第三章 ZigBee 无线网络技术
Zigbee无线通信技术详解
2
一、Zigbee技术简介
二、ZigBee技术特点 • 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；
工业控制命令、远程网络控制、家用电器控制 如鼠标键盘数据、操作杆的数据
间断性数据 反复性低反应时间数据
•
19
三、Zigbee技术应用范围
二、适合 ZigBee 技术的应用场合
• • • •
设备成本低、传输数据量小 设备体积小，不便放置较大的充电电池或者电源模块 没有充足的电源支持，只能使用一次性电池 需要较大范围的通信覆盖，网络中的设备非常多，但 仅仅用于监测或控制
20
三、Zigbee技术应用范围
三、Zigbee技术典型应用
• • • •
1、结合 Zigbee 和 GPRS 的无线数据传输 2、医疗监控系统 3、无线点餐系统 4、智能交通控制系统
Zigbee技术
WiFi的技术优势
覆盖范围 传输速率 组网方式
半径100m
IEEE802.11b:11Mb/s IEEE802.11a/g:54Mb/s
设置WiFi无线路由器，组网方便
无线网络标准的比较
提纲
1
无线传感网络概述
2
Zigbee协议
3
Z-Stack协议栈
4
Zigbee测试
ZigBee概述
ZigBee是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据率、 低成本的双向无线通讯技术，是一组基于IEEE 802.15.4无线 标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的技术。
➢产生应用数据单元； ➢绑定及绑定服务； ➢AIB管理； ➢安全管理；
ZigBee网络设备类型
网络协调器：包含所有的网络消息，是3种设备类型中最复杂的一种，存储 容量最大、计算能力最强。发送网络信标、建立一个网络、管理网络节点、 存储网络节点信息、寻找一对节点间的路由消息、不断地接收信息。 全功能设备（FFD）：可以担任网络协调者，形成网络，让其他的FFD或是 精简功能装置（RFD）连结，FFD具备控制器的功能，可提供信息双向传输。
UWB
调制方式 传输距离 传输速率 UWB技术标准 工作频段
MB-OFDM 10~20m <1Gbit/s IEEE 802.15.4a 3.1GHz和10.6GHz之间
Zigbee
什么是Zigbee技术？ “Zig”的英文含义是“之字形” “Zag”的含义是“急转, 急变” “Zigzag”的含义是“之字形跳变”
zigbee无线网络技术总结六室2010712中科院微电子研究所提纲无线传感网络概述1zigbee协议2zstack协议栈3zigbee测试4无线传感网络概述无线传感器网络wirelesssensornetwork综合了微电子技术嵌入式计算技术现代网络及无线通信技术分布式信息处理技术等先进技术能够协同地实时监测感知和采集网络覆盖区域中各种环境或监测对象的信息并对其进行处理处理后的信息通过无线方式发送并以自组多跳的网络方式传送给观察者
第三章 zigbee网络原理与开发PPT课件
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.3 ZIGBEE 版本介绍
1.1 无线网络数据传输协议对比
1.1 无线网络数据传输协议对比
Zigbee与现有标准传输协议的比较：
1.1 无线网络数据传输协议对比
因此：Zigbee数据 速率较低，不适 用于传输大数据 量的应用领域。
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.2 短距离无线网络的分类
1.3 一个例程
我们通过上面的点亮 LED例子来说明这个功能 的使用方法。
void main(void) { P1DIR = 0xFF; while(1)
首先修改工程的代码， {
在这里我们要实Βιβλιοθήκη 两个设#ifndef Blink_LED
备在一个工程中实现不同 的功能，两个模块的名称 分别定义为：Blink_LED 和Open_LED。实现的功
2007年底，ZigBee PRO推出。
目前已经吸引了一些最具创新性和在世界知名的组织，如华 为、罗格朗、施耐德、飞利浦、霍尼韦尔等知名企业，一个 由400多家企业和其他组织构成的非营利性开放联合体，
1.4 ZIGBEE无线网络通信信道分析
信道编号
中心频率/MHz 信道间隔/MHz 频率上限/MHz 频率下限/MHz
主要内容
3.1 Zigbee简介 3.2 Zigbee开发环境及调试 3.3 Zigbee 硬件简介 3.4 Zigbee无线传感器网络开发基础 3.5 Zigbee无线传感器网络高级开发 3.6 Zigbee无线传感器网络管理 3.7 Zigbee 无线传感器网络开发实例
ZigBee技术的无线传感网络研究
ZigBee技术的无线传感网络研究一、引言随着物联网的迅速发展，无线传感网络技术正逐渐成为现代通信领域的研究热点。
作为无线传感网络技术的一种重要的代表，ZigBee技术以其低功耗、低成本、自组织以及可靠性高等特点，被广泛应用于家庭自动化、智能环境监测、工业控制、医疗健康等领域。
本文将对ZigBee技术的无线传感网络进行深入研究和探讨。
二、ZigBee技术的概述ZigBee技术是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速、低功耗、短距离的无线通信技术。
与其他无线传感网络技术相比，ZigBee技术具有以下几个突出特点。
1. 低功耗：ZigBee技术采用了休眠唤醒技术，节点在不进行通信时会进入休眠状态，大大降低了能耗，因此非常适用于需要长时间运行的设备。
