ZigBEE RF4CE规范基本概念及配对详细讲解
ZigBEE-RF4CE规范基本概念及配对详细讲解
一．节点的安装初始化1.1建立网络的过程(1)目标节点：首先，扫描信道，对各个信道进展能量检测，选择可允许能量水平的信道进展操作。
然后，发送执行活动的扫描操作，识别其他在工作在所选信道上的属于其他PAN网络的identifiers，允许一个统一的PAN identifier接入它的网络。
最后，目标节点运行常规功能。
(2)控制节点：接入网络之后，运行常规功能。
二.网络帧结构Frame control：控制信息Frame counter：技术，防止重复和延时攻击Profile identifier：应用帧的传输格式Vendor identifier：供给商标识符，允许商家进展扩展Frame payload：传输的应用层数据Message integrity code：进展认证〔安全〕三.传输选项四.发现〔Discovery〕发现服务必须是在非节能模式下才能进展。
节点通过执行发现服务，来寻找能够进展配对的节点；发现服务会在一个固定的期间在三个PAN网络中重复的进展，直到收到所有的应答。
在此期间，设备之间会交换如下信息：Node capabilities：节点的类型〔目标节点或控制节点〕，节点的供电类型，是否支持安全性。
Vendor information：ZigBee RF4CE提供一个Vendor identifier或者vender string 来制定一个特定的供给商标识。
Application information：用户自定义一个字符串用来描述节点的应用功能〔例如Lounge TV〕，一个设备类型列表可以制定哪些类型的设备室被支持的〔例如一个综合性设备可能同时支持TV和DVD的功能〕，profile identifier列表制定该节点支持哪些类型的profiles。
Requested device type：discovery期间可以被请求的设备类型〔比如一个多功能遥控器可能寻找TV的功能〕。
ZigBee基础知识概要ppt课件
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二、各种无线通信的特点
1.RFID(Radio Frequency Identification)
应用前景
任何对象的读取、识别和跟踪任务可以受益于的RFID技术应 用，特别是当每个数据都必须被写入到芯片、被授权用户修改以 及防止对可分段存储器的非授权访问的场合，都可以采用该技术， 如取代现行使用的条形码
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ZigBee发展历史
2000年12月IEEE(美国电子和电气工程师协会)成立了802.15.4工作组，致 力于开发低成本、低功耗和低速率的无线连接技术。
2001年8月，美国发起成立ZigBee联盟，他们提出的ZigBee技术被确认为 IEEE 802.15.4标准。
2003年5月，IEEE 802.15.4标准获得通过。 目前ZigBee联盟在全球有300多个成员公司(包括日本三菱电气公司、美
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二、各种无线通信的特点
1.RFID(Radio Frequency Identification)
识别距离
1～30米，无须要光源
工作频率
低频RFID芯片(无源)工作在130 kHz左右；高频 RFID工作在13.56MHz左右。
工作速度
实现每秒30个对象的识别，对付最大速度为 < 1m/s的运动目标.数据传输速度26kbps.
Zigbee操作说明
一．Android软件安装配置，导入项目安装pad驱动测试对应源码是否成功使用无线路由器组建局域网，并将摄像头配置进来ZIGBEE用万用表测出2,3,5口：具体使用：将万用表的开关拨到箭头的地方，然后测线路是否通，如果有响声，即是联通的。
串口线和ZIGBEE连接时对应的点：2口：tx; 3口:rx 5口:GND继电器Vin1连接12伏电源GND2连接地D+5连接智能终端的RS485的左边D-6连接智能终端的RS485的右边使用智能终端的使用：1) 连接电源：PWR：左黑右红，红为5伏电源，黑为底线2）串口线连接PC，进行配置查询： AT+AA_BASE_ADDRESS=1返回结果，0,硬件地址设置地址： AT+AA_BASE_ADDRESS=0，A1108 注意：1108为自己设定的硬件地址（0——F）查询：AT+R_AA_Z_NODE返回结果AT+AA_Z_NODE=C 注：C为协调器设置信道：AT+AA_Z_CHANNEL=11 注：11为自行设定的信道（值为11-26）设组网地址：AT+AA_Z_PAN_ID=1105 注：1105为自行设定的组网地址自此，智能终端设置完成设置ZIGBEE连接电源连接串口线，设置235，黑的是5,黄的是2，绿的是3通过串口线连接PC,进行设置：查询硬件地址：AT+AZ_BASE_ADDRESS=1返回结果0，Z硬件地址设置硬件地址：AT+AZ_BASE_ADDRESS=0，Z1109 注：1109为自行设定的硬件地址（这个地址必须区别于智能终端的硬件地址）设置工作模式：AT+AZ_BASE_WORKMODE=0,2设置为路由器：AT+AZ_Z_NODE=R设置信道：AT+AZ_Z_CHANNEL=11 注：11为上述设置的信道AT+AZ_Z_PAN_ID=1105 注：1105为上述设置的组网地址设置工作模式：AT+AZ_BASE_WORKMODE=0,2将门磁连上：门磁的两头分别连接ZIGBEE的GND和IN两口关于继电器1）继电器就是一个开关2）一个继电器有四对：第一队：AG,A1，A2,;第二队：10,11,12；第三队：13,14,15；第四对：16,17,18。
ZigBee绑定指南
一、绑定(Binding)绑定是一种控制两个或者多个设备应用层之间信息流传递的机制。
在ZigBee2006发布版本中，它被称为源绑定，所有的设备都可以执行绑定机制。
绑定允许应用程序发送一个数据包而不需要知道目标设备的短地址（此时将目标设备的短地址设置为无效地址0xFFFE）。
