ZigBee技术发展及其特点
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技术简介
zigbee技术简介【正文】ZigBee是一种短距离无线通信技术，广泛应用于物联网、家庭自动化、工业自动化等领域。
它以低功耗、低复杂度和低数据传输速率为特点，是一种非常适合于传感器网络的通信协议。
ZigBee技术的出现源于对传统无线通信技术的不足之处的认识。
之前的无线通信技术大多对功耗要求较高，难以应用于需要长期运行的低功耗设备。
而ZigBee技术则专注于解决此类问题，使得各种传感器和移动设备能够通过无线网络进行低耗能的通信。
ZigBee技术采用了IEEE 802.15.4标准，利用2.4GHz频段进行通信。
这一频段已经被工业、科学和医疗（ISM）设备广泛使用，因此ZigBee能够与其他设备共享频谱，提高了通信的灵活性和可靠性。
ZigBee的网络结构非常简单灵活，可以根据应用的需求组成不同类型的网络。
它采用星型拓扑结构，其中一个设备充当协调器的角色，其他设备则作为终端节点进行通信。
这种结构使得网络的建立和维护非常方便，能够适应复杂环境中的通信需求。
另外，ZigBee还采用了分散式的时间频率分割多址（CSMA/CA）机制，用于协调网络中各个设备的通信。
这种机制能够有效减少冲突和碰撞，提高数据传输的可靠性和稳定性。
由于ZigBee技术的特点和优势，它在物联网领域得到了广泛的应用。
在家庭自动化中，ZigBee可用于实现智能家居控制系统，例如灯光控制、温度调节、安防监控等。
其低功耗和低复杂度的特点使得设备能够长时间运行，并且与其他无线设备无缝集成。
在工业自动化中，ZigBee技术也具备适应复杂环境的能力。
它可以用于监测温度、湿度、压力等参数，并将数据传输到上位机进行处理和分析。
同时，ZigBee技术的数据传输速率虽然不高，但足以满足大部分传感器网络的需求。
尽管ZigBee技术具有众多的优点，但也存在一些局限性。
由于其低数据传输速率，不适用于高带宽的应用场景。
此外，2.4GHz频段的使用会受到其他设备的干扰，造成通信质量下降。
ZigBee发展史
ZigBee发展史ZigBee（也称紫蜂[1]）是一种低速短距离传输的无线网络协议，底层是采用IEEE 802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。
主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网络节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。
主要由Honeywell公司组成的ZigBee Alliance制定，从1998年开始发展，于2001年向电机电子工程师学会（IEEE）提案纳入IEEE 802.15.4标准规范之中，自此将ZigBee技术渐渐成为各业界共同通用的低速短距无线通信技术之一。
IEEE802.15.4协议是IEEE802.15.4工作组为低速率无线个人区域网(WPAN:Wireless Personal Area Network)制定的标准，该工作组成立于2002年12月，致力于定义一种廉价的，固定、便携或移动设备使用的，低复杂度、低成本、低功耗、低速率的无线连接技术，并于2003年12月通过了第一个802.15.4标准。
随着无线传感器网络技术的发展，无线传感器网络的标准也得到了快速的发展。
802.15.4标准定义了在个人区域网中通过射频方式在设备间进行互连的方式与协议，该标准使用避免冲突的载波监听多址接入以方式作为媒体访问机制，同时支持星型与对等型拓扑结构。
在802.15.4标准中指定了两个物理频段和的直接扩频串行物理层频段:868/915MHz和2.4GHz的直接串行扩频(DSSS)物理层频段。
2.4GHz的物理层支持空气中250kb/s的速率，而868/915MHz的物理层支持空气中20kb/s和40kb/s 的传输速率。
由于数据包开销和处理延迟，实际的数据吞吐量会小于规定的比特率。
作为支持低速率、低功耗、短距离无线通信的协议标准，802.15.4在无线电频率和数据率、数据传输模型、设备类型、网络工作方式、安全等方面都做出了说明。
并且将协议模型划分为物理层和媒体接入控制层两个子层进行实现。
Zigbee的技术特点和性能
Zigbee的技术特点和性能Zigbee具有如下特点: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。
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。
低复杂性Zigbee协议的大小一般在4-32KB，而蓝牙和Wi-Fi一般都超过100KB。
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。
网络容量大一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备, 一个区域内可以同时存在最多100个Zigbee网络, 而且网络组成灵活。
并且在一个网络中最多可以有65000个节点连接。
网络建立Zigbee能够自动建立其所想要的网络。
可靠采取了碰撞避免策略,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。