2. 低成本：ZigBee技术的硬件成本较低，且协议栈的内存要求也不高，这使得其在大规模部署中有着较大的优势。
3. 自组织性：ZigBee网络中的节点可以自动进行组网和组网优化，无需手动配置，降低了部署和维护的复杂性。
4. 可靠性高：ZigBee技术采用了AES-128位加密算法，保障了数据的安全性，同时还具备网络重组能力和自愈能力，保证了网络的高可靠性。
ZigBee技术适用于对功耗和成本要求较高，对数据传输距离较短，且对网络可靠性有一定要求的应用场景。
三、ZigBee技术的无线传感网络架构ZigBee技术中的无线传感网络通常由网络协调器（Coordinator）、路由器（Router）、终端设备（End Device）三种类型的节点组成。
1. 网络协调器：网络协调器是ZigBee网络的核心，负责启动和维护网络，处理网络配置和管理，协调网络中其他节点的通信。
一个ZigBee网络中只能有一个网络协调器。
2. 路由器：路由器主要是用来转发数据包的中间节点，可以帮助网络协调器扩大网络范围，提升网络的容量和覆盖范围。
3. 终端设备：终端设备通常是网络中的传感器或执行器，负责采集数据或执行相应的动作，它们不能转发数据包，只能与网络协调器或路由器进行通信。
ZigBee无线网络原理
ZigBee无线网络原理
ZigBee无线网络是一种低功耗、低速率的无线网络通信协议，其原理基于IEEE 802.15.4标准。
它适用于需要将大量节点连
接到一个中心控制器的应用场景，具备自组织、自修复和自动路由等特性。
ZigBee网络由三种设备组成：协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。
协调器是网络的核心，负责管理网络配置和协调各个设备的通信。
路由器可以转发数据包，并帮助建立路由表，使数据传输更高效。
终端设备是最简单的节点，功能有限且通信范围较短。
这些设备可以通过无线信道进行通信，并使用MAC层和物理层协议来实现数据传输。
ZigBee网络采用星型、树型或网状拓扑结构，其中协调器处
于网络的根节点，其他设备通过与协调器的直接或间接连接来实现通信。
网络中的节点可以根据实际情况自动组建和拓扑重组，无需手动配置。
在数据传输过程中，ZigBee网络使用CSMA-CA（载波感知多路访问监听）机制来协调节点的发送行为，避免冲突和碰撞。
每个节点都有一个64位的唯一地址，用于标识设备和建立通
信连接。
节点之间可以通过短距离的无线信道进行通信，距离一般在几十米到几百米之间，受限于无线信号传播和环境干扰等因素。
ZigBee网络支持多种应用层协议和功能，例如家庭自动化、
工业控制、智能电网等。
它的低功耗特性使得它在电池供电设备、传感器网络等场景下得到广泛应用。
通过合理设计和优化网络结构和通信机制，ZigBee无线网络可以实现可靠的数据传输和灵活的网络管理。
Zigbee无线传输技术学习
目录第一章 ZIGBEE核心板（CC2530） (1)1、产品概述 (1)2、原理说明 (2)第二章 ZIGBEE节点 (4)1、产品概述 (4)2、通用节点原理 (4)3、传感器节点原理 (6)第三章 CC2530功能说明 (9)1、CC2530芯片概览 (9)2、CC2530重要寄存器 (11)第四章软件开发环境入门 (17)1、建立模板工程样例 (18)1）建立新工程 (18)2）添加工程文件 (21)3）配置工程选项 (23)4）编译和链接 (27)2、下载和调试 (28)1）安装仿真器驱动 (28)2）调试和运行 (30)第五章基础实验 (33)实验一、LED发光二极管实验 (33)实验二、串口收发数据实验 (35)实验三、按键控制实验 ............................. 错误!未定义书签。
实验四、液晶显示实验 ............................. 错误!未定义书签。
实验五、电池监测实验 ............................. 错误!未定义书签。
实验六、空气温湿度传感器实验 ..................... 错误!未定义书签。
实验七、三轴加速度传感器实验 ..................... 错误!未定义书签。
实验八、人体红外传感器实验 ....................... 错误!未定义书签。
实验九、可燃气体传感器实验 ....................... 错误!未定义书签。
实验十、干簧管与霍尔开关传感器实验 ............... 错误!未定义书签。
实验十一、接近开关与红外对射传感器实验 ........... 错误!未定义书签。
实验十二、声光传感器实验 ......................... 错误!未定义书签。
实验十三、按键实验............................... 错误!未定义书签。
Zigbee学习知识重点
Zigbee学习知识重点第一章Zigbee概述1、Zigbee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系列和CC253X系列。
4、常见的Zigbee协议栈有非开源（msstatePAN）协议栈、开源（freakz）协议栈和半开源(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、间歇性数据和低反应时间数据）的应用。
（Zigbee的基础是IEEE802.15.4，但是IEEE802.15.4仅处理低级的MAC（媒体接入控制协议）层和物理层协议，Zigbee联盟对网络层协议和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和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和媒体接入控制协议（MAC 层），属于IEEE802.15.4工作组。
