zigbee课件
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精品课件-Zigbee开发技术及实践-第1章
20世纪80～90年代，无线传感器网络的研究依旧主要 应用于军事领域，并成为网络中心站思想中的关键技术。
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1994年，加州大学洛杉矶分校的Willian J.Kaiser教授向美 国国防部高级研究计划局提交了研究建议书《低功率无线集 成微传感器》，以便于深入研究无线传感器网络。1998年， G.J.Pottie从网络的研究角度重新阐释了无线传感器网络的 科学意义。同年，美国国防部高级研究计划局投入巨资启动 SensIT项目，目标是实现“超视距”战场监测。1999年9月， 美国《商业周刊》将无线传感器网络列入21世纪最重要的21 项技术之一，被认为是21世纪人类信息研究领域所面临的重 要挑战之一。
9
1.1.2 无线传感器网络与Zigbee的关系 1. 无线传感器网络 无线传感器网络是指大量的静止或移动的传感器以自
组织和多跳的方式构成的无线网络。其目的是协作地感知、 采集和处理传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息， 并报告给用户。
无线传感器网络起源于20世纪70年代，是一种特殊的 无线网络，最早应用于美国军方，例如空中预警控制系统。 这种原始的传感器网络只能捕获单一信号，传感器节点只能 进行简单的点对点通信。
17
3. 大容量 Zigbee设备既可以使用64位IEEE网络地址，又可以使 用指配的16位网络短地址。在一个单独的Zigbee网络内，理 论上可以容纳最多65 536个设备。 4. 可靠 无线通信是共享信道的，因而面临着众多有线网络所 没有的问题。Zigbee在物理层和MAC层采用IEEE802.15.4协 议，使用带时隙或不带时隙的“载波检测多址访问/冲突避 免”(CSMA/CA)的数据传输方法，并与“确认和数据检验” 等措施相结合，可保证数据的可靠传输。
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1994年，加州大学洛杉矶分校的Willian J.Kaiser教授向美 国国防部高级研究计划局提交了研究建议书《低功率无线集 成微传感器》，以便于深入研究无线传感器网络。1998年， G.J.Pottie从网络的研究角度重新阐释了无线传感器网络的 科学意义。同年，美国国防部高级研究计划局投入巨资启动 SensIT项目，目标是实现“超视距”战场监测。1999年9月， 美国《商业周刊》将无线传感器网络列入21世纪最重要的21 项技术之一，被认为是21世纪人类信息研究领域所面临的重 要挑战之一。
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1.1.2 无线传感器网络与Zigbee的关系 1. 无线传感器网络 无线传感器网络是指大量的静止或移动的传感器以自
组织和多跳的方式构成的无线网络。其目的是协作地感知、 采集和处理传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息， 并报告给用户。
无线传感器网络起源于20世纪70年代，是一种特殊的 无线网络，最早应用于美国军方，例如空中预警控制系统。 这种原始的传感器网络只能捕获单一信号，传感器节点只能 进行简单的点对点通信。
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3. 大容量 Zigbee设备既可以使用64位IEEE网络地址，又可以使 用指配的16位网络短地址。在一个单独的Zigbee网络内，理 论上可以容纳最多65 536个设备。 4. 可靠 无线通信是共享信道的，因而面临着众多有线网络所 没有的问题。Zigbee在物理层和MAC层采用IEEE802.15.4协 议，使用带时隙或不带时隙的“载波检测多址访问/冲突避 免”(CSMA/CA)的数据传输方法，并与“确认和数据检验” 等措施相结合，可保证数据的可靠传输。
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ZigBee基础知识概要ppt课件
时延短：ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠状态转入工作状态只需15ms， 节点连接进入网络只需要30ms。相对而言，蓝牙需要3~10s，WiFi需要3s。 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。
23
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
5
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
22
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.
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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.