MAC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。
安全Zigbee提供了基于循环沉余校验(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。
zigbee应用
zigbee应用ZigBee技术是一种低功耗、近距离、低速率无线通信技术，具有低功耗、低成本、简单易用等特点，广泛应用于智能家居、物联网、能源管理、电力控制等领域。
本文将从ZigBee技术的基本原理、应用案例以及未来发展等方面进行介绍，旨在帮助读者更好地理解和了解ZigBee技术的应用。
一、ZigBee技术基本原理ZigBee技术是一种基于IEEE802.15.4标准的无线通信技术，使用全球2.4GHz频段，采用工作在低速率模式下的设备，适用于大范围的低功耗应用。
ZigBee技术主要包含三个基本组件：设备、协调器和网络。
设备是指采用ZigBee技术的终端设备，如传感器、开关等，用于感知环境信息，并将其通过ZigBee网络传输到协调器。
协调器是ZigBee网络的核心节点，负责组网、路由和管理网络中的设备。
它还可以与上层网络（如无线局域网）进行通信，实现设备与互联网的连接。
网络是由协调器和多个设备组成的拓扑结构，通过ZigBee协议进行通信。
ZigBee网络分为星型、网状和混合三种结构，可以根据不同应用需求选择不同的拓扑结构。
ZigBee技术通过低功耗的无线通信方式实现设备之间的数据传输。
它采用短距离通信，通信距离一般在10-100米之间，适用于室内环境。
同时，ZigBee技术在传输过程中对数据进行了优化，采用了低速率的传输模式，降低了能耗。
二、ZigBee技术应用案例1. 智能家居智能家居是ZigBee技术最常见的应用领域之一。
通过将传感器、开关、灯光等设备连接到ZigBee网络中，实现对家居环境的智能控制。
用户可以通过智能手机、平板电脑等终端设备，远程控制家居设备的开关、调光、温度等功能，提高家居的舒适度和便利性。
2. 物联网ZigBee技术也广泛应用于物联网领域。
通过将物联网设备连接到ZigBee网络中，实现对物联网设备的监测、控制和管理。
例如，智能城市中的环境监测设备可以通过ZigBee网络将环境数据传输到中心服务器，实现对环境状况的实时监测和分析。
物联网中的ZigBee技术(四)
物联网中的ZigBee技术随着物联网技术的发展，各种无线通信技术层出不穷，其中ZigBee作为一种低功耗、短距离、低数据速率的无线通信技术，在物联网中得到了广泛的应用。
本文将就ZigBee技术在物联网中的应用、特点以及未来发展进行探讨。
ZigBee技术在物联网中的应用ZigBee技术最初是由美国ZigBee联盟提出的，旨在打造一种低成本、低功耗、自组织的无线网络技术。
在物联网中，ZigBee技术广泛应用于智能家居、工业自动化、智能建筑等领域。
比如，智能家居中的智能灯、智能插座、智能门锁等设备，通常采用ZigBee技术进行通信，实现设备之间的互联互通。
而在工业自动化领域，ZigBee技术被用于传感器网络，实现对设备状态的实时监测和控制。
ZigBee技术的低功耗特性使其尤其适合于需要长时间运行、无需频繁数据传输的应用场景。
ZigBee技术的特点ZigBee技术具有多项特点，使其在物联网中得到广泛应用。
首先，ZigBee 技术的低功耗特性使其能够在电池供电的设备上实现长时间的运行，这对于物联网中大量的传感器设备至关重要。
其次，ZigBee技术采用的是自组织网络结构，节点之间能够自行建立网络连接，无需中心节点的管理，这种去中心化的特点使得网络具有更高的灵活性和可靠性。
此外，ZigBee技术采用的是短距离通信，能够在相对较小的范围内实现设备之间的通信，减少了不必要的干扰，提升了通信的稳定性和安全性。
未来发展趋势随着物联网技术的不断发展，ZigBee技术也在不断演进。
未来，ZigBee技术有望在更多的领域得到应用。
首先，随着5G技术的逐渐普及，ZigBee技术有望与5G技术结合，实现更高速率的数据传输，拓展了ZigBee技术的应用范围。
其次，随着人工智能技术的发展，智能家居、智能工业等应用场景对于ZigBee技术的需求也将不断增加，ZigBee技术有望在更多的智能设备中得到应用。
另外，ZigBee技术在安全性和隐私保护方面的研究也将成为未来的发展重点，以应对物联网中不断增加的安全威胁。
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无线通信技术及其应用研究
ZigBee无线通信技术及其应用研究二、ZigBee无线通信技术的概述ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信技术，它通过短距离无线通信连接各种设备，实现设备之间的数据传输和通信。
ZigBee技术在物联网中有着广泛的应用，例如智能家居、智能建筑、智能健康等领域。
ZigBee技术具有以下特点：1. 低成本：ZigBee技术采用低成本的硬件和简单的协议，可以降低物联网设备的生产成本。
2. 低功耗：ZigBee设备的功耗非常低，可以使用电池供电，并且长时间不需要更换电池。
3. 短距离通信：ZigBee的通信距离通常在10-100米左右，非常适合局域网的应用场景。
4. 自组网：ZigBee设备可以通过自组网技术组成网络，实现设备之间的互联互通。