而Zigbee技术是基于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、自组织和低功耗的特点。
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。
什么是zigbee网络_它的工作原理及应用
什么是Zigbee网络: 它的工作原理及应用1. 简介Zigbee是一种无线通信协议，它是基于IEEE 802.15.4标准开发的，用于低功率无线传感器网络（LP-WAN）。
它的设计旨在为大规模的传感器网络提供低功耗、低数据传输速率和安全的通信解决方案。
目前，Zigbee已被广泛应用于物联网、家庭自动化和工业控制系统等领域。
2. Zigbee网络的工作原理Zigbee网络采用了星型拓扑结构，其中一个设备充当协调器的角色，其他设备连接到该协调器。
Zigbee设备之间通过无线信道进行通信，在工作过程中，协调器负责网络协议的管理和数据的传输。
Zigbee网络使用低功耗的射频技术进行通信，工作频率通常为2.4 GHz，传输距离一般在10-100米之间，但可以通过增加中继器来扩展覆盖范围。
3. Zigbee网络的应用Zigbee网络在多个领域有着广泛的应用，下面列举了一些主要的应用场景：• 3.1 物联网Zigbee作为物联网中的关键技术之一，广泛应用于智能家居、智能城市和智能农业等领域。
通过连接多个设备，如传感器、执行器和控制器，Zigbee网络可以实现远程监控、智能能源管理和自动化控制等功能。
• 3.2 家庭自动化Zigbee网络在家庭自动化中的应用越来越受欢迎。
它可以连接各种设备，如智能灯泡、智能插座和智能门锁等，通过无线通信实现对家居设备的远程控制和智能化管理。
• 3.3 工业控制系统Zigbee网络在工业控制系统中也有着广泛的应用。
它可以用于监测和控制各种设备，如温度传感器、湿度传感器和压力传感器等。
通过无线通信，工业系统可以实现实时监测和远程控制，提高生产效率和安全性。
• 3.4 智能健康监测Zigbee网络还可以应用于智能健康监测领域。
通过连接各种健康监测设备，如心率检测器、血压计和血糖仪等，Zigbee网络可以实时监测用户的健康状态，并将数据传输到医疗机构进行分析和处理。
• 3.5 环境监测Zigbee网络也被广泛应用于环境监测领域。
zigbee无线方案
zigbee无线方案Zigbee是一种广泛应用于物联网中的无线通信协议。
它基于IEEE 802.15.4标准，并专注于低功耗、低数据速率和短距离通信。
由于Zigbee的独特特性和诸多优势，它成为了许多智能家居、工业控制和传感器网络等领域的首选无线通信方案。
一、Zigbee无线方案简介Zigbee无线方案是一种基于Mesh（网状）拓扑结构的无线网络系统。
它由一个集中式的协调器（Coordinator）以及多个分布式的终端设备（End Device）组成。
协调器负责网络的管理和控制，而终端设备则具备传感数据采集和控制继电器等功能。
在Zigbee网络中，每个终端设备既可以是数据的源头，也可以是数据的转发节点。
这种多对多的网络拓扑结构使得Zigbee在大规模传感器网络中具有出色的灵活性和可扩展性。
二、Zigbee无线方案的优势1. 低功耗：Zigbee无线方案使用了低功率的射频技术，使得终端设备的电池寿命得以延长，适用于长期运行的物联网应用。
2. 高可靠性：Zigbee采用了自组织的Mesh网络结构，如果某个节点出现故障或中断，其他节点会自动找到新的路径，确保数据的可靠传输。
3. 强大的网络容量：Zigbee支持上千个终端设备同时连接到一个协调器，可以满足多种应用场景下的需求。
4. 快速响应时间：Zigbee网络使用分散式网络技术，具备较低的延迟，可以实现实时数据采集和迅速的控制指令传递。
5. 安全性：Zigbee采用了128位AES加密算法，确保数据的安全传输。
三、Zigbee无线方案的应用1. 智能家居：Zigbee无线方案可以实现智能灯光控制、门窗监测、智能家电控制等功能，提升家居的便利性和舒适度。
2. 工业控制：Zigbee无线方案广泛应用于工业自动化领域，可以进行设备状态监测、远程控制以及数据采集等任务。
3. 智能农业：结合传感器网络和Zigbee无线方案，可以实现对农田环境的实时监测和精细管理，提高农作物的产量和质量。
ZigBee技术
放机和其他家电设备进行遥控。 （10）用于计算机外设，如键盘、鼠标、游戏控制器及打印机。 （11）有源RFID应用，如电池供电标签，可用于产品运输、产品跟踪、
交换数据的网络中的设备类型：协调器、路由器和终端设备。
与移动通信的CDMA或 GSM网络不同的是，ZigBee 网络主要是为工业现场自动 化控制数据传输而建立的， 因此它必须具有简单、使用 方便、工作可靠、价格低的 特点。
图4-3 ZigBee模块
ZigBee技术
三、ZigBee采用的自组织网通信方式
物联网
ZigBee技术
一、ZigBee概述
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。
ZigBee联盟是一个高速增长的非盈利业界组织
ZigBee联盟的主要目标是通过加入无线网络功能，为消费者提供 更富弹性、更易用的电子产品。
二、ZigBee无线数据传输网络描述
3）时延 由于ZigBee采用随机接入MAC层，且不支持时分复用的信道接
入方式，因此不能很好地支持一些实时的业务。 4）能耗特性（技术优势 ）
ZigBee技术
5）组网和路由性（即网络层特性）
ZigBee具备大规模的组网能力，每个网络有60 000个节点； 而蓝牙为每个网络8个节点。