基于ZigBee技术的无线PPT
03
2. 集中管理
通过中央控制器或智能终端，实 现对家庭设备的集中管理和控制
。
02
1. 无线连接
通过无线通信技术，实现家庭设 备的互联互通，无需布线，方便
安装和使用。
04
3. 智能控制
根据用户需求和环境变化，自动 调整设备的工作状态，实现智能
化管理。
基于Zigbee技术的无线智能家居系统架构
Zigbee技术
基于Zigbee技术的无线
• Zigbee技术简介 • Zigbee无线通信技术原理 • 基于Zigbee技术的无线传感器网络 • 基于Zigbee技术的无线控制系统
• 基于Zigbee技术的无线智能家居系 统
• 基于Zigbee技术的无线医疗系统
01
Zigbee技术简介
Zigbee技术的定义
05 便携式设备
无线医疗系统是指利用无 线通信技术，实现医疗设 备、传感器和系统之间的 信息传输和数据交换，从 而为患者提供实时、远程 的医疗服务。
无需线缆连接，方便设备 移动和位置调整。
能够实时监测患者的生理 参数和健康状况。
实现远程诊断、治疗和健 康管理。
便于携带，适用于家庭、 医院和移动医疗应用。
02
Zigbee无线通信技术原理
Zigbee无线通信技术概述
Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个域 网（WPAN）协议，用于短距 离、低功耗的无线通信。
它适用于各种应用，如智能家 居、工业自动化、环境监测等 领域。
Zigbee技术具有低成本、低功 耗、低复杂度等特点，可实现 多点对多点的无线通信。
康复治疗
在康复中心或医院中，通过无线 医疗系统对患者的康复情况进行 实时监测和记录，为医生提供科
《zigbee技术》课件
《Zigbee技术》PPT课件
Zigbee技术是一种低功耗、低成本的无线网络技术，被广泛应用在智能家居、 工业自动化、医疗设备等领域。本课件将介绍Zigbee技术的概述、体系结构、 协议栈、应用开发等方面内容，并展望Zigbee的未来发展。
什么是Zigbee技术
Zigbee技术是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信技术，具有自组织、自修 复和低功耗的特点。广泛应用于物联网、智能家居、工业自动化等领域。
Zigbee技术的体系结构
Zigbee技术架构
Zigbee技术采用星型和网状的网络拓扑结构，支持端到端和多对多通信。
信道和通信方式
Zigbee技术工作在2.4GHz和915MHz等无线频段，使用短距离、低速率的无线通信方式。
特性和优点
Zigbee技术具有低功耗、多设备互联、网络扩展性强、安全性高等特点。
5
APL层
应用层负责具体应用的开发和实现，包 括应用的业务逻辑。
Zigbee应用开发
开发环境搭建
搭建开发环境，包括编译器、开 发板、调试器等工具的配置。
应用开发流程
应用实现案例
从需求分析、设计到编码和测试， 完成Zigbee应用的开发过程。
通过实例演示Zigbee应用的开发， 如智能家居控制、物联网传感器。
Zigbee网络管理与安全
1网络拓扑维护源自2维护网络拓扑结构，包括路由维护、邻居
表维护等，保证网络的稳定性。
3
Zigbee设备的加入和离网管理
管理Zigbee设备的接入和退出，实现设备 的自动配置和网络的动态扩展。
安全措施与加密机制
采取安全措施保护网络的数据传输和设备 的认证，使用加密机制提高通信的安全性。
ZigBee技术及智能家居 ppt课件
特点：能实现随时随地的数据交换。 缺点：手机需要支持3G，费用增加。
ppt课件
9
无线传感器网络构建
3种有效的网络结构（星型、树型、网状型）
基于ZigBee技术的居室安全监测系统设计，采用的树型拓扑结构，主要因为其结构 简单，实现方便，不需要大量的协调器节点，降低了成本. 每个终端无线传感器节 点为每家的气表（平时无线通讯模块为掉电方式，通过路由节点来激活），手持式 接受机为移动的路由
ZigBee技术及智能家居
2021年2月23日
ppt课件
1
主要内容
一 ZigBee网络通信特点 二 无线传感器网络构建 三 ZigBee智能家居系统
ppt课件
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
在刚刚过去的 2015 年极客公园创新大会上，小米首次在非官方平台上发布 了新款产品：小米智能家庭套装：
•多功能网关 •人体传感器 •门窗传感器 •无线开关
共同特点
•支持 Zigbee 协议
主要功能
•使用小米智能模块 •连接ZigBee设备，超低功耗 •把ZigBee设备连接小米云和其他设备 •多功能扬声器，18颗全彩LED可调夜灯
ppt课件
5
随着近两年智能家居的潘多拉魔盒被打开，各类智能家居产品经历 了从无到有的过程后，数量将会越来越多，Zigbee协议才又重新走入了 大众的视野。什么是ZigBee协议？
ppt课件
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无线传感器网络构建
3种有效的网络结构（星型、树型、网状型）
基于ZigBee技术的居室安全监测系统设计，采用的树型拓扑结构，主要因为其结构 简单，实现方便，不需要大量的协调器节点，降低了成本. 每个终端无线传感器节 点为每家的气表（平时无线通讯模块为掉电方式，通过路由节点来激活），手持式 接受机为移动的路由
ZigBee技术及智能家居
2021年2月23日
ppt课件
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主要内容
一 ZigBee网络通信特点 二 无线传感器网络构建 三 ZigBee智能家居系统
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
在刚刚过去的 2015 年极客公园创新大会上，小米首次在非官方平台上发布 了新款产品：小米智能家庭套装：
•多功能网关 •人体传感器 •门窗传感器 •无线开关
共同特点
•支持 Zigbee 协议
主要功能
•使用小米智能模块 •连接ZigBee设备，超低功耗 •把ZigBee设备连接小米云和其他设备 •多功能扬声器，18颗全彩LED可调夜灯
ppt课件
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随着近两年智能家居的潘多拉魔盒被打开，各类智能家居产品经历 了从无到有的过程后，数量将会越来越多，Zigbee协议才又重新走入了 大众的视野。什么是ZigBee协议？
《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技术及其应用 ppt课件
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。
ZigBee技术及其应用
主要内容
什么是ZigBee ZigBee应用场景 ZigBee的协议模型 ZigBee的解决方案 应用ZigBee进行电子信息系统开发
什么是ZigBee ?