5. 多对多通信：ZigBee网络支持多对多的通信连接，可以满足复杂的物联网应用场景。
三、ZigBee无线通信技术的核心技术1. IEEE 802.15.4标准：ZigBee技术基于IEEE 802.15.4标准，该标准规定了物联网设备之间的无线通信协议和数据传输规范。
2. ZigBee协议栈：ZigBee协议栈是ZigBee技术的核心部分，包括应用层、网络层、MAC层和PHY层，实现了设备之间的通信连接和数据传输。
3. ZigBee路由协议：ZigBee网络采用了一种高效的路由协议，可以自动调整网络拓扑结构，实现设备之间的快速通信和数据传输。
4. ZigBee协调器：ZigBee网络中的协调器负责管理整个网络，包括网络的组网、设备注册、路由管理等功能。
四、ZigBee无线通信技术的应用研究1. 智能家居应用：ZigBee技术被广泛应用于智能家居领域，通过ZigBee设备可以实现灯光控制、温度控制、安防监控等功能。
2. 工业自动化应用：ZigBee技术可以在工业自动化领域实现设备之间的数据采集和控制，提高生产效率和节能减排。
3. 智能医疗应用：ZigBee技术可以应用于智能医疗设备中，实现医疗数据的实时采集和传输，提高医疗服务的质量和效率。
ZigBee技术与应用介绍
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概述
❖ZigBee的起源
工业自动化和家庭智能化对无线数据通信的需求越 来越强烈，而蓝牙技术对于这一领域显然有一定的 局限。
ZigBee技术体系
❖ZigBee网络设备类型
设备类型
拓扑类型 可否成为协调器 通话对象
全功能设备 （FFD）
星形，树形，网状
可以
任何ZigBee设备
简化功能设 协调器通话
ZigBee技术体系
❖ZigBee网状网络
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。
网络的自组织自语能力强
■ZigBee的自组织功能：无需人工干预，网络节点能够感 知其他节点的存在，并确定连结关系，组成结构化的网络； ■ZigBee自愈功能：增加或者删除一个节点，节点位置发 生变动，节点发生故障等等，网络都能够自我修复，并对网 络拓扑结构进行相应的调整，无需人工干预，保证整个系统 仍然能正常工作。
ZigBee技术体系
❖ZigBee网状网络
ZigBee技术体系
❖ZigBee网状网络
ZigBee技术体系
❖ZigBee网状网络
ZigBee技术体系
❖ZigBee网状网络
ZigBee技术体系
❖ZigBee网状网络
ZigBee技术体系
❖ZigBee通信可靠性保 通证信可靠机制
■ZigBee采用了CSMA-CA的碰撞避免机制，同时为需要 固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的 竞争和冲突；明晰的信道检测 ■MAC层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数 据包都必须等待接受方的确认信息。
ZigBee的未来发展趋势
ZigBee的未来发展趋势首先介绍了Zigbee技术的概念、特点及协议框架,在此基础上探讨了ZigBee技术的应用,最后对其发展趋势做了展望。
关键词ZigBee技术IEEE802.15。
4 发展趋势1、简介ZigBee技术是一种应用于短距离范围内，低传输数据速率下的各种电子设备之间的无线通信技术。
ZigBee名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag 形状的舞蹈来通知发现的新食物源的位置、距离和方向等信息，以此作为新一代无线通讯技术的名称。
ZigBee过去又称为“HomeRF Lite"、“RF-EasyLink”或“FireFly”无线电技术，目前统一称为ZigBee技术。
2、ZigBee技术的特点自从马可尼发明无线电以来，无线通信技术一直向着不断提高数据速率和传输距离的方向发展。
例如：广域网范围内的第三代移动通信网络(3G）目的在于提供多媒体无线服务,局域网范围内的标准从IEEE802。
11的1Mbit/s到IEEE802。
11g的54Mbit/s的数据速率。
而当前得到广泛研究的ZigBee技术则致力于提供一种廉价的固定、便携或者移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线通信技术。
这种无线通信技术具有如下特点：功耗低：工作模式情况下，ZigBee技术传输速率低,传输数据量很小，因此信号的收发时间很短，其次在非工作模式时,ZigBee节点处于休眠模式。
设备搜索时延一般为30ms,休眠激活时延为15ms,活动设备信道接入时延为15ms.由于工作时间较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式,使得ZigBee节点非常省电，ZigBee节点的电池工作时间可以长达6个月到2年左右。
同时,由于电池时间取决于很多因素，例如：电池种类、容量和应用场合，ZigBee 技术在协议上对电池使用也作了优化。
对于典型应用，碱性电池可以使用数年，对于某些工作时间和总时间（工作时间+休眠时间）之比小于1%的情况，电池的寿命甚至可以超过10年。
zigbee发展现状