应用支持子层（APS）从它的绑定表中确定目标设备的短地址，然后将数据发送给目标应用或者目标组。
如果在绑定表中找到的短地址不止一个，协议栈会向所有找到的短地址发送数据。
说明：绑定是基于设备应用层端点的绑定，而且绑定只能在互为"补充的"设备间被创建。
也就是说，当两个设备已经在他们的简单描述符结构中登记为一样的命令ID,并且一个作为输入另一个作为输出时,绑定才能成功。
图1：绑定图示上图为两个设备建立的绑定关系，从上图我们理解绑定是基于端点(endpoint)的绑定。
在设备1中端点号（endpoint）为3的开关1与设备2中端点号（endpoint）为5、7、8的灯建立了绑定。
设备1中端点号（endpoint）为2的开关与设备2中端点号（endpoint）为17的灯建立了绑定。
二、建立绑定表(Building a Binding Table)有三种方法可以建立一个绑定表：●Zigbee Device Object Bind Request（ZDO绑定请求）——通过一个命令告诉设备创建一个绑定表记录●Zigbee Device Object End Device Bind Request（ZDO终端绑定请求）——两个设备可以告诉协调器它们想要建立一个绑定表记录。
协调器来协调并在两个设备中创建绑定表记录。
●Device Application（设备应用）—一个设备上的应用程序建立或者管理一个绑定表三、绑定表的建立TI的Zstack2006协议栈中提供两种可用的机制来配置设备绑定:(1)如果目的设备的扩展地址是已知的(2)如果目的设备的扩展地址是未知的3.1、已知扩展地址的绑定如果已经知道要绑定目标设备的扩展地址，那么在源设备端只需通过函数zb_BindDevice ()函数便可以进行绑定，zb_BindDevice ()中地址要设置为目标设备的扩展地址。
zigbee基本概念及协议术语
zigbee基本概念及协议术语1. 逻辑设备类型协调器（coordinator），路由器（router），终端设备（end-device）•ZigBee 协调者---coord为协调者节点*–每各ZigBee网络必须有一个.–初始化网络信息.协调器是一种特殊的路由器（待确认）•ZigBee 路由器---router为路由节点*–路由信息•ZigBee 终端节点---rfd为终端节点*–没有路由功能–低价格2 . 2.4GHz射频信道分为16个独立信道。
3. 绑定应用设备之间信息流的控制机制。
有直接绑定（OTA）、间接绑定、直接绑定（通过串口）4. 配置文件profile 应用程序框架5. 端点endpoint 每个ZigBee设备支持多达240个端点6. NWK寻址地址类型：ZigBee设备有一个64位IEEE长地址（MAC地址）通常用一个16位短地址表识网络地址分配由协调器完成相关参数：5 max_depth 网络的最大深度6 Max_children 路由器或协调器节点连接子节点最大个数20 Max_router 路由器或协调器处理的具有路由能力的子节点最大个数它是max_children的子集数据包传送单点unicast 多点multicast 广播broadcast路由：经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的节点。
F8wconfig.cfg配置路由看了下面就不用纠结了。
配置文件(profile)：Zigbee协议的配置文件是对逻辑组件及其相关接口的描述，是面向某个应用类别的公约、准则．通常没有程序代码与配置文件相关联．属性（attribute）：设备之间通信的每一种数据像开关的状态或温度计值等皆可称为属性．每个属性可得到唯一的ＩＤ值．簇（cluster）：多个属性的汇集形成了簇，每个簇也拥有一个唯一的ＩＤ．虽然个体之间传输的通常是属性信息，但所谓的逻辑组件的接口指的却是簇一级的操作，而非属性一级．终端（endpoint）：每个支持一个或多个簇的代码功能块称为终端．不同的设备通过它们的终端及所支持的簇来进行通信．Cluster: is a container for one or more attributes. (一个或更多属性的集合)Attribute: a data entity which represents a physical quantity or state.（反映物理特性或状态的一个数据实体）Cluster是逻辑设备之间的事务关系Cluster定性Attribute则是某种事务关系的具体特例Attribute定量Endpoint是一个逻辑设备（个人理解为入口地址）。
ZigBee基本知识
ZigBee的主要特性
• 可靠的数据传输 ZigBee的媒体接入层采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection))接入算法，避开发送数据的竞 争和冲突。 • 大容量的网络 网络可容纳65000个设备。
ZigBee的主要特性
精简功能设备
• RFD只能传送信息给FFD或从FFD接收信 息。 • 附带有限的功能来控制成本和复杂性。 • 在网络中通常用作终端设备。 • RFD由于省掉了内存和其它电路，降低 了部件的成本。
ZigBee网络设备比较
ZigBee适合传输数据类型
• 周期性数据： 传感器数据、水电气表数 据、仪器仪表数据。 • 间段性数据：工业控制命令、远程网络 控制、家用电器控制 。 • 反复性低反应时间数据：如鼠标键盘数 据、 操作杆的数据。
读书遇到的问题
1. 精简功能设备是否可以直接与全功能设 备连接？ 2. ZigBee具备的频率变换是怎样改变频率 的? 3. CSMA/CA算法与CSMA/CD有什么实质 行的区别 4. ZigBee的处理增益是怎么回事，为什么 处理增益越大，其抗干扰能力越强
ZigBee的应用
• • • • • 智能家居 工业应用 智能交通 智能建筑 医院应用
智能家居
工业应用
智能交通
智能建筑
医院应用
服务原语
• 服务原语是一个抽象概念。它仅仅指定 了实现特定的服务需要传递的信息，而 与实现服务的具体方式无关。 • 一个服务包括一个和多个服务原语，原 语中的参数用来传递提供服务所要求的 信息。