➢ ZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、低数据 速率、低成本的无线网络技术。
➢ 物理层协议：IEEE 802.15.4，采用直接序列扩频技术。可 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。
照明开关＋光暗控制 可根据光线亮度自动
调节 网络可随意增添传感
器
主要内容
什么是ZigBee ZigBee应用场景 ZigBee的协议模型 ZigBee的解决方案 应用ZigBee进行电子信息系统开发
ZigBee的协议模型
对数据进行加密，保证数据的完整性。
路由，保证网络内的点到点的数据传输。 即数据链路层：解决无线资源的竞争问题; 设备间无线数据链路的建立、维护和结束。
PC 机的 外围设备
• 鼠标 • 键盘 • 操作杆
• 监视 • 诊断
• 传感器
玩具和 游戏
• 玩具 • 游戏器具
家庭 自动化
• 保安
• HVAC • 照明 • 门禁
结合Zigbee和GPRS的无线数据传输网络
基于Zigbee技术的无线智能家居
基于ZigBee技术的无线三表远程抄表系统
➢采用MESH网状网络结构，保证数据传输的可靠性 ➢每幢单元楼设置一个ZIGBEE远端节点 ➢一个小区设置一个ZIGBEE中心节点 ➢ZIGBEE中心节点数据通过GPRS/CDMA或ADSL上传到集抄中心
ZigBee技术及其应用
主要内容
什么是ZigBee ZigBee应用场景 ZigBee的协议模型 ZigBee的解决方案 应用ZigBee进行电子信息系统开发
什么是ZigBee ?
➢ ZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、低数据 速率、低成本的无线网络技术。
➢ 物理层协议：IEEE 802.15.4，采用直接序列扩频技术。可 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。
照明开关＋光暗控制 可根据光线亮度自动
调节 网络可随意增添传感
器
主要内容
什么是ZigBee ZigBee应用场景 ZigBee的协议模型 ZigBee的解决方案 应用ZigBee进行电子信息系统开发
ZigBee的协议模型
对数据进行加密，保证数据的完整性。
路由，保证网络内的点到点的数据传输。 即数据链路层：解决无线资源的竞争问题; 设备间无线数据链路的建立、维护和结束。
PC 机的 外围设备
• 鼠标 • 键盘 • 操作杆
• 监视 • 诊断
• 传感器
玩具和 游戏
• 玩具 • 游戏器具
家庭 自动化
• 保安
• HVAC • 照明 • 门禁
结合Zigbee和GPRS的无线数据传输网络
基于Zigbee技术的无线智能家居
基于ZigBee技术的无线三表远程抄表系统
➢采用MESH网状网络结构，保证数据传输的可靠性 ➢每幢单元楼设置一个ZIGBEE远端节点 ➢一个小区设置一个ZIGBEE中心节点 ➢ZIGBEE中心节点数据通过GPRS/CDMA或ADSL上传到集抄中心
zigbee技术 PPT课件
2．帧定界符(SFD)为11100101，一个字节，用来标示 同步码的结束和数据包的开始。
3．物理层帧首部由一个字节组成，最高位保留，后七 位用来表示有效载荷的数据长度。
4．PSDU域是物理层携带的有效载荷，长度为0到127 字节。长度为5字节时为MPDU(确认帧)，长度大于7 字节时为MAC层的有效帧，其余长度的作为保留。
(5)PAN内部标记子域的长度为l位，该位置1时，表示 该MAC帧在本身所属的PAN内传输，这时帧的地址域 中不包含源PAN标识符；为0时，表示该帧是传输到 另一个PAN，帧中必须包含源节点和目的节点的PAN 标识符。
帧首部—控制域
帧控制域结构
(6)目的地址模式子域的长度2位，它表示的意 义如下：
1. 紫蜂技术（ZigBee） 简介
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。借此意义 Zigbee作为新一代无线通 讯技术的命名。
紫蜂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。
2.物理层协议规范—频段
物理层协议规范—频段
868 MHz 物理层 信道 0
915 MHz 物理层
信道 1～10
2 MHz
868.3 MHz 2.4 GHz 物理层
902 MHz 信道 11～26
908 MHz 5 MHz
2.4 GHz
Zigbee频率和信道分布
2.4835 GHz
3. MAC层协议规范
入（CSMA-CA）机制； （6）处理和维护保护时隙（GTS）机制； （7）在两个对等的MAC实体之间提供一个可靠
3．物理层帧首部由一个字节组成，最高位保留，后七 位用来表示有效载荷的数据长度。
4．PSDU域是物理层携带的有效载荷，长度为0到127 字节。长度为5字节时为MPDU(确认帧)，长度大于7 字节时为MAC层的有效帧，其余长度的作为保留。