六、ZigBee自身的技术优势
举一个简单的例子就可以说明这个问题，当一队伞兵空降后，每人 持有一个ZigBee网络模块终端，降落到地面后，只要他们彼此间在网 络模块的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联 互通的ZigBee网络。而且，由于人员的移动，彼此间的联络还会发生 变化。因而，模块还可以通过重新寻找通信对象，确定彼此间的联络 ，对原有网络进行刷新。这就是自组织网。
ZigBee网络
ZigBee网络技术及其应用。
随着物联网的不断发展，越来越多的智能设备开始进入人们的生活中，这些设备需要实现相互之间的联网，实现智能化的功能。
而一个联网的基础，就是搭建一个可靠的网络。
ZigBee网络技术，就是一种针对物联网设备而设计的网络技术。
它采用低功耗、短距离的无线通信方式，可以支持数百个设备的连接。
在无线传输距离、能耗和传输容量方面都有着非常出色的表现。
ZigBee网络技术与传统无线技术不同，它采用短距离无线通信，和蓝牙有一些相似的地方。
但是与蓝牙技术基本不同的是，ZigBee采用了自组织的网络结构，属于一种无中心式网络结构，可以自动地对成员节点进行管理和控制，从而降低了各个节点之间的耦合性。
在组网方面，ZigBee网络通常采用网格型的结构，每个节点可以和周围的其他节点进行连接，形成一个自组织的网状网络。
这种网状结构，大大增强了网络的容错性、可扩展性和灵活性，在数据传输和设备控制方面也有着较好的表现。
在使用方面，ZigBee网络具备极低的功耗和较长的续航时间，对于需要长时间运行的设备来说，这种低功耗的特性非常重要。
它可以采用内置电池，不需要定期更换电池，同时也可以采用一些无源能源来为设备供电，如太阳能、风能、压电能等。
在物联网的应用中，ZigBee网络技术得到了广泛的应用，如智能家居、能源管理、医疗监控、智能交通等领域，在各个领域都具备着不同的特点和应用场景，下面我们详细介绍几个典型的应用场景。
1. 智能家居智能家居是物联网应用中的一个重要领域，解决了人们生活中繁琐的家务问题，ZigBee网络技术在智能家居中的应用也得到了广泛的探讨和应用。
智能家居主要包括家庭能源管理、智能安防、智能家居控制等功能，通过ZigBee网络技术可以实现家电、灯光、窗户、门锁等知名设备的远程控制，使得家居智能化程度得到了极大的提升。
2. 能源管理能源管理主要解决的问题是如何对能源进行高效的管理和利用，降低能源的浪费。
zigbee无线方案
zigbee无线方案随着科技的不断发展，无线通信技术也得到了飞速的发展，ZigBee作为一种低功耗、近距离、低成本的无线通讯技术，逐渐受到人们的关注和应用。
本文将介绍ZigBee无线方案的原理、应用以及未来的发展前景。
一、ZigBee无线方案的原理ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4通信标准的无线通信技术，它采用低速、短距离通信，适用于对功耗要求较高的应用场景。
ZigBee通过无线传感器网络实现设备之间的通信和数据交换，可以实现智能家居、工业自动化、智能城市等领域的应用。
ZigBee无线方案采用星型和网状拓扑结构，其中一个设备作为协调器，其他设备可以作为路由器或终端设备。
通过使用低功耗的射频收发模块和专用的协议栈，ZigBee可以实现低功耗、低成本的无线通信。
二、ZigBee无线方案的应用1. 智能家居：ZigBee可以实现智能家居系统中各个设备的互联互通，比如智能灯光控制、智能门锁、温度和湿度监测等，为用户带来更加智能、便捷的居家体验。
2. 工业自动化：ZigBee在工业自动化领域有广泛的应用，比如无线传感器网络、远程监测和控制等。
ZigBee的低功耗和可靠性使其成为工业自动化系统中的重要组成部分。
3. 物联网：ZigBee可以与其他无线通信技术相结合，构建起更大规模的无线传感器网络，实现物联网的应用。
比如智能交通系统、智能农业、环境监测等领域。
三、ZigBee无线方案的未来发展随着物联网的快速发展，ZigBee无线方案有着广阔的应用前景。
未来，随着ZigBee技术的不断进步，其在低功耗、低成本、安全性等方面的优势将进一步凸显。
1. 更广泛的应用场景：随着ZigBee技术的成熟和普及，它将被应用于更多领域，比如健康医疗、智能交通、智慧能源等领域，为人们的生活带来更多便利和智能化。
2. 安全性提升：作为物联网中的一种重要通信技术，ZigBee无线方案在安全性方面的提升也是未来的发展方向。
zigbee无线方案
zigbee无线方案ZigBee是一种低功耗、短距离无线通信技术，被广泛应用于物联网和智能家居领域。
本文将探讨ZigBee无线方案的原理、特点以及在不同领域的应用。
一、ZigBee无线方案的原理ZigBee无线方案基于IEEE 802.15.4标准，采用2.4GHz的ISM频段进行通信。
该方案通过创建一个自组织、自适应的无线网络，实现设备之间的低功耗、低数据传输速率的通信。
ZigBee网络由一个协调器（Coordinator）、若干个路由器（Router）和若干个终端设备（End Device）组成。
协调器作为网络的控制中心，负责网络的管理和数据的路由。
路由器可以与其他设备进行通信并转发数据，终端设备则主要用于传感器数据的采集。
二、ZigBee无线方案的特点1. 低功耗：ZigBee设备在待机时能耗极低，在传输数据时也能保持较低的功耗，适合长时间运行的应用场景。
2. 低速率：ZigBee网络的数据传输速率较低，适用于对数据传输实时性要求不高的场景，如温度、湿度等环境监测。
3. 自组织网络：ZigBee设备能够自动组网，设备之间的网络拓扑结构可以根据需求进行动态调整，提高了网络的灵活性和扩展性。