ZIGBEE是什么技术
• ZigBee 是一种新兴的短距离无线通信技 术，是由英国Invevsys公司，日本三菱电 气公司以及美国摩托罗拉等公司在2002 年共同提出设计研究的。 • 其技术命名来自对蜜蜂采蜜过程的观察。 • 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 。增加了逻 辑网络、网络安全和应用层。
Zigbee无线通信技术分析讲解1
三级安全模式
高安全 短时延
近距离 15ms 30ms
10～100m 1~3km
ZigBee的频带和数据传输率
频带 2.4GHz 868MHz 915MHz 780MHz (ATMEL FIRST) 国 欧 球 围 数据传输 250 kbps 20 kbps 40 kbps 250 kbps 16 1 10 4 数
ZigBee网络中传输的三类数据
周期性数据： 周期性数据：如家庭中水、电、气三表数据的传输；烟雾传感器 间断性数据：如电灯、家用电器的控制等数据的传输 间断性数据： 反复性的低反应时间的数据： 反复性的低反应时间的数据：如鼠标、操作杆传输的数据
100
1000
短 程 < < < < > > > > 程
文本Biblioteka 因特网/声音 因特网 声音
压缩图片 多通道数字图像
实际数据传输率> 低<实际数据传输率>高
线网络标
较
近距离无线通信技术
Zigbee技术及特征 技术及特征
IEEE802.15.4
ZigBee协议栈 Zigbee技术应用领域
什么是zigbee
器 RF功率放大器 RF 放大器 线 电源 线 电源
短距离无线通信技术特点
发射功率：几微瓦~100微瓦 通信距离：几厘米~几百米 主要在房间内使用 全向天线和线路板天线 不需要申请无线频道 高频操作
UWB NFC
短程无线网络标准
WWAN
传 输 范 围
WMAN
WLAN
WPAN
0.01
0. 1 1 10 数据传输率（ 数据传输率（Mbps） ）
上层软件包及应用描述 兼容性及认证测试 商标
ZIGBEE协议简介及RF-SIM应用
一ZIGBEE协议简介1、引言随着通信技术的快速发展，短距离无线通信技术已经成为通信技术中的一大热点。
各种网络终端的出现、工业控制的自动化和家庭的智能化等都迫切需要一种具备低成本、近距离、低功耗、组网能力强等优点的无线互联标准，Zigbee 就是在这样的背景下应运而生的。
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、美国摩托罗拉公司和荷兰飞利浦半导体公司共同宣布，将加盟“Zigbee联盟”来研发下一代无线通信标准“Zigbee”。
这一标准主要用于近距离无线连接，适合承载数据流量较小的工业控制、医用设备控制、汽车自动化、农业自动化和消费性电子设备等。
2、Zigbee技术（1）IEEE802.15.4IEEE802.15.4标准是由IEEE无线个人局域网（PAN）工作组制定的。
这一标准旨在为低能耗的简单设备提供有效覆盖范围在10m左右的低速率连接，可广泛用于交互玩具、库存跟踪监测等应用领域。
IEEE802.15.4工作在工业科学医疗（ISM）频段，定义了两个物理层，即2.4GHz频段物理层和868MHz（欧洲）/915 MHz（北美）频段物理层。
在802.15.4标准中，总共分配了27个具有三种速率的信道：在2.4 GHz频段有16个速率为250 kbit/s的信道，在915 MHz频段有10个40 kbit/s的信道，在868 MHz频段有1个20 kbit/s的信道。
物理层：IEEE802.15.4物理层的主要功能包括：激活和休眠射频收发器,信道能量检测,信道接收数据包的链路质量指示,空闲信道评估,收发数据。
数据链路层IEEE802系列标准把数据链路层分为媒质接入层MAC和逻辑链路控制层LLC。
IEEE802.15.4的MAC子层支持多种LLC标准。
MAC子层使用物理层提供的服务实现设备之间的数据帧传输;而LLC子层在MAC子层的基础上,给设备提供面向连接和无连接的服务。
2.4GHz和1GHz以下频段的ZigBee技术
ZigBee标准已面市多年，该标准一直面临着与其它无线标准所面临的类似挑战，包括不同的发展阶段，早期采用者的不兼容性，以及ZigBee联盟成员间关于正确发展方向的诸多讨论。
不过，随着公共应用规范的推出，ZigBee标准已进入成熟的发展阶段。
任何被允许使用ZigBee标识的方案，首先必须通过ZigBee应用规范验证，这样就保证了最终客户应用层的兼容。
测试机构通过其测试步骤确保所有设备不仅使用相同的网络层标准(即ZigBee Pro功能集)在网上发送数据，而且要保证这些设备之间能够安全通信。
此外，测试程序还要验证带有ZigBee认证标识的最终产品已通过严格的测试，从而确保应用程序发送的信息遵从公共应用规范中的某一协议。
这些公共应用规范兼容性通过一组便于识别的标识，让终端用户可获悉其所支持的应用规范。
目前已建立的应用规范有(图1)：ZigBee Smart Energy(智能能源)，ZigBee Home Automation(住宅自动化)，ZigBee Health Care(医疗保健)，ZigBee building automation(楼宇自动化)，ZigBee Telecommunication Services(电信服务)，ZigBee Retail Services(零售服务)，ZigBee Remote Control(遥控)。
虽然某些公共应用规范仍在发展中，但大多数重要的技术指标都已最终确定，而且市面上已有许多通过这些规范认证的产品。
目前市场上最有影响的应用规范为 Zigbee Smart Energy、ZigBee Home Automation、ZigBee Telecommunication Services和ZigBee Remote Control。
ZigBee Smart Energy标准规定那些提供多种能源管理及其控制功能的器件，如供最终用户与网络交互的电表、负载控制单元或室内显示等器件；ZigBee Home Automation标准则覆盖灯开关、调光器、采暖、通风及空调(HVAC)及窗帘控制等设备。