zigbee发展现状Zigbee是一种低功耗、低速率无线通信技术,用于物联网设备之间的通信。
它专注于短距离通信，并且可以在较长时间内使用一个小型电池。
在过去的几年中，Zigbee发展迅速，并逐渐成为物联网领域的主流通信技术之一。
它具有以下几个主要的发展趋势和现状：首先，Zigbee在家庭自动化领域得到了广泛应用。
越来越多的消费类电子产品和家居设备支持Zigbee通信，比如智能灯泡、智能插座、智能门锁等。
Zigbee技术使得这些设备可以方便地与用户的手机或智能家居控制中心相连，实现远程控制和自动化管理。
其次，在工业和商业领域，Zigbee正在被广泛应用于物流追踪、环境监测等领域。
Zigbee的低功耗特性使得它非常适合长期运行在没有外部电源的设备上，比如无人机、传感器网络等。
此外，Zigbee联盟致力于推动Zigbee技术的标准化和推广。
与其他通信技术相比，Zigbee的主要优势之一是它的互操作性。
不同厂商的设备可以通过Zigbee协议相互连接和通信，为用户提供更广泛的选择和兼容性。
然而，尽管Zigbee有许多优势和应用前景，但它仍面临一些挑战。
首先是与其他无线通信技术的竞争。
目前市场上有许多物联网通信技术可供选择，如Wi-Fi、蓝牙和Z-Wave等。
这些技术也在不断发展和改进，与Zigbee竞争激烈。
其次，安全性和隐私问题仍然是Zigbee所面临的重要挑战。
由于物联网设备涉及到用户的个人信息和隐私，确保通信的安全性和数据的保护非常重要。
Zigbee联盟正在努力提高Zigbee的安全性标准，以保护用户的利益。
综上所述，Zigbee作为一种低功耗、低速率无线通信技术，在物联网领域有着广阔的应用前景。
通过不断创新和改进，Zigbee有望在未来推动物联网发展，实现更智能、便捷的生活和工作方式。
物联网中的ZigBee技术(六)
物联网中的ZigBee技术一、物联网的发展与应用随着科技的不断进步，物联网技术已经成为人们日常生活和工作中不可或缺的一部分。
物联网是指利用各种信息传感设备和网络技术，将各种物品连接到互联网上，实现智能化管理和控制的网络系统。
物联网技术在智能家居、智慧城市、工业自动化等领域得到了广泛的应用。
二、ZigBee技术的概念与特点在物联网技术中，ZigBee技术是一种常用的短距离无线通信技术。
ZigBee 技术基于IEEE 标准，具有低功耗、低成本、简单部署和自组网等特点，适用于各种低速、低功耗的应用场景。
ZigBee技术在智能家居、工业控制、农业监测等领域都有着广泛的应用。
三、ZigBee技术的工作原理ZigBee技术采用了星型和网状的网络拓扑结构，可以实现设备之间的互联互通。
在ZigBee网络中，每个设备都可以作为路由器，进行数据的中继传输，从而实现了整个网络的扩展。
ZigBee技术工作在频段，具有较好的抗干扰能力，可以实现可靠的数据传输。
四、ZigBee技术的应用案例在智能家居领域，ZigBee技术被广泛应用于智能灯控、智能门锁、智能家电等设备中，实现了智能化的居家生活。
在工业控制领域，ZigBee技术可以用于无线传感器网络，实现对工业生产过程的远程监测和控制。
在农业领域，ZigBee技术可以用于农业环境监测、灌溉控制等方面，提高了农业生产的效率和质量。
五、ZigBee技术的发展趋势随着智能化技术的不断发展，ZigBee技术也在不断演进和完善。
未来，ZigBee技术将更加注重能源的节约和环境的友好，通过优化网络协议和硬件设计，降低设备的功耗，延长设备的使用寿命。
同时，ZigBee技术也将更加关注数据安全和隐私保护，提高网络的安全性和稳定性。
六、结语物联网中的ZigBee技术具有广泛的应用前景，它正在改变着人们的生活和工作方式。
随着技术的不断进步，ZigBee技术将会更好地满足各种应用领域的需求，为人们的生活带来更多的便利和智能化体验。
Zigbee技术的原理及特点
2019年3月Zigbee 技术的原理及特点卢俊文（华师大附属东昌中学，上海200120）【摘要】Zigbee 是一种继Wifi ，蓝牙之后逐渐在无线通信市场逐渐崭露头角的自组网通信技术，目前已经在智能家居等联动系统当中广为使用，在相关领域有相当重要的作用。
本文对Zigbee 的技术特点进行了简单介绍，并重点对其工作原理进行了介绍与分析，同时也与其他常见的无线通信技术进行了比较，并在文末提出了总结。
【关键词】Zigbee ；自组网；无线通信【中图分类号】TN929.5【文献标识码】A 【文章编号】1006-4222（2019）03-0035-021Zigbee 技术的概述1.1Zigbee 技术的定义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,目前统一称为Zigbee 技术[1]。
Zigbee 这个名字的灵感来源于蜂群的交流方式:蜜蜂通过Z 字形飞行来通知发现的食物的位置、距离和方向等信息。
Zigbee 联盟便以此作为这个新一代无线通信技术的名称。
1.2Zigbee 协议的特点(1)低功耗:一套Zigbee 系统的占空比(在一个脉冲循环内,通电时间相对于总时间所占的比利)非常的低,可以小于0.1%。
各个设备工作周期短,功耗也非常低,同时具备有“休眠”的概念,详细内容在2.1中有所描述。
(2)低成本:初期模块成本为6美元,后因为市场的不断演变至今,价格一般已低于2.5美元。
同时Zigbee 协议还不需要缴纳专利费,和其他常见无线通信技术相比成本较低。