4. 安全性：ZigBee网络支持多种安全机制，如加密、认证等，保障数据的机密性和完整性，并防止网络遭受恶意攻击。
5. 成本低廉：ZigBee芯片和设备的成本相对较低，使其成为物联网和智能家居等领域的常用无线通信技术。
三、ZigBee无线方案的应用1. 智能家居：ZigBee无线方案广泛应用于智能家居领域。
通过ZigBee技术，灯光、窗帘、温控设备等可以相互连接，实现智能化的远程控制和自动化管理，提升居住的舒适度和便利性。
2. 工业控制：ZigBee无线方案在工业自动化控制中也得到广泛应用。
通过部署ZigBee传感器网络，可以实现对工作环境、设备运行状态等参数的实时监测和控制，提高生产效率和安全性。
3. 物流跟踪：ZigBee无线方案可以应用于物流行业中的货物跟踪和管理。
zigbee无线方案
zigbee无线方案Zigbee 无线方案是一种适用于物联网设备连接和通信的技术。
它采用低功耗设计，便于部署和维护。
Zigbee 最初由 Zigbee 联盟于 2002 年提出，并于 2005 年在 IEEE 802.15.4 标准下进行了标准化。
Zigbee 基于 IEEE 802.15.4 标准并添加了更多的应用层协议，以实现更广泛的无线设备互联。
本文将介绍 Zigbee 的工作原理、特点、应用领域和发展趋势。
一、Zigbee 的工作原理Zigbee 无线方案采用低功耗的片上系统和无线电。
它可以支持多达 65,000 个节点，每个节点之间的距离可以达到数百米。
Zigbee 模块包括一组电子元件，包括微处理器、收发器和传感器。
这些组件可以与多个不同设备通信，如温度传感器、气体传感器或烟雾探测器。
Zigbee 无线方案采用了分层技术来组织网络。
它包括以下几层：1. 物理层：负责定义 ZR(Zigbee Router)、ZED(Zigbee End Device) 和 ZC(Zigbee Coordinator) 之间的无线通信方式；2. MAC层：负责管理数据传输和数据帧；3. 网络层：负责管理网络连接和节点间的路由；4. 应用层：为节点提供特定的应用程序。
二、Zigbee 的特点1. 低功耗：Zigbee 设备采用了极低的功耗设计，在不影响设备正常工作的情况下，可以达到长达数年的电池寿命。
2. 自组织网络：Zigbee 网络的节点可以自动配置和加入网络，形成一种自组织网络，使整个网络更加稳定和可靠。
3. 自适应：Zigbee 网络可以快速应对不同数量和类型的设备加入和退出网络，网络中的路由也会自动更新以优化网络效率。
4. 安全性高：Zigbee 网络采用了多重的加密和认证标准，保证了数据安全和隐私。
三、Zigbee 的应用领域Zigbee 无线方案被广泛用于家庭自动化、智能建筑、工业自动化等领域。
ZigBee技术
ZigBee技术简单的说，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。
ZigBee是一个由可多到65535个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个 ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。
ZigBee联盟的主要目标是以通过加入无线网络功能，为消费者提供更富有弹性、更容易使用的电子产品。 ZigBee技术能融入各类电子产品，应用范围横跨全球的民用、商用、公共事业以及工业等市场。使得联盟会员可 以利用ZigBee这个标准化无线网络平台，设计出简单、可靠、便宜又节省电力的各种产品来。
ZigBee联盟所锁定的焦点为制定网络、安全和应用软件层；提供不同产品的协调性及互通性测试规格；在世 界各地推广ZigBee品牌并争取市场的**；管理技术的发展。
ZigBee技术
一种应用于短距离和低速率下的无线通信技术
01 技术说明
03 技术特点 05 自组织网
目录
02 协议栈 04 应用实例 06 Zigbee联盟
07 标准制定
09 发展前景
目录
08 相关标准比较 010 技术瓶颈
Zigbee技术是一种应用于短距离和低速率下的无线通信技术，Zigbee过去又称为“HomeRF Lite”和 “FireFly”技术,统一称为Zigbee技术。
ZigBee无线通信网络技术综述
ZigBee无线通信网络技术综述摘要：介绍了ZigBee网络的特点以及应用前景,并将之与现今常见的几种无线通信标准做比较,从而阐述了ZigBee网络独特的优越性,分析ZigBee网络的应用现状以及今后发展的方向。
关键词：无线传感器网络802.15.4标准ZigBee网络1、引言无线传感器网络是涉及了传感器技术、计算机技术、网络及无线通信技术、自动控制技术等多学科的一种综合性技术[1]。
ZigBee技术是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本无线网络技术。
目前ZigBee网络已经得到越来越广泛的重视和应用。
2 、ZigBee网络及其特点2.1 ZigBee协议栈的组成ZigBee网络的协议栈结构是由一些层所构成的[2]。
一个完整的ZigBee协议栈从上至下由应用层、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。
结构示意图如图1所示：图1 ZigBee协议栈组成结构示意图应用层的标准规范由ZigBee 联盟制订，ZigBee应用层定义了各种类型的应用业务，是协议栈的最上层用户。
应用汇聚层负责把不同的应用映射到ZigBee 网络层上。
ZigBee联盟制订的网络层的主要功能包括设备连接和断开网络时所采用的机制，以及拓扑管理、MAC管理、路由管理和安全管理。
ZigBee数据链路层又可分为逻辑链路控制子层（LLC）和介质访问控制子层（MAC）。