RemoTI实验介绍
佳杰Zigbee RF4CE介绍与实验本章首先对Zigbee RF4CE做些简单介绍，随后以Q2530EB+Q2530RF为硬件平台，进行TI公司的RemoteTI遥控协议栈的演示与学习。
目录第一节Zigbee RF4CE与RemoteTI介绍 (3)第二节RemoTI实验介绍 (5)第一节Zigbee RF4CE与RemoteTI介绍遥控(RemoteControl)装置一般用于用户对家电设备的短距无线操控当中，目前以红外(IR)信号的方式最为常见。
红外技术在设计上虽然简单容易，而且已有多年的成熟应用，但由于其固有的物理缺陷已越来越不能满足消费者多样的使用要求；因此，沉寂已久的射频(RF)遥控技术又重新进入消费者和设计师们的视线。
为了在家用电器市场普及射频操控技术，并避免新技术的引入成为产品设计的障碍，2008年，消费电子大厂索尼(Sony)、飞利浦(Philips)、松下(Panasonic)、三星(Samsung)与主要低功耗RFIC厂商飞思卡尔(Freescale)、德州仪器(TI)，以及OKI共同成立RF4CE(RadioFrequencyforConsumer Electronics)联盟(RF4CE Consortium)。
2009年3月，RF4CE联盟同意与ZigBee联盟(ZigBee Alliance)合作共同开发基于ZigBee / IEEE 802.15.4，并用于家电遥控的射频新标准。
RF4CE不但能提高操作的可靠性，提高信号的传输距离和抗干扰性，使信号传递不受障碍物影响，还能实现双向通信和解决不同电器的互操作问题，遥控器电池寿命也可显著延长。
消费者将不再需要用遥控器的发射端准确指向电器的接收端，也不再需要数个遥控器来操作家中不同的电子设备。
从红外线标准到RF4CE标准的变化：第一、这种新型标准支持非直视环境；红外线遥控，如果当中有障碍物, 那么就不能有效操作, 而新标准利用2.4GHz无线, 就像和wifi一样, 更远, 之间有障碍物也没有关系, 可以达到有效操作。
ZigBEERFCE规范基本概念及配对详细讲解
配对表中的每个实体包含的信息如下：
Reｓponｓe：响应原语,从I２用户向它的第N层发送，用来表示用户执行上一条原语调用过程的响应。
Conｆｉrｍ:确认原语,由第Ｎ层向第I1用户发送,用来传递一个或者多个前面服务请求原语的执行结果。
ﻫ
9．网络层规范
9.1 NWK层服务规范
NLDE网络数据实体，ＮLＭＥ网络管理实体
９.１.1 NＷK层数据服务
由代表其特点的服务原语和参数的描述来制定一种服务。一种服务可能有一个或者多个相关的原语，这些原语构成了具体服务相关的执行命令。原语通常分为如下：
Reqｕｅsｔ：请求原语,从I1用户发送到它的第N层，请求服务开始;
Iｎdiｃａte:指示原语,从I1用户的第N层向I2用户发送,指出对于第I2用户有重要意义的内部Ｎ层的事件。
PａiringＲef
）
节点间原语发送情况:
ﻫ
9.１．２ NWK层管理服务
nsｄuＬenｇth,
nsdu，
RxＬiｎkQualｉty,
RxFlａｇs
)
3．NLDE-DATA.confirm确认原语是在响应请求原语时产生的
(
Staｔuｓ(SUＣCＥSS, INVAＬID_PARAMETEＲ, NO_PＡＩRING, NO_RESＰOＮSE, FＲAＭE_COUNTＥR_EXPIRＥＤ )
Ｒecipｉｅｎｔ frame countｅr
ZigBee基础知识讲解
1.2.2应用层消息类型 在ZigBee应用中，应用框架(AF)提供了两种标准服务类型。一种是键值对 (Key Value Pair, KVP)服务类型，一种是报文(Message, MSG)服务类型。 KVP服务用于传输规范所定义的特殊数据。它定义了属性(Attribute)、属性 值(Value)以及用于KVP操作的命令:Set, Get, Event。其中Set用于设置一个属性 值，Get用于获取一个属性的值，Event用于通知一个属性已经发生改变。kVP 消息主要用于传输一些较为简单的变量格式。 由于ZigBee的很多应用领域中的消息较为复杂并不适用于KVP格式，因此 ZigBee协议规范定义了MSG服务类型。MSG服务对数据格式不作要求，适合 任何格式的数据传输。因此可以用于传送数据量大的消息。 KVP命令帧的格式如图1-2-2。
MSG命令帧格式如图1-2-3所示：
1.2.3ZigBee设备配置层 ZigBee设备配置层提供标准的ZigBee配置服务，它定义和处理描述符请求。在 ZigBee设备配置层中定义了称为ZigBee设备对象(ZigBee device object，ZDO)的 特殊软件对象，它在其他服务中提供绑定服务。远程设备可以通过ZigBee设备 对象（ZDO）接口请求任何标准的描述符信息。当接受到这些请求时，ZDO会 调用配置对象以获取相应的描述符值。子目前的ZigBee协议栈版本中，还没有 完全实现设备配置层。ZDO是特殊的应用对象，它在端点（end-point）0上实 现。 1.2.4用户程序 运行在ZigBee协议栈上的应用程序实际上就是厂商自定义的应用对象。这些应用 程序使用ZigBee联盟给出的并且批准的规范（profile）进行开发并且运行在端 点1-240上。
APSDEME提供的管理服务允许一个应用连接到ZigBee系统。他提供吧基于服务的需求相匹 配的两个设备作为一个整体来进行管理的绑定服务，并为绑定服务构建 和保留绑定表，除 这些外，APSDE 还提供以下服务 （1）AIB 管理：APSME具有能从设备的AIB中获得属性或进行属性设置的能力。 （2）安全管理:APSME通过利用密钥能够与其他设备监理可靠的关联。 APS子层主要提供ZigBee端点接口。应用程序将使用该层打开或关闭一个或多个端点并且读 取后或传送数据，而且APS子层为键值对（key value pair,KVP） 和报文（MGS）数据传输提供了原语。APS子层也有绑定表，绑定表提供了端点和网络中两 个节点间的簇ID对之间的逻辑链路。当首次对主设备编程时绑定表为空，主应用程序必须 调用正确的绑定API来创建新的绑定项。 APS子层还有一个“间接发送缓冲器”RAM，来存储间接帧。直到目的接受者请求 这些数据帧为止。根据ZigBee规范，在星形网络中，从设备总会将这些数据帧转发到主设 备中。从设备可能不知道该数据帧的目标接受者，而且数据帧的实际接受者由绑定表决定， 这样，如果主设备一旦接收到数据帧，它就会查找绑定表以确定目标接受者。如果该数据 帧由接受者，就会将该数据帧存储在间接发送帧缓冲器里，直到目标接受者明确请求该数 据帧为止。根据请求的频率，主设备必须将数据帧保存在间接帧缓冲器内。在此需要注意 的是：节点请求数据越长，数据包需要保存在间接发送帧缓冲器里的时间也越长，因此所 需要的间接缓冲空间也就越大。间接帧缓冲器包含一个设计时分配的固定大小的RAM堆， 可通过动态分配间接发送帧缓冲器的RAM来添加新的数据帧，动态存储管理可充分利用间 接发送帧缓冲空间。