(5)PAN内部标记子域的长度为l位，该位置1时，表示 该MAC帧在本身所属的PAN内传输，这时帧的地址域 中不包含源PAN标识符；为0时，表示该帧是传输到 另一个PAN，帧中必须包含源节点和目的节点的PAN 标识符。
帧首部—控制域
帧控制域结构
(6)目的地址模式子域的长度2位，它表示的意 义如下：
1. 紫蜂技术（ZigBee） 简介
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。借此意义 Zigbee作为新一代无线通 讯技术的命名。
紫蜂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。
2.物理层协议规范—频段
物理层协议规范—频段
868 MHz 物理层 信道 0
915 MHz 物理层
信道 1～10
2 MHz
868.3 MHz 2.4 GHz 物理层
902 MHz 信道 11～26
908 MHz 5 MHz
2.4 GHz
Zigbee频率和信道分布
2.4835 GHz
3. MAC层协议规范
入（CSMA-CA）机制； （6）处理和维护保护时隙（GTS）机制； （7）在两个对等的MAC实体之间提供一个可靠
ZigBee技术课件
ZigBee概念及应用
2011年04月20日
ZigBee概念及应用
ZigBee概述 ZigBee技术体系 ZigBee应用领域
ZigBee产品
小结
ZigBee概述
• ZigBee，这个名字来 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 形状的舞蹈来分 享新发现的食物源的 位置，距离和方向等 资讯。
1)、家庭自动化(Home Automation；HA)；
2)、建筑/商业大楼自动化(Building Automation；BA)； 3)、先进抄表基础建设(Advanced Meter Infrastructure；AMI)；
ZigBee概述
• ZigBee 是一种开放式的基于IEEE 802.15.4 协定的无线个人局域网(Wireless Personal Area Networks)标准。 IEEE 802.15.4定义 了物理层和媒体接入控制层，而ZigBee则定 义了更高层如网路层及应用层等。
1. 安全与鉴权
2. 多个业务数据流的会聚
3. 设备发现
4. 服务发现
ZigBee应用领域
• ZigBee适应的应用场合
监视 传感器 自动化 控制
工业、农业 和商业
消费电子
TV VCR DVD CD
PC 机的 外围设备 个人 健康监护
监视 诊断 传感器
低速无线设备
ZigBee技术体系
ZigBee协调器（Coordinator）
它包含所有的网络信息，是3种设备中最复杂的， 存储容量大、计算能力最强。它主要用于发送网 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信息并且不 断的接收信息。一旦网络建立完成,这个协调器的 作用就像路由器节点。
2011年04月20日
ZigBee概念及应用
ZigBee概述 ZigBee技术体系 ZigBee应用领域
ZigBee产品
小结
ZigBee概述
• ZigBee，这个名字来 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 形状的舞蹈来分 享新发现的食物源的 位置，距离和方向等 资讯。
1)、家庭自动化(Home Automation；HA)；
2)、建筑/商业大楼自动化(Building Automation；BA)； 3)、先进抄表基础建设(Advanced Meter Infrastructure；AMI)；
ZigBee概述
• ZigBee 是一种开放式的基于IEEE 802.15.4 协定的无线个人局域网(Wireless Personal Area Networks)标准。 IEEE 802.15.4定义 了物理层和媒体接入控制层，而ZigBee则定 义了更高层如网路层及应用层等。
1. 安全与鉴权
2. 多个业务数据流的会聚
3. 设备发现
4. 服务发现
ZigBee应用领域
• ZigBee适应的应用场合
监视 传感器 自动化 控制
工业、农业 和商业
消费电子
TV VCR DVD CD
PC 机的 外围设备 个人 健康监护
监视 诊断 传感器
低速无线设备
ZigBee技术体系
ZigBee协调器（Coordinator）
它包含所有的网络信息，是3种设备中最复杂的， 存储容量大、计算能力最强。它主要用于发送网 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信息并且不 断的接收信息。一旦网络建立完成,这个协调器的 作用就像路由器节点。
《ZigBee技术概述》课件
通过Zigbee技术实现对 空调、电视、冰箱等家 电的远程控制和智能管