(3)低速率:Zigbee 系统在各节点每秒的传输速率仅为10~250Kb 左右。
这将意味着其并不能以高速传输数据,同时也限定了其部分的组网方法。
2Zigbee 技术的工作原理2.1Zigbee 协议的结构Zigbee 的结构分为4层:分别是物理层,MAC 层,网络/安全层和应用/支持层[2]。
《ZigBee技术概述》课件
ZigBee技术是一种无线通信协议，它具有低功耗、短距离传输和自组网等特点。 本课件将介绍ZigBee技术的定义、应用场景、特点和未来发展方向。
第一部分：什么是ZigBee技术
定义和发展历程
ZigBee技术是一种低功耗、短距离无线通信协议， 于2003年发布。它是专门为物联网设备设计的。
总结
1 ZigBee技术的优点和应用价值
ZigBee技术具有低功耗、自组网和高扩展性等优点，可以在智能家居、智能建筑等领域发 挥重要作用。
2 对未来发展的展望和期望
期望ZigBee技术能够与其他无线通信技术共同发展，实现更智能、更便捷的物联网应用。
第四部分：ZigBee技术的组成和体系结构
1
ZigBee协议栈的组成和功能
ZigBee协议栈由物理层、MAC层、网络层
ZigBee设备之间的通信方式
2
和应用层组成，实现了传输层与应用层 之间的数据交互。
ZigBee设备之间可以通过直接通信、间接
通信和广播通信等方式进行数据传输和
控制。
3
ZigBee网络拓扑结构的分类和特
点
ZigBee网络可以采用星型、网状、集群树 等拓扑结构，具有灵活性和强大的扩展 性。
第五部分：ZigBee技术的未来发展方向
ZigBee与其他网络技术的整合
ZigBee技术将与蓝牙、Wi-Fi和LoRa等网络技术整合， 形成更强大的无线通信解决方案。
ZigBee技术在物联网方面的前景 展望
ZigBee技术有望在物联网领域取得更广泛的应用， 推动智能城市、智能交通等领域的发展。
与蓝牙技术比较
ZigBee技术相比蓝牙技术，具有更低的功耗、更 广泛的覆盖范围和更高的节点数量支持。
ZigBee通讯技术介绍
ZigBee通讯技术介绍ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议，底层是采用IEEE802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。
主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网络节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。
ZigBee作为一种短距离无线通信技术，由于其网络可以便捷的为用户提供无线数据传输功能，并且相当廉价，因此在物联网领域具有非常强的可应用性。
1、发展历程ZigBee译为"紫蜂"，它与蓝牙相类似。
是一种新兴的短距离无线通信技术，用于传感控制应用。
由IEEE802.15工作组中提出，并由其TG4工作组制定规范。
在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。
对工业，家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言，蓝牙技术太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等。
而工业自动化，对无线数据通信的需求越来越强烈，而且，对于工业现场，这种无线传输必须是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。
因此，经过人们长期努力，ZigBee协议在2004年正式问世。
ZigBee协议是由ZigBee联盟制定的无线通信标准，该联盟成立于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共同宣布加入ZigBee联盟，研发名为“ZigBee”的下一代无线通信标准，这一事件成为该技术发展过程中的里程碑。
ZigBee联盟现有的理事公司包括BMGroup，Ember公司，飞思卡尔半导体，Honeywell，三菱电机，摩托罗拉，飞利浦，三星电子，西门子，及德州仪器。
ZigBee联盟的目的是为了在全球统一标准上实现简单可靠、价格低廉、功耗低、无线连接的监测和控制产品进行合作，并于2004年12月发布了第一个正式标准。
2、IEEE802.15.4/ZigBee协议概述IEEE802.15.4协议是IEEE802.15.4工作组为低速率无线个人区域网(WPAN:WirelessPersonalAreaNetwork)制定的标准，该工作组成立于2002年12月，致力于定义一种廉价的，固定、便携或移动设备使用的，低复杂度、低成本、低功耗、低速率的无线连接技术，并于2003年12月通过了第一个802.15.4标准。
ZigBee技术发展及其特点
第2章 ZigBee技术及协议分析2.1 ZigBee技术的开展及其特点]1[长期以来，低本钱、短距离、低传输率、低功率的无线通讯市场一直存在着。
蓝牙〔Bluetooth〕技术的出现曾让玩具制造商、家庭自动化控制以及工业控制等业界从业者兴奋不已，尽管蓝牙技术有很多优点，但是高昂的价格和其存在的技术缺陷严重影响了这些厂商的使用意愿。
对于工业控制、家庭自动化控制等领域而言，蓝牙技术过于复杂、功耗过大、距离近、组网规模达不到应用要求等，而工业自动化等领域对无线通信的需求越来越大。