zigbee技术文档0-ZigBee协议栈基础概念简介
一、 ZigBee 之基本概念物联网的定义是：通过射频识别（通过射频识别（RFID RFID RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，器等信息传感设备，按约定的协议，按约定的协议，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，把任何物体与互联网相连接，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
无线传感网络的定义是：大规模，无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络．其中的节点是同构的、成本较低、体积较小，大部分节点不移动，被随意撒布在工作区域，要求网络系统有尽可能长的工作时间。
在通信方式上，虽然可以采用有线、无线、红外和光等多种形式，但一般认为短距离的无线低功率通信技术最适合传感器网络使用，为明确起见，一般称无线传感器网络(WSN (WSN．．Wireless Sensor Network)。
无线传感网络的无线通信技术可以采用ZigBee 技术、蓝牙、技术、蓝牙、Wi-Fi Wi-Fi 和红外等技术。
和红外等技术。
ZigBee ZigBee 技术是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术或无线网络技术，是一组基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的组网、安全和应用软件方面的通信技术。
的通信技术。
Zigbee 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。
低功耗的无线通信技术。
这一名称来源于蜜蜂的八字舞，这一名称来源于蜜蜂的八字舞，这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂由于蜜蜂由于蜜蜂(bee)(bee)(bee)是靠飞翔和是靠飞翔和是靠飞翔和“嗡“嗡嗡”嗡”(zig)(zig)(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。
射频遥控器的技术实现
射频遥控器的技术实现推荐到论坛参与讨论订阅打印版作者：Chim Chan, Regional Sales Manager上网时间：2010年08月25日所属类别:音视频及家电I RF/无线I 技术方案关键字:射频遥控器红外遥控器ZigBee RF4CE 二十世纪七十年代末，红外线被创新性地用来控制消费类电子产品，解决了较昂贵的超声波遥控装置在可靠性、遥控范围和复杂性方面的所有问题(这也是超声波遥控器一直努力解决的问题)。
实事证明，红外遥控技术的确是如此之好，因为三十年之后，我们仍然使用红外线来控制销往世界各地的大部分消费电子产品。
但是红外遥控的耐久性也是它日渐衰落的原因。
在诞生初期，红外线被设计用来实现了一些简单的功能，例如调节音量或者切换电视频道等。
人们从来就没有想过用它来应付现代消费电子产品需要的多媒体、多菜单、多功能。
消费者们已经可以使用数量庞大的数字内容，包括几十个有线电视频道、储存在机顶盒硬盘上的视频节目、存放在个人电脑中的音乐和照片，或者存放在远程服务器上的视频电影。
将来，内容将通过互联网、局域网或者数字生活网络联盟(DLNA)连接来传送，而不是通过老式广播网络连接。
为了迅速、方便地获得数字内容，需要使用遥控器操作的先进导航接口，例如触摸屏、触摸垫、运动传感器、跟踪球或操纵杆。
只有通过射频链路实现的功能，访问这些内容方才实际可行。
现在还没有迹象说明红外遥控器会很快消失──对于只需要简单地“点和点击”操作而言，价钱便宜的红外遥控器仍然是最好的解决办法。
但是，消费者需要先进的导航功能，因而射频技术是天生的红外技术接替者。
有好几种射频技术(现在已经上市，或者即将投入市场)在射频市场上竞争。
这些技术分为两类，一类是专有技术，例如Nordic半导体公司的产品；另一类是标准技术，例如蓝牙低功耗和RF4CE(RF4CE是在IEEE802.15.4媒体存取控制/物理(MAC/PHY)层的基础上发展起来的)。
ZigBee基础知识讲解
ZigBee基础知识讲解目录一、ZigBee技术概述 (2)二、ZigBee网络结构 (3)2.1 网络拓扑结构 (4)2.2 设备角色 (5)2.3 基本网络模式 (6)三、ZigBee协议栈 (7)3.1 物理层 (8)3.2 链路层 (10)3.3 网络层 (11)3.4 应用层 (12)四、ZigBee设备类型 (13)4.1 网络协调器 (14)4.2 节点设备 (15)4.3 外部设备 (17)五、ZigBee通信机制 (18)5.1 数据传输方式 (19)5.2 通信协议 (21)5.3 数据传输速率与容量 (22)六、ZigBee安全机制 (23)6.1 认证机制 (25)6.2 隐私保护 (26)6.3 安全服务与应用 (27)七、ZigBee设备配置与调试 (29)7.1 设备初始化 (30)7.2 网络参数设置 (32)7.3 设备状态监控与维护 (33)八、ZigBee应用案例分析 (35)8.1 智能家居系统 (36)8.2 工业自动化控制系统 (38)8.3 智能交通系统 (39)8.4 公共安全监测系统 (41)九、ZigBee发展趋势与挑战 (42)9.1 技术发展趋势 (44)9.2 应用前景展望 (45)9.3 面临的挑战与应对策略 (47)一、ZigBee技术概述定义与特点：ZigBee是基于IEEE 标准的无线通信技术，具有低功耗、低数据速率、低成本和可靠性的特点。