理。
智能农业中的应用
01
02
03
04
智能灌溉
利用Zigbee技术实现农田灌 溉的远程控制和自动调节，提
高农业用水效率。
智能温室
通过Zigbee技术实现温室内 温度、湿度、光照等环境参数
的智能调节和控制。
智能养殖
利用Zigbee技术实现养殖环 境的智能监测和控制，提高养
通过Zigbee技术实现生产设备的远程监控和 维护，提高生产效率和产品质量。
工业安全监控
通过Zigbee技术实现工厂安全监控和预警， 保障工业生产安全。
智能医疗系统中的应用
智能医疗设备监控
利用Zigbee技术实现医疗设备的远 程监控和维护，提高医疗设备运行效 率。
无线生命体征监测
通过Zigbee技术实现病患生命体征 的实时监测和预警，提高医疗救治效 率。
无线组网技术
无线组网技术是Zigbee技术的另 一个重要组成部分，它支持多种 拓扑结构，如星型、树型灵活性 和可扩展性，能够根据实际需求
快速组建大规模网络。
Zigbee无线组网技术还支持自组 织和自修复功能，能够自动发现 和修复网络故障，提高网络的稳
定性和可靠性。
无线通信技术是Zigbee技术的核心，它负责节点间的信息传输。Zigbee采用了无线 电波进行通信，具有传输距离远、穿透力强、抗干扰能力好的特点。
Zigbee支持多种无线通信频段，包括2.4GHz、868MHz和915MHz等，可根据应用 场景选择合适的频段。
Zigbee无线通信技术采用了跳频扩频、直接序列扩频等高级无线通信技术，提高了 通信的可靠性和安全性。
理。
智能农业中的应用
01
02
03
04
智能灌溉
利用Zigbee技术实现农田灌 溉的远程控制和自动调节，提
高农业用水效率。
智能温室
通过Zigbee技术实现温室内 温度、湿度、光照等环境参数
的智能调节和控制。
智能养殖
利用Zigbee技术实现养殖环 境的智能监测和控制，提高养
通过Zigbee技术实现生产设备的远程监控和 维护，提高生产效率和产品质量。
工业安全监控
通过Zigbee技术实现工厂安全监控和预警， 保障工业生产安全。
智能医疗系统中的应用
智能医疗设备监控
利用Zigbee技术实现医疗设备的远 程监控和维护，提高医疗设备运行效 率。
无线生命体征监测
通过Zigbee技术实现病患生命体征 的实时监测和预警，提高医疗救治效 率。
无线组网技术
无线组网技术是Zigbee技术的另 一个重要组成部分，它支持多种 拓扑结构，如星型、树型灵活性 和可扩展性，能够根据实际需求
快速组建大规模网络。
Zigbee无线组网技术还支持自组 织和自修复功能，能够自动发现 和修复网络故障，提高网络的稳
定性和可靠性。
无线通信技术是Zigbee技术的核心，它负责节点间的信息传输。Zigbee采用了无线 电波进行通信，具有传输距离远、穿透力强、抗干扰能力好的特点。
Zigbee支持多种无线通信频段，包括2.4GHz、868MHz和915MHz等，可根据应用 场景选择合适的频段。
Zigbee无线通信技术采用了跳频扩频、直接序列扩频等高级无线通信技术，提高了 通信的可靠性和安全性。
无线接入技术Zigbee技术课件
*
ZigBee技术应用 — 安防报警
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。
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ZigBee技术应用 — 无线点餐
*
ZigBee技术应用 — 无线点餐
ZigBee技术简介 — 网络结构
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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，让其它的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。 附带由标准指定的全部 802.15.4 功能和所有特征 更多的存储器、计算能力可使其在空闲时起网络路由器作用。 也能用作终端设备 精简功能设备(RFD)：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。 ZigBee相对简单的实现自然节省了费用。RFD由于省掉了内存和其他电路，降低了ZigBee部件的成本，而简单的8位处理器和小协议栈也有助于降低成本。
ZigBee技术应用 — 仓库监测
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ZigBee技术应用 — 医疗监护
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ZigBee技术应用 — 医疗监护