因此，经过人们的努力，于2004年正式推出了ZigBee协议规。
ZigBee的开展根底是IEEE802.15.4标准，它是一种新型的短距、低速、低功耗的无线通信技术，其前身是INTEL、IBM等产业巨头发起的"HomeRF Lite〞无线技术。
负责起草IEEE802.15.4标准的工作组于2000年成立，2002年美国摩托罗拉〔Motorola〕公司、荷兰菲利普斯〔Philips〕公司、英国Invensys公司、日本三菱电器公司等发起成立了ZigBee联盟，。
到目前为止，ZigBee联盟已有200多家成员企业，而且还在迅速壮大中。
这些企业包裹半导体生产商、IP效劳提供商以及消费类电子厂商等，而这些公司都参加了IEEE802.15.4工作组，为ZigBee物理和媒体控制层技术标准的建立做出了它们的奉献。
2004年ZigBee1.0〔又称ZigBee2004〕诞生，它是ZigBee的第一个规，这使得ZigBee有了自己的开展根本标准。
但是由于推出仓促存在很多不完善的地方，因此在2006年进展了标准的修订，推出了ZigBee1.1〔又称ZigBee2006〕，但是该协议与ZigBee1.0是不兼容的。
ZigBee1.1相较于ZigBee1.0做了很多修改，但是ZigBee1.1仍无法到达最初的设想，于是在2007年再次修订〔称为ZigBee2007/PRO〕，能够兼容之前的ZigBee2006，并且参加了ZigBee PRO局部，此时ZigBee联盟更专注于以下三种应用类型的拓展：家庭自动化〔HA〕、建筑/商业大楼自动化〔BA〕以及先进抄表根底建立〔AMI〕。
zigbee调研报告
zigbee调研报告Zigbee调研报告一、引言Zigbee是一种低功耗无线通信技术，专为低数据传输率、低功耗和低成本的应用而设计。
它采用IEEE 802.15.4标准，并使用了自主的网络协议，以在家庭、工业和商业环境中实现物联网的互连。
本报告将对Zigbee技术进行调研，分析其特点、应用和未来发展。
二、Zigbee技术特点1.低功耗：Zigbee设备的功耗非常低，可通过节能睡眠模式实现长时间使用，并且采用了无线自组织网络的方式，可以灵活地组网和重新配置。
2.低数据传输率：Zigbee主要用于传输少量的数据，适用于传感器和控制设备等需要低带宽的应用，因此数据传输速率较低，能够节约能量和提高系统效率。
3.大规模网络：Zigbee网络可以支持数千个节点的连接，能够覆盖大范围，并且具备自动路由和网络发现功能，能够实现设备间的自动通信，提供高可靠性和可扩展性。
4.安全性：Zigbee网络具有较高的安全性，使用了128位的AES加密算法，能够对通信数据进行保护，防止信息被窃取和篡改。
三、Zigbee应用1.智能家居：Zigbee可以实现家庭里各种设备的连接与控制，如智能灯光、空调、门锁等，通过手机App或语音助手可以实现对家居设备的远程控制，提高家居的便利性和舒适度。
2.工业自动化：Zigbee技术可应用于工业生产线监测、设备状态监控等领域，实现设备的互联互通，提高生产效率和智能化程度。
3.能源管理：通过Zigbee技术，可以实现能源的智能管理，如智能电表和智能插座等设备的智能化监测和控制，帮助用户实时了解用电情况并进行合理利用。
4.物流跟踪：应用Zigbee技术可以实现物流车辆和货物的实时位置监测，提供物流运营商和客户可视化的物流跟踪服务，提高物流效率和安全性。
四、Zigbee未来发展随着物联网的迅速发展，Zigbee技术将继续得到应用和发展。
未来，Zigbee有望在以下几个方面得到进一步推广和应用：1.智能城市建设：Zigbee技术可以应用于智能城市的建设，包括智能交通、智能照明、智能垃圾管理等领域，为城市的智能化提供解决方案。
zigbee发展史
ZigBee技术的发展史一、ZigBee的起源及技术简介蜜蜂在发现花丛后会通过一种特殊的肢体语言来告知同伴新发现的食物源位置等信息，这种肢体语言就是ZigZag行舞蹈，是蜜蜂之间一种简单传达信息的方式。
借此意义ZigBee作为新一代无线通讯技术的命名。
在此之前ZigBee也被称为“HomeRF Lite”、“RF- EasyLink”或“fireFly”无线电技术，目前统称为ZigBee。
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65000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。
与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。
而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZigBee“基站”却不到1000元人民币。
每个ZigBee 网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。
除此之外，每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。
二、ZigBee的发展1、IEEE 802.15.4标准的提出最近几年来，由于无线接入技术的需求日益增大，以及数据交换业务（如因特网、电子邮件、数据文件传输等）不断增加，无线通信和无线网络均呈现出指数增加的趋势。