ZigBee联盟通过扩展IEEE标准，增加了网络、安全和应用层的功能。
该技术主要适用于需要长时间工作且电池寿命非常关键的应用。
应用领域：ZigBee技术广泛应用于智能家居、工业自动化、智能农业、智能交通等领域。
智能家居中的照明控制、安防系统。
网络结构：ZigBee网络主要由协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）组成。
协调器负责创建和加入网络，路由器负责路由和数据转发，终端设备则执行特定的任务。
Zigbee物理层协议规范
在不同的国家和地区，ZigBee技术所允许使用的工作频率是不同的，而对于不同的应用频率范围，其调制方式。
传输速率均不同，众所周知，蓝牙技术在世界多数国家都采用统一的频率范围，其范围为2.4GHz的ISM频段上，调制采用快速跳频扩频技术，而ZigBee技术不同，对于不同的国家和地区，为其提供的工作频率范围是不同的，ZigBee所使用的频率范围主要分为868/915MHz和2.4Ghz ISM频段，各个具体的频段的频率范围如下表所示:由于各个国家的地区采用的工作频率范围不同，为提高数据传输速率，IEEE802.15.4规范标准对于不同的频率范围，规定了不同的调制方式，因而在不同的频率段上，其数据传输速率不同，具体调制和传输速率如下所示：从上面可以看出ZigBee使用了3个工作频段，每一个频段宽度不同，其分配信道的个数也不相同，在IEEE802.15.4规范标准定义了27个物理信道，信道编号从0到26，在不同的频段其带宽不同，其中2450MHz频段定义了16个信道，915MHz频段定义了10个信道，868MHz频段定义了1个信道。
这些信道的中心频率定义如下：ZigBee物理层通过射频固件和射频硬件提供了一个从MAC层以物理层无线信道的接口。
在物理层中，包含一个物理层管理实体（PLME），该实体通过调用物理层的管理功能函数，为物理层管理服务提供其接口，同时，还负责维护由物理层所管理的目标数据库，该数据库包含有物理层个域网络的基本信息。
ZigBee物理层的结构及接口如下图:图1 物理层结构模型从图中可以看出，在物理层中，存在有数据服务接入点和物理层实体服务接入点，通过这两个服务接入点提供如下两种服务，它们是：（1）通过物理层数据服务接入点（PD-SAP）为物理层数据提供服务（2）通过物理层管理实体（PLME）服务的接入点（PLME-SAP）为物理层管理提供服务。
物理层的数据服务和管理服务都是通过各种的原语操作完成的，这里就不介绍各种原语的用法和功能了。
ZigBee RF4CE规范公共应用
ZigBee RF4CE规范公共应用
ZigBee RF4CE规范公共应用纲要宣布诞生
不久前，ZigBee(R) 联盟(ZigBee(R) Alliance) 宣布推出面向先进遥控装置的全新全球性标准ZigBee Remote Control。
ZigBee Remote Control 是首个专门针对今年早些时候公布的ZigBee RF4CE 规范的公共应用纲要。
ZigBee Remote Control 使消费者无需再将遥控装置指向设备进行操作，从而能够在附近的房间进行灵活控制，在遥控装置和设备之间实现了独一无二的双向通信，同时为高清电视、家庭影院系统、机顶盒及其他音频设备等各种消费电子(CE) 产品带来更长的遥控装置电池使用寿命。
ZigBee Remote Control 用射频(RF) 控制技术代替已有30年历史的红外。
zigbee协议规范
zigbee协议概述1.1.1ZigBee堆栈层ZigBee堆栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的，定义了协议的MAC和PHY层。
ZigBee设备应该包括IEEE802.15.4(该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信)的PHY和MAC层，以及ZigBee堆栈层：网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。
图1-1给出了这些组件的概况。
图1-1 zigbe堆栈框架每个ZigBee设备都与一个特定模板有关，可能是公共模板或私有模板。
这些模板定义了设备的应用环境、设备类型以及用于设备间通信的簇。
公共模板可以确保不同供应商的设备在相同应用领域中的互操作性。
设备是由模板定义的，并以应用对象(Application Objects)的形式实现(见图1-1)。
每个应用对象通过一个端点连接到ZigBee堆栈的余下部分，它们都是器件中可寻址的组件从应用角度看，通信的本质就是端点到端点的连接(例如，一个带开关组件的设备与带一个或多个灯组件的远端设备进行通信，目的是将这些灯点亮)。
端点之间的通信是通过称之为簇的数据结构实现的。
这些簇是应用对象之间共享信息所需的全部属性的容器，在特殊应用中使用的簇在模板中有定义。
图1-1-2就是设备及其接口的一个例子：每个接口都能接收(用于输入)或发送(用于输出)簇格式的数据。
一共有二个特殊的端点，即端点0和端点255。
端点0用于整个ZigBee设备的配置和管理。
应用程序可以通过端点0与ZigBee堆栈的其它层通信，从而实现对这些层的初始化和配置。
附属在端点0的对象被称为ZigBee设备对象(ZD0)。
端点255用于向所有端点的广播。
端点241到254是保留端点。
所有端点都使用应用支持子层(APS)提供的服务。
APS通过网络层和安全服务提供层与端点相接，并为数据传送、安全和绑定提供服务，因此能够适配不同但兼容的设备，比如带灯的开关。
APS使用网络层(NWK)提供的服务。
RF4CE简介
RF4CE简介消费电⼦射频(RF4CE)联盟是针对消费类电⼦产品遥控器的⼀种协议标准。
松下、飞利浦、三星电⼦和索尼公司组成的企业联盟正在推动这⼀标准化进程。