2.2 ZigBee网络的拓扑结构ZigBee协议中明确定义了三种拓扑结构：星状结构、混合状结构和网状结构，如图2所示。
图2 ZigBee网络的拓扑结构星状拓扑组网简单、成本低，但网络覆盖范围有限，可靠性不足，一旦中心节点发生故障，所有与之相连的网络节点的通信都将中断。
网状拓扑具有可靠性高、覆盖范围大的优点，但电池使用寿命短、路由管理复杂。
2.3 ZigBee网络的特点ZigBee网络是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，每个ZigBee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；另外整个ZigBee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。
zigbee网络原理与应用
zigbee网络原理与应用Zigbee是一种低功耗无线通信技术，主要用于物联网应用中的传感器网络。
它采用了低功耗、低数据速率和短距离通信的特点，可用于各种家庭自动化、工业控制和医疗监测等领域。
Zigbee网络具有以下几个核心原理：1. 网络拓扑结构：Zigbee网络采用了星型、树型或网状的拓扑结构。
其中，星型拓扑结构是最简单的，所有节点都直接连接到协调器。
树型拓扑结构则是基于星型拓扑的扩展，形成多层次的网络结构。
而网状拓扑结构可以让节点之间通过中继器相互连接，提高网络的稳定性和可靠性。
2. 路由协议：Zigbee网络使用了AODV（Ad-hoc On-demand Distance Vector）路由协议。
该协议采用基于需求的路由发现机制，只在需要传输数据时才进行路由发现和维护，从而降低网络的能耗。
3. 能耗管理：在Zigbee网络中，节点处于睡眠状态时能耗极低，只有当网络中有数据需要传输时才会被唤醒。
此外，节点之间的通信主要依靠广播和短距离传输，也减少了能耗。
Zigbee网络的应用非常广泛，包括但不限于以下几个方面：1. 家庭自动化：Zigbee可以将各种智能设备连接到一个家庭网络中，实现智能家居控制。
例如，可以通过手机控制灯光、温度、门锁等设备，提高家居的安全性和舒适性。
2. 工业控制：Zigbee可以用于工业领域中的传感器网络，实时监测和控制生产过程。
例如，可以监测温度、湿度、压力等参数，并控制机器的运行状态，实现精确的工业自动化控制。
3. 物流和仓储管理：Zigbee可以用于物流和仓储领域中的物品追踪和管理。
例如，可以在物品上安装Zigbee节点，通过网络实时监测物品的位置和状态，提高物流运输的效率和可追溯性。
4. 医疗监测：Zigbee可以用于医疗领域中的远程监护和患者健康管理。
例如，可以将各种健康传感器连接到一个Zigbee网络中，实时监测患者的心率、血压、血糖等指标，并将数据传输给医生或云端平台，实现远程监护和健康管理。
zigbee无线方案
zigbee无线方案Zigbee是一种用于低功耗、短距离、低速率无线通信的协议。
它基于IEEE 802.15.4标准，提供了一种有效的解决方案，用于在物联网（IoT）设备之间进行通信和数据传输。
本文将探讨Zigbee无线方案的原理、特点以及应用领域。
一、Zigbee无线方案的原理Zigbee无线方案基于IEEE 802.15.4标准，采用低功率、低速率的方式进行通信。
它采用了星形拓扑结构，其中一个设备充当协调器的角色，负责网络的管理和协调其他设备的通信。
其他设备作为终端节点，与协调器进行通信。
Zigbee采用2.4GHz频段进行无线通信，其中包括16个可用的通信信道。
它还支持多通道传输，以减少物理干扰因素。
此外，Zigbee还具有自动路由功能，可以根据网络拓扑动态选择最佳的数据传输路径。
二、Zigbee无线方案的特点1. 低功耗：Zigbee采用了睡眠模式和快速唤醒技术，以最大限度地延长设备的电池寿命。
它可以在低功耗的情况下进行长期通信。
2. 网络容量大：Zigbee网络可以支持大约65000个设备，使其成为大规模物联网部署的理想选择。
3. 高安全性：Zigbee采用了AES-128位加密算法，确保通信的机密性和数据完整性。
此外，它还支持认证和密钥协商机制，以防止未经授权的设备进入网络。
4. 快速响应时间：由于Zigbee的低延迟特性，它适用于对实时性要求较高的应用，例如智能家居和工业自动化。
5. 自组网能力：Zigbee网络具有自组网功能，可以根据网络拓扑和设备之间的距离自动调整和优化网络结构。
三、Zigbee无线方案的应用领域1. 智能家居：Zigbee被广泛应用于智能家居领域，用于控制家庭设备，如灯光、门锁、温度和湿度传感器等。
它提供了方便、安全的家居自动化解决方案。
2. 工业自动化：Zigbee无线方案在工业自动化中发挥着重要作用。
它用于监测和控制工厂设备、传感器网络以及机器对机器（M2M）通信。
ZigBee技术的无线传感网络研究
ZigBee技术的无线传感网络研究ZigBee技术是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线传感网络技术。
该技术的主要优点是低功耗、低数据速率和低成本。
ZigBee技术使用的通信协议是星型拓扑结构，其中一个节点充当协调器，其他节点作为从属节点与协调器通信。
协调器以低功耗为主，从属节点可以休眠以节省能源。
ZigBee技术提供了可靠的网络连接和数据传输，具有抗干扰和抗干扰的特性。
无线传感网络对于许多应用非常重要，例如环境监测、智能家居、物流跟踪等。
ZigBee技术的引入使得无线传感网络更加灵活和可扩展，并且可以满足各种应用的需求。
在环境监测方面，无线传感网络可以监测温度、湿度、气体浓度等参数，并且可以远程传输数据到监控中心。
在智能家居方面，无线传感网络可以实现家庭设备的互联互通，实现家居自动化控制。