这有力的推动力无线通信向高速通信方向的发展。
然而，工业、农业、车载电子系统、家用网络、医疗传感器和伺服执行机构等都是无线通信还未涉足或者刚刚涉足的领域。
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第2章 ZigBee技术及协议分析ZigBee技术的发展及其特点]1[长期以来，低成本、短距离、低传输率、低功率的无线通讯市场一直存在着。
蓝牙（Bluetooth）技术的出现曾让玩具制造商、家庭自动化控制以及工业控制等业界从业者兴奋不已，尽管蓝牙技术有很多优点，但是高昂的价格和其存在的技术缺陷严重影响了这些厂商的使用意愿。
对于工业控制、家庭自动化控制等领域而言，蓝牙技术过于复杂、功耗过大、距离近、组网规模达不到应用要求等，而工业自动化等领域对无线通信的需求越来越大。
因此，经过人们的努力，于2004年正式推出了ZigBee协议规范。
“HomeRF Lite”2004年（又称ZigBee2004）诞生，它是ZigBee的第一个规范，这使得ZigBee有了自己的发展基本标准。
但是由于推出仓促存在很多不完善的地方，因此在2006年进行了标准的修订，推出了（又称ZigBee2006），但是该协议与是不兼容的。
相较于做了很多修改，但是仍无法达到最初的设想，于是在2007年再次修订（称为ZigBee2007/PRO），能够兼容之前的ZigBee2006，并且加入了ZigBee PRO部分，此时ZigBee联盟更专注于以下三种应用类型的拓展：家庭自动化（HA）、建筑/商业大楼自动化（BA）以及先进抄表基础建设（AMI）。
随着ZigBee标准的完善以及各软件以及硬件厂商的不断努力，用于ZigBee开发的软硬件正趋于完善，ZigBee技术的实用化不断推进，其使用领域不断拓展。
使ZigBee 技术在2004年就被列为当今世界发展最快、市场前景最广阔的十大高新技术之一。
ZigBee技术有以下几个方面的特点：（1）短时延。
通信时延以及休眠状态激活时延都很短，通常在15ms至30ms间。
（2）高可靠性。
采用了CSMA/CA（碰撞避免）机制，而且为需要固定带宽的通信业务预留了专用的时隙，从而避免了发送数据时可能出现的竞争和冲突；节点模块间有自动动态组网功能，信息在整个ZigBee网络中是通过自动路由方式传输的，这样可以保证信息的可靠传输。
（3）低数据率。
数据传输率在10kb/s到250kb/s之间。
（4）低功耗。
两节五号电池即可使用6个月至2年，免去了经常更换电池或者是充电的麻烦。
（5）低成本。
ZigBee的低数据传输率，简单的协议，都大大降低了成本，而且ZigBee协议是免专利费的。
（6）有效范围大。
可以覆盖的有效范围在10-75m之间，具体与实际工作环境和工作模式有关，基本可以满足普通家庭以及办公室环境的使用要求。
（7）工作频段比较灵活。
三个工作频段分别为：（全球，具有16个速率为250kb/s的信道）、915MHz(美国，具有10个40kb/s的信道）以及868MHz（欧洲，具有1个20kb/s 的信道），而这些频段均为免执照频段。
（8）网络拓扑能力优良。
ZigBee有网路自愈能力，ZigBee有星状、树状和网状三种网络结构。
所以通过ZigBee无线网络拓扑可以覆盖很大的区域。
（9）高安全性。
ZigBee为我们提供了数据完整性检查功能以及鉴权功能，加密算法采用AES-128，具有很好的保密性。
（10）大网络容量。
网络可支持多达65000个节点。
ZigBee网络拓扑]1[]12[]13[]14[首先介绍下ZigBee的设备类型：协调器(coordinator)、路由器(router)以及终端设备(End Device)。
终端设备(End Device)：结构和功能是最简单的，采用电池供电，大部分时间都处于睡眠状态以节约电量，延长电池的使用寿命。
路由器(router)：需具备数据存储和转发能力以及路由发现的能力。
除完成应用任务外，路由器还必须支持其子设备连接、数据转发、路由表维护等功能。
协调器(coordinator)：协调器是一个ZigBee网络的第一个开始的设备或者是一个ZigBee网络的启动或者建立网络的设备。
协调器节点需选择一个信道和唯一的网络标识符(PAN ID)，然后开始组建一个网络。
协调器设备在网络中还有其他作用，比如建立安全机制，网络中的绑定等。
ZigBee支持包含主从设备的星状、树簇状和网状网络拓扑，每个网络中都会存在一个唯一的协调器，它相当于有线局域网中的服务器，对本网络进行管理。
ZigBee以独立的节点为依托，通过无线通信组成星状、树状或网状网络，因此不同的节点功能可能不同。
为了降低成本就出现了全功能设备（FFD）和半功能设备（RFD）之分，FFD支持所有的网络拓扑在网络中可以充当任何设备（协调器、路由器及终端节点）而且可以与所有设备进行通信，而RFD则在网络中只能作为子节点不能有自己的子节点（即只能作为终端节点）而且其只能与自己的父节点通信，RFD功能是FFD功能的子集。
ZigBee设备有两种地址，一个是唯一的64位的IEEE地址（绝对地址），可以使用这个64位地址在PAN中进行通信，一个是16位的短地址（相对地址），它是在设备与网络协调器建立连接后协调器为设备分配的16位的短地址，此短地址可用来在PAN内进行通信。
星状拓扑结构在一个星状拓扑结构网络中存在一个网络协调器以及若干个从设备。
