,休眠时间占总运行时间的大部分,有时正常工作的时间还不到百分之一,因此达到很高的节能效果。
络层特性zigbee 大规模的组网能力，个网络60000个节点。
zigbee 底层采用了直扩技术,如果采用非信标模式,网络可以扩展得很大,因为不需同步而且节点加入网络和重新加入网络的过程很快,一般可以做到1秒以内,甚至更快。
2.2 ZigBee 的安全体系
由于无线网络是开放的，只要知道了通讯频率、调制及编码方式等，任何设备都可以接收网络设备发送的信息，也可以向这些网络设备发送信息，因此网络很容易受到外来的攻击。
这些攻击分两种：第一，窃听网络内的消息；第二，冒充网络内的合法设备向网络中发送非法信息。
针对这个问题，ZigBee 协议中采取了一系列安全措施，其中包括：不同层不同强度的加密和密钥管理和网者身份认证和安全策略。
ZigBee 安全体系结构使用了IEEE802.15.4的安全服务，利用这些安全服务对传输的数据进行加密处理，并提供了对接入网络设备的身份认证、密钥管理等。
ZigBee 安全体系涵盖了网络体系结构的三层，即MAC、NWK、APS。
在ZIgBee 网络中有一个信任中心，其功能是信任管理、网络管理和配置管理。
信任中心可以由协调器担任，也可以由协调器指定某一个设备担任，信任中心被网络中心中的所有设备所信任。
利用协议提供的安全服务功能用户可以建立安全的网络。
【参考文献】
[1] 金纯,罗祖秋,罗凤等.Zigbee 技术基础及案例分析[M].北京:国防工业出版社,2008.。