它们的⽬标是，通过运⽤于遥控器的双向RF通信实现⾼可靠性和众多新颖功能，从⽽向消费者提供更多价值。
⾳频/视频 (A/V) 设备设备之间的互操作性，⽽红外却⽆法实遥控器和⾳频RF4CE的主要优点是确保了遥控器现。
这种协议的上层专为遥控器定义，⽽下层（包括物理层）使⽤IEEE 802.15.4标准。
该标准被⼴泛⽤于消费类电⼦和⼯业市场的各种专有协议，ZigBee和6LowPAN也基于该标准。
其优点包括低功耗、稳健性、远距离、2.4GHz频带全球部署以及成熟的器件市场。
在对任何特定应⽤的射频设备进⾏评估时，需要考虑⼤量的参数。
本⽂将重点讨论那些对典型遥控应⽤的⽤户体验产⽣重⼤影响的参数。
利⽤RF遥控器获得更长的电池使⽤寿命在⼀个遥控器系统中，遥控器通常为电池驱动，受控设备则为电源供电。
这就使得两种设备具有不同的功耗要求。
1遥控器遥控器⼀般由电池供电，这些电池可轻松提供⼀个IEEE 802.15.4射频所需的适当峰值电流（⼤约为30mA）。
更为重要的是平均功耗，2xAA电池⾄少1年的电池使⽤寿命能满⾜电视遥控器的⼀般要求。
但是，低功耗的RF遥控器可以很轻松地实现数年的电池使⽤寿命。
IEEE 802.15.4射频标准具有三种主要的功耗形式：接收模式功耗、发送模式功耗和睡眠模式功耗。
这些功耗模式对平均功耗的影响取决于其量级和各模式占⽤时间的乘积。
实际上，设备发送数据包所花费的时间与TX模式下消耗的电流同样重要。
遥控器被看作低占空⽐设备，这就是说它们⼤部分时候都处于睡眠模式，只是偶尔被唤醒使⽤射频，如发送⼀条命令。
然⽽，RF4CE等双向RF遥控器协议实现了⼀些⾼级功能。
例如，在遥控器上显⽰设备状态和分页(paging)功能。
这些功能要求遥控器在固定间隔时间内⾃动唤醒，以收集受控设备数据。
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一．节点的安装初始化1.1建立网络的过程(1)目标节点：首先，扫描信道，对各个信道进行能量检测，选择可允许能量水平的信道进行操作。
然后，发送执行活动的扫描操作，识别其他在工作在所选信道上的属于其他PAN网络的identifiers，允许一个统一的PAN identifier接入它的网络。
最后，目标节点运行常规功能。
(2)控制节点：接入网络之后，运行常规功能。
二.网络帧结构Frame control：控制信息Frame counter：技术，防止重复和延时攻击Profile identifier：应用帧的传输格式Vendor identifier：供应商标识符，允许商家进行扩展Frame payload：传输的应用层数据Message integrity code：进行认证（安全）三.传输选项四.发现（Discovery）发现服务必须是在非节能模式下才能进行。
节点通过执行发现服务，来寻找能够进行配对的节点；发现服务会在一个固定的期间内在三个PAN网络中重复的进行，直到收到所有的应答。
在此期间，设备之间会交换如下信息：Node capabilities：节点的类型（目标节点或控制节点），节点的供电类型，是否支持安全性。
Vendor information：ZigBee RF4CE提供一个Vendor identifier或者vender string 来制定一个特定的供应商标识。
Application information：用户自定义一个字符串用来描述节点的应用功能（例如Lounge TV），一个设备类型列表可以制定哪些类型的设备室被支持的（例如一个综合性设备可能同时支持TV和DVD的功能），profile identifier列表制定该节点支持哪些类型的profiles。
Requested device type：discovery期间可以被请求的设备类型（比如一个多功能遥控器可能寻找TV的功能）。
五、频率捷变（1）目标节点可以根据3个信道的变化，更换信道。
（2）控制节点会记录目标节点的信道，当目标节点信道发生改变时，控制节点会尝试从其他信道发送给目标节点，直到目标节点发送确认信息；之后，控制节点会记录上新的信道。
六、配对在发现期间，当节点确定在它的通信范围有其他能够提供稳定服务的节点时，可以通过建立配对从而进行通信。
在RC网络中在存在配对的发送端和接收端之间只能直接通信。
配对连接可以建立在应用层的要求上，通过交换类似于discovery期间交换的消息。
目标节点可以选择是否接受配对并发送请求配对信息给源节点。
配对成功后，源节点和目标节点会在它们各自的配对表中存储配对链接。
这个使得源节点可以和目标节点通信，目标节点也可以和源节点通信。
在配对表中的实体包含网络层传输信息给目标节点的所有信息。
这消除了寻址的负担，要实现和相应设备的通信，应用层可以简单的提供一个链接配对表的index。
配对表中的每个实体包含的信息如下：Pairing referenceSource network addressDestination logical channelDestination IEEE addressDestination PAN identifierDestination network addressRecipient nod capabilitiesRecipient frame counterSecutity link key七．ZigBee RF4CE 应用层两部分组成：profile component（CERC标准，远程控制）和application-specific component八．ZigBee 中原语（primitive）的概念Zigbee设备在工作时，各种不同的任务在不同的层次上执行，通过层的服务，完成所要执行的任务。
每一层的服务主要完成两种功能：根据下层服务要求，为上层提供相应的服务；根据上层的服务要求，对下层提供相应的服务。
各项服务通过原语来实现。
每个事件由服务原句组成，它将在一个用户的某一层，通过该层的服务接入点（SAP）与建立对等连接的用户的相同层之间通信。
服务原语通过提供一种特定的服务来传输必要的信息，原语是一个抽象的概念，它们仅仅指出提供的服务内容，而没有指出具体由谁来提供这些服务。