在物流跟踪方面，无线传感网络可以跟踪和监控货物的位置和状态，并且可以提供实时的数据传输和监控。
无线传感网络也面临着一些挑战和问题。
由于无线传感节点通常工作在无线电频段上，其通信受到了信号衰减、多路径干扰、随机阻塞等因素的影响，导致信号质量下降和传输距离限制。
无线传感网络需要考虑能源消耗问题，因为传感节点通常通过电池供电，能源消耗需要合理管理以延长节点寿命。
无线传感网络需要处理海量数据，因此需要设计高效的数据传输和处理算法来提高网络性能。
为了解决这些问题，无线传感网络的研究涉及传感节点布置、网络拓扑结构设计、能量管理、数据传输和处理等方面。
一些研究的重点包括优化节点布置算法以实现全覆盖和高覆盖率，设计节能算法以延长节点寿命，提供高效的数据传输和处理机制以提高网络性能。
还有一些研究致力于改进ZigBee技术本身，以提高网络的可靠性、抗干扰性和扩展性。
ZigBee技术的无线传感网络研究在现代通信和传感技术领域具有重要的意义。
通过优化传感节点布置、设计高效的能量管理算法、提供高效的数据传输和处理机制，可以实现高效可靠的无线传感网络。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三章ZigBee 无线网络技术3.1 ZigBee无线网络技术的特点ZigBee技术主要用于无线个域网（WPAN），是基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的。
IEEE802.15.4定义了两个底层，即物理层和媒体接入控制（Media Access Control，MAC）层；ZigBee联盟则在IEEE 802.15.4的基础上定义了网络层和应用层。
ZigBee联盟成立于2001年8月，该联盟由Invensys、三菱、摩托罗拉、飞利浦等公司组成，如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入，其目标市场是工业、家庭以及医学等需要低功耗、低成本、对数据速率和QoS（服务质量）要求不高的无线通信应用场合。
ZigBee这个名字来源于蜂群的通信方式：蜜蜂之间通过跳Zigzag形状的舞蹈来交互消息，以便共享食物源的方向、位置和距离等信息。
与其它无线通信协议相比，ZigBee无线协议复杂性低、对资源要求少，主要有以下特点：(1)低功耗：这是ZigBee的一个显著特点。
由于工作周期短、传输速率低，发射功率仅为lmw，以及采用了休眠机制，因此ZigBee设备功耗很低，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。
(2)低成本：协议简单且所需的存储空间小，这极大降低了ZigBee的成本，每块芯片的价格仅2美元，而且ZigBee协议是免专利费的。
低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。
(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为30ms，休眠激活的时延是15ms，活动设备信道接入的时延为15ms。
这样一方面节省了能量消耗，另一方面更适用于对时延敏感的场合，例如一些应用在工业上的传感器就需要以毫秒的速度获取信息，以及安装在厨房内的烟雾探测器也需要在尽量短的时间内获取信息并传输给网络控制者，从而阻止火灾的发生。
(4)传输范围小：在不使用功率放大器的前提下，ZigBee节点的有效传输范围一般为10-75m，能覆盖普通的家庭和办公场所。
(5)网络容量大:根据ZigBee协议的16位短地址定义，一个ZigBee网络最多可以容纳65535个节点，而且还可以通过64位的IEEE地址进行扩展，因此ZigBee网络的容量是相当大的。
(6)数据传输速率低：2.4GHz频段为250kb/s，915MHz频段为40kb/s，868MHz频段只有20kb/s。
(7)可靠:采取了免冲撞机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避开了发送数据的竞争和冲突。
媒体接入控制子层采用了完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。
如果传输过程中出现问题可以进行重发。
(8)安全:ZigBee提供了基于循环冗余校验的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证，采用高级加密标准(Advanced Encryption standard，AES)进行加密，各个应用可以灵活确定其安全属性。
3.2 ZigBee协议栈结构ZigBee协议栈结构（图）是基于标准OSI七层模型的，包括高层应用规范、应用汇聚层、网络层、媒体接入层和物理层。
图ZigBee 协议栈IEEE802.15.4定义了两个物理层标准，分别是2.4GHz物理层和868/915MHz物理层。
两者均基于直接序列扩频（DirectSequenceSpread Spectrum，DSSS）技术。
868MHz只有一个信道，传输速率为20kb/s；902MHz～928MHZ频段有10个信道，信道间隔为2MHz，传输速率为40kb/s。
以上这两个频段都采用BPSK调制。
2.4GHz～2.4835 GHz频段有16个信道，信道间隔为5MHz，能够提供250kb/s的传输速率，采用O-QPSK调制。
为了提高传输数据的可靠性，IEEE 802.15.4定义的媒体接入控制（MAC）层采用了CSMA-CA和时隙CSMA-CA信道接入方式和完全握手协议。
应用汇聚层主要负责把不同的应用映射到ZigBee 网络上，主要包括安全与鉴权、多个业务数据流的会聚、设备发现和业务发现。
