Zigbee技术简介

Zigbee技术简介

Zigbee是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术，

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低的功耗，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，因此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的基础是IEEE802.15.4这是IEEE无线个人区域网(Personal Area Network，PAN)工作组的一项标准，被称作

IEEE802.15.4(Zigbee)技术标准。

Zigbee不仅只是802.15.4的名字。IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，因此Zigbee联盟对其网络层协议和API进行了标准化(如下图2所示)。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技术的主要特点包括以下几个部分:

*数据传输速率低:一般在10kbps～250kbps，传输速率低，专注于低传输应用;

*功耗低: 工作状态下平局功耗在几十毫瓦，休眠状态1μw。在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月到2年，免去了充电或者频繁更换电池的麻烦。这也是Zigbee的支持者所一直引以为豪的独特优势;

*成本低:因为Zigbee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本。且Zigbee协议免收专利费。

*时延短:通常时延都在15毫秒至30毫秒之间;

*安全:Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，同时可以灵活确定其安全属性;

*网络容量大:每个Zigbee网络最多可支持255个设备（最大节点数达6万以上），也就是说，每个Zigbee设备可以与另外254台设备相连接;

*优良的网络拓扑能力:ZigBee具有星、树和丛网络结构的能力。ZigBee设备实际上具有无线网路自愈能力,能简单地覆盖广阔围; *有效范围小:有效覆盖范围10～75米之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境;

* 工作频段灵活:使用的频段分别为2.4GHz(全球)、868MHz(欧洲)及915MHz(美国)，均为免执照频段。

常规技术指标：

1、设备种类和拓扑结构

.私人网络协调员{PAN Coordinator}

.全功能设备或路由器{Full Function Device or Router}

.有限功能设备(结点){Reduced Function Device (end node)}

.网状网络可以被使用于工业控制,

.嵌入传感器, 医疗搜集数据、烟雾探测，

.保安系统、大厦自动化、家庭自动化等。

2、ZigBee 通讯协义 - ZigBee 是一个网络层，而它是在位置 IEEE 802.15.4无线通讯协定之上

支持的网络

.点对点

.点对多点/星型拓扑星型网

.网型拓扑网状网(MESH)

节点的种类

.协调员(Coordinator)

.EN最终节点(End Node)

.路由器

可靠的传送协定

.载波检测多路存取/碰撞避免(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance,CSMA/CA)

.媒体接入层(点对点)重试/通讯确认

(Retries/Acknowledgments)

.网型网网络层(MESH NETWORK-level (multi-hop) Retries/ACKs)

.16 DSSS 无线电通讯信道

3、ZigBee个域网(Personal Area Network)的节点定义

.XBee/XBee-PRO 协调员

.私人域网络 (PAN) 的形成

.协调员要选择一个未用的信道和私人ID

.用SC (Scan Channels) 参数去扫瞄所有渠道的能量值 .活跃扫瞄 (Active Scan) 被广播

.活跃扫瞄回复被发现的协调员和路由器(5 个结果) 名单

.在协调员启动之后, 它将允许符合条件的结点加入网络

.XBee/XBee-Pro 路由器

.路由器起动步骤

.一台新路由器必须找出已经加入私人网络 (PAN)的协调员或路由器

.活跃扫瞄 (Active Scan) 将收集被发现的协调员和路由器 (5 个结果) 名单

.路由器将设法加入到允许加入的父母 (Parent) (路由器或协调员)

.XBee/XBee-PRO 末端设备 (End Device)

.一台新末端设备必须找出已经加入私人网络 (PAN)的协调员或路由器

.活跃扫瞄 (Active Scan) 将收集被发现的协调员和路由器名单

.末端设备将设法加入到允许加入的父母 (Parent) (路由器或协调员)

.低功率休眠模式

.末端设备的固件当前在还在开发中

4、ZigBee典型网络结构

5、应用领域

ZigBee应用领域极为广阔，目前可用于数据传输、数据采集及智能家居等应用领域。