由代表其特点的服务原语和参数的描述来制定一种服务。
一种服务可能有一个或者多个相关的原语，这些原语构成了具体服务相关的执行命令。
原语通常分为如下：Request：请求原语，从I1用户发送到它的第N层，请求服务开始；Indicate:指示原语，从I1用户的第N层向I2用户发送，指出对于第I2用户有重要意义的内部N层的事件。
Response：响应原语，从I2用户向它的第N层发送，用来表示用户执行上一条原语调用过程的响应。
Confirm:确认原语，由第N层向第I1用户发送，用来传递一个或者多个前面服务请求原语的执行结果。
九．网络层规范9.1 NWK层服务规范NLDE网络数据实体，NLME网络管理实体9.1.1 NWK层数据服务数据服务中包含的原语如下表所示：1.NLDE-DATA.request(PairingRef, 用这个参数来区分各个服务ProfileId,VendorId,nsduLength,nsdu,TxOptions)2.NLDE-DATA.indication(PairingRef,ProfileId,VendorId,nsduLength,nsdu,RxLinkQuality,RxFlags)3.NLDE-DATA.confirm 确认原语是在响应请求原语时产生的(Status（SUCCESS, INVALID_PARAMETER, NO_PAIRING, NO_RESPONSE, FRAME_COUNTER_EXPIRED ）PairingRef)节点间原语发送情况：9.1.2 NWK层管理服务NLME-SAP支持的原语，如下面列表所示：1.NLME-AUTO-DISCOVER.request该原语由NLME层生成，允许应用请求NLME自动的处理接收到的discovery请求命令帧。
注意：在自动discovery响应模式下，NLME不会通过NLME-DISCOVERY.indication原语通知应用层dciscovery请求命令帧到达。
1.1 语义NLME-AUTO-DISCOVERY.request(RecAppCapabilities, 节点的应用能力RecDevTypeList, 节点支持的设备类型RecProfileIdList, 节点支持的profile标识AutoDiscDuration NLME自动响应发现模式的时间)1.2 产生时刻该原语产生于本地应用实体，使得NLME进入自动响应发现模式。
该模式下，NLME根据原语中包含的信息决定是否响应或接受发现原语命令帧的请求。
如果节点收到的命令帧不是discovery request，将会被丢弃。
1.3 接收端影响（1）收到 NLME-AUTO-DISCOVERY.request请求之后，节点匹配原语中的设备类型列表，profile列表，如果找到一个匹配项，则继续等待来自同一个节点的下一个发现请求命令帧。
(2）如果第二个发现请求命令帧也匹配，NLME层产生一个发现应答命令帧，NLME层通过发送一个MSPS-DATA.request给MAC子层，来实现发现应答命令帧的发送（MSPS-DATA.request包含了NLME产生的发现应答命令帧）。
(3)NLME层收到MAC子层的MSPS-DATA.confirm之后，发送NLME-AUTO-DISCOVERY.confirm原语（状态为MSPS-DATA.request原语返回的状态）给对方的NLME层。
(4)如果收到的第二个发现请求命令是来自另外的节点，发送NLME-AUTO-DISCOVERY.confirm原语（状态为DISCOVERY_ERROR）;（5）如果匹配不成功，则丢弃这个请求信息，并做记录。
(6)如果在AutoDiscDuration时间范围内都没有发现有匹配的项，则NLME-AUTO-DISCOVERY.confirm原语（状态为DISCOVERY_TIMEOUT）；2、NLME-COMM-STATUS. indication该原语由NLME层生成，NLME层通过该原语告知应用层通信的状态。
2.1 语义NLME-COMM-STATUS.indication (Status,（SUCCESS, SECURITY_TIMEOUT, SECURITY_FAILURE or anything from the MCPS-DATA.confirm primitive）PairingRef,DstPANId,DstAddrMode,DstAddr)2.2 产生时刻该原语伴随着NLME-DISCOVERY.response原语或者 NLME-PAIR.response原语生成. 如果是伴随NLME-DISCOVERY.response，则PairingRef应设置为oxff；如果是伴随NLME-PAIR.response，则PairingRef应根据NLME-PAIR.response的ProvPairingRef参数来设定。
2.3接收端影响the application is notified of the status of a transmission following a .response primitive.3、NLME-DISCOVERY.request用于请求NLME向特定的感兴趣的设备发送discovery请求。
3.1 语义NLME-DISCOVERY.request(DstPANId, 发现请求的目标的PAN标识符，这个值可以设置为0xffff来表示一个通配符（wildchild）。
DstNwkAddr, 发现请求的目标的网络地址，这个值可以设置为0xffff来表示一个通配符。
OrgAppCapabilities,源节点的应用能力OrgDevTypeList,源节点包含的设备类型列表OrgProfileIdList,源节点包含的profile类型列表SearchDevType,要发现的设备类型DiscProfileIdListSize, DisProfileList参数中包含的profile标识符的数量DiscProfileIdList,ZigBee联盟定义的一些profile列表DiscDuration 每个信道中潜在目标节点等待发现应答返回的最大MAC标志数量)3.2 产生时刻该原语由本地的应用层实体产生，发送给NLME层，用去请求一个发现操作。