物理层物理层提供的服务是由硬件和软件共同实现的，定义了物理无线信道(对于2．4GHz频段，有16个信道，编号为11-26)和MAC子层之间的接IZl，提供物理层数据服务(PLDE)和物理层管理服务(PLME)。
通过该接1：3可以唤醒层管理服务功能，同时也负责维护与物理层相关的一些管理对象的数据库(PIB)。
物理层通过物理层数据服务接入点(PD．SAP)和物理层管理实服务接入点fPLME．SAP)与MAC层通信，PD．SAP支持在对等的MAC层实体间进行MAC协议数据单元传送，PLME．SAP则在MAC层管理实体之间提供管理命令的传送。
物理层主要完成如下任务：1．无线收发机的激活与关闭：2．当前信道的能量检澳1](Energy Detect，ED)；3．接受数据包的链路质量标识(LQI)；4．为载波侦听多路访问／冲突防_flz(CSMS．CA)提供空闲信道评估(CCA)：5．工作信道选择；6．数据发送和接收。
信道能量检测为网络层提供信道选择依据，其值取值范围是0x00．0xFF。
它主要测量目标信道中接受信号的功率强度，链路质量标识为网络层或应用层提供接受数据帧无线信号的强度和质量信息。
MAC层与物理层类似，MAC层也包括管理实体(MLME)和数据实体(MLDE)。
MAC层管理实体提供可以唤醒MAC层管理服务的服务接口，同时也维护一个与MAC层相关的管理对象数据库(MIB)。
MAC层与物理层之间通过PLME．SAP和PD．SAP进行通信，通过MAC数据实体服务点(MLDE．SAP)和MAC层管理实体服务接入点(MLME．SAP)向qlt务相关子层提供MAC层数据和管理服务。
另外，MAC层能支持多种LLC标准，通过业务相关会聚子层(SSCS)协议承载802．2类型的LLC标准。
MAC层功能如下：1．当节点为网络协调器时，产生信标(beacon)帧；2．在信标帧之间进行同步；3．支持个人区域网(PAN)的关联与解关联；4．支持节点安全机制；5．对信道接入使用CSMA．CA机制；6．处理和维护有保证的时隙(GTS)机制；7．在两个对等的MAC实体问提供可靠的链接。
Zigbee中的MAC和物理层协议是网状网络的应用基础，高容错和低功耗的特点能保证网状网络所必须考虑基于拓扑控制和功率控制的网络白组特性。
而且对于经典的隐藏终端和暴露终端问题、协议的接入公平性问题、服务质量问题等都有良好的解决。
在网状网络中，MAC层的传输调度策略会影响数据包延迟、带宽等性能，影响网络层路由性能，所以网络层必须感知MAC层性能的变化，才可以自适应的方式改变路由，改善网络性能。
网络层网络层对于Zigbee协议栈非常重要，每一个Zigbee节点都包含网络层，Zigbee网络层主要实现组建网络，为新加入网络访分配地址、路由发现、路由维护等。
另外网络层还提供一些必要的函数，确保ZigBee的MAC层正常工作，并且为应用层提供合适的服务接口，这种结构使得网状网络的应用基本能够实现。
为了向应用层提供其接口，网络层提供了两个必须的功能服务实体，它们分别为网络数据服务实体(NLDE)和管理服务实体(NLME)。
NLDE通过网络层数据服务实体服务接入点(NLME．SAP)提供数据传输服务，网络层管理实体(NLME)通过网络层管理实体服务接入点(NLME．SAP)提供网络管理服务。
网络层管理实体利用网络层数据实体完成一些网络的管理工作，并且，网络层管理实体完成对网络信息庠(NIBl的维护和管理。
应用层ZigBee 应用层由三个部分组成：应用子层(APS)、ZDO(包含ZDO管理寸骨)和制造商定义的应用对象(App Obj)。
APS通过蚓络层和安全服务提供层与端点相接，并为数据传送、安全午口绑定提供服务，可以适配不同但兼容的霄点，并且提供了这样的接口：在NWK层和APL 层之间，从ZDO到供应商的应用对象的通用服务集。
ZigBee中的应_|{}j框架(APL Framework)是为驻扎在zigBee节点巾的应用对象提供活动的环境。
最多可以定义240个相对独立的应用程序对象(ZDO)，任何个对象的端点编号从l到240，端点号0固定用于ZDO数据接口，应用程序可以通过这个端点与ZigBee怫议栈的其它层通信：另外一个端点255固定用于所有应用对象广播数数据的数据接口功能。
端点241．254保留(给为了扩展使片)，用户不能使用1451。
3.2.2 ZigBee 网络拓扑结构IEEE802.15.4和ZigBee协议中明确定义了三种拓扑结构:星型结构(Star)、网状结构(Mesh)和簇树结构(ClusterTrec)，如图2.2所示。
在星型网络结构中，ZigBee协调器负责整个网络的控制，无其它路由节点，ZigBee终端设备直接与zigBe。
协调器通信，终端设备间的通信则需通过协调器转发。
这是最简单的拓扑结构，网络通信范围十分有限，单独使用这种拓扑结构的情况很少。
在网状网络和簇树型网络中，ZigBee协调器负责网络的建立和初始参数设定，网络都可以通过ZigBee路由器进行扩展。
但是，在簇树型网络中，路由器采用分级路由策略传送数据和控制信息，并且通常是基于信标(Beacon)的通信模式。
而在网状网中则是完全对等的点对点通信，路由器不会定期发送信标，仅在网内设备要求时对其单播信标。
对于簇树型网络，其通信路由相对单一，骨干网络中一旦有路由节点瘫痪，则相应区域就进入通信瘫痪状态，要等待该部分网络重组后，才能恢复通信。
但是，簇树型网定期发送信标，使网内节点能做到很好的同步，便于节点定期进入休眠状态，降低功耗，延长网络寿命。
在网状网中情况则恰好相反，完全的点对点通信使路由有多种选择，提高了网络的容错性，但是不定期发送信标使网络中节点很难达到同步，必须采取别的手段来实现，如广播。
因此，网状结构与簇树结构的层次融合，必定是zigBee网络拓扑结构的一个发展方向。
CC2430通信模块。