协调器的作用是建立和维护网络，他必须是FFD，而且一般都会有稳定的电源供电，因此不用考虑能耗的问题。
从设备可以是FFD也可以是RFD，大部分情况下从设备都是用电池供电的RFD，它只能与协调器直接通信，如果要与其他设备进行通信则需要协调器进行转发。
星状网络的建立：当一个FFD设备上电或复位开始工作时，它会检测周围的通信环境，选择合适的信道并确定该网络唯一的PAN标识符，建立一个网络。
PAN标识符用来区分本网络与其他网络，网络内的从设备也是通过PAN标识符确定自己与协调器的从属关系的。
网络建立后，协调器就允许其他设备与其建立连接、加入网络。
这样，ZigBee星状网络就建立起来了。
星状网络拓扑结构简单、容易实现而且管理方便，但不适合大规模的复杂网络，而且如果网络中某个节点断开就会影响其他节点的通信，这限制了无线网络的部署范围。
图2-1.星状网络拓扑图2-2.树簇状网络拓扑图2-3.网状网络拓扑树簇状拓扑结构树簇状网络拓扑其实是对星状网络的扩充，树簇状拓扑结构适合于分布范围较大的网络中，如图2-2所示。
图中，在网络最末端的节点成为“叶”节点，即终端设备。
若干个“叶”节点与一个FFD设备节点相连接从而形成一个“簇”，而若干个“簇”连接就形成了“树”，所以称这种拓扑结构为树簇状拓扑结构。
树簇状拓扑结构中的大部分设备是FFD，RFD只能作为“叶”节点（“叶”节点也可以是FFD）。
在树簇状网络中存在一个主协调器，主协调器拥有更多的资源、稳定而且可靠的供电等。
树簇状网络的建立：主协调器启动并建立PAN后，先选择一个PAN标识符，并把自己的短地址设置成0，然后广播自己的信息，接受其他设备加入网络，建立第一级树，协调器与这些加入网络中的设备是父子关系。
主协调器会给每个与其建立连接的设备分配一个16位的短地址。
如果设备是作为终端设备接入网络的，协调器会分配给它一个唯一的16位短地址；而如果设备是作为路由器加入网络的，协调器则会分配给它一个包括若干短地址的地址块。
路由器会把自己的信息广播出去，并允许其他设备与其建立连接，成为它的子设备。
同样的，这些子设备中也可也存在路由器，这些路由器也可以拥有自己的子设备，这样下去就可以形成复杂的树簇状结构网络。
从树状网络的形成过程中我们可以看出，树状网络中任何一个节点的故障都会影响到与其相连的子节点。
网状拓扑结构网状拓扑结构中也存在着一个协调器，通常是第一个启动并进行通信的节点。
但网状网络中的所有节点都是FFD，所以网络中的任何设备都可以与其通信范围内的其他设备进行通信。
在网状拓扑结构网络中传输数据时，可以通过路由器进行转发，即多条传输，这样可以很大程度的提高网络的覆盖范围。
ZigBee协议栈]1[]12[]13[]14[图协议栈体系结果物理层ZigBee物理层通过RF固件以及RF硬件为MAC层到PHY层无线信道提供接口。
PHY 层包含一个物理管理实体（PLME），这个实体通过调用PHY层的层管理功能函数，为层管理服务提供接口。
同时，PLME还负责维护物理层所管理的目标数据库（即物理层个人区域网信息数据库，PIB），这个数据库包括了物理层个域网络的基本信息。
在物理层中，存在着数据服务接入点以及物理层实体服务接入点，这就以为这通过这两个服务接入点物理层可以提供两种服务，即：物理层数据服务（通过物理层数据服务接入点（PD-SAP））、物理层管理服务（通过物理层管理实体（PLME）服务接入点）。
ZigBee物理层的主要任务：射频发射机的休眠与激活、通信信道选择、数据传输与接收、接收链路质量指示（LQI）、空闲信道评估、检测当前信道的能量。
ZigBee的工作在免执照、免付费的ISM(Industrial Scientific and Medical）频段上，即工业、科学和医学频段。
ZigBee定义的三个工作频段共27个信道分别为：868/915MHz和。
其中868MHz是欧洲附加的ISM频段，它包括1个数据传输率为20kbps的信道.915MHz是美国附加的ISM频段，包括10个数据传输率为40kbps的信道。
波段是全球统一的免申请的ISM频段，它包含16个数据传输率为250kbps的信道。
868/915MHz频段采用二进制相移键控（BPSK）的直接序列扩频（DSSS）技术，而频段采用的是16相位正交调制技术（O-QPSK）。
信道中心频率]12[：=，k=0fc=906+2(k-1)MHz，k=1,2, (10)fc=2405+5(k-11)MHz,k=11,12, (26)fcK：表示信道号码MAC层ZigBee技术的MAC层处理所有物理层无线信道的接入，其主要功能为：协调器产生网络信标；与信标同步；为设备提供安全支持；采用CSMA-CA机制介入信道；为两个对等的实体提供可靠的通信链路；处理并维护保护时隙（GTS）机制；连接的建立与断开。
MAC层在服务协议汇聚层（SSCS）和物理层之间提供了一个接口。
MAC层包含一个通常被称为MAC层管理实体（MLME）的管理实体，该实体提供了一个可以调用MAC层管理功能的接口，而且它还负责维护MAC层固有管理对象的数据库。
在MAC层中，MAC通过它的公共部分自曾服务接入点为其提供数据服务；通过它的管理实体接入点为其提供管理服务。
这两种服务为SSCS层和PHY层之间提供了一个接口，此接口通过PHY层的PD-SAP （数据服务接入点）和PLME-SAP（管理实体服务接入点）来实现。
除了这两种外部接口外，还存在一个隐含的接口，MAC层的管理实体可以通过这个接口实现MAC的数据服务。