系 统 概 述 利用ZIGBEE 技术组成一个网状路由网络，在楼道设置合适的路由节点，进行数据的中转； 房间内的呼叫节点采用星型网络连接，由其中一个节点作为 ZIGBEE 路由器，负责与中心网络的连接和数据中继转发； 所有的 ZIGBEE 路由器组成一个蜂窝网状网络，再与 ZIGBEE 中心节点连接，中心节点设置在管理中心，构建成一个完整的 ZIGBEE 无线网络，是个通信非常可靠的网络结构。 系 统 应 用 医院医疗监护 医疗仪器数据采集
ZigBee技术应用 — 安防报警
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。
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ZigBee技术应用 — 无线点餐
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ZigBee技术应用 — 无线点餐
ZigBee技术简介 — 网络结构
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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，让其它的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。 附带由标准指定的全部 802.15.4 功能和所有特征 更多的存储器、计算能力可使其在空闲时起网络路由器作用。 也能用作终端设备 精简功能设备(RFD)：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。 ZigBee相对简单的实现自然节省了费用。RFD由于省掉了内存和其他电路，降低了ZigBee部件的成本，而简单的8位处理器和小协议栈也有助于降低成本。
ZigBee技术应用 — 仓库监测
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ZigBee技术应用 — 医疗监护
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ZigBee技术应用 — 医疗监护
系 统 概 述 利用ZIGBEE 技术组成一个网状路由网络，在楼道设置合适的路由节点，进行数据的中转； 房间内的呼叫节点采用星型网络连接，由其中一个节点作为 ZIGBEE 路由器，负责与中心网络的连接和数据中继转发； 所有的 ZIGBEE 路由器组成一个蜂窝网状网络，再与 ZIGBEE 中心节点连接，中心节点设置在管理中心，构建成一个完整的 ZIGBEE 无线网络，是个通信非常可靠的网络结构。 系 统 应 用 医院医疗监护 医疗仪器数据采集
ZigBee-网络层浅谈PPT课件
节点轮换——LEACH中利用簇头节点和汇聚节点通 信，但是簇头节点会消耗大量的能量，为了避免某
些节点过早的死亡，需要定期的更换簇头，以延长 整个网络的寿命。
2020/2/14
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LEACH算法
网络生存期的周期分为两个阶段：簇的建立和稳定的 数据传输阶段，稳定传输阶段的持续时间要大于簇建 立所需要的时间。选定簇头后，簇头节点通过广播告 知整个网络自己成为簇头的事实，网络中的非簇头节 点根据接收信号的强度决定丛书的簇，并通知相关的 簇头，最后簇头节点采用TDMA的方式为簇中的每个 节点分配传输数据的时隙。
2020/2/14
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节能
从以下各个方面考虑节能问题：
网络—— 路由算法 MAC—— 接入机制（CSMA/CA） 收发器——功率控制 其他—— 时间同步、节点定位等
2020/2/14
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节能
核心
网络层的研究重点：
பைடு நூலகம்
就是设计相对节能的路由机制以及确保可靠的数据 传输，从而延长网络的生存周期，以达到高效节能 的目的。
注：AODVjr需要更多的处理能力和存储空间
2020/2/14
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拓扑分类
2020/2/14
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通信机制
三步走：
组网
分簇
路由
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组建网络（第一步）
第一个进入PAN( Personal Area Network) 具有协调点能力且当前未加 入任一网络的节点可以发起建立ZigBee网络, 这个节点就是该网络的 PAN协调点。PAN协调点首先进行信道扫描, 选择一个未探测到网络的 空闲信道, 然后确定自己的16bit 网络地址、网络的PANID、网络的拓 扑参数等。当各项参数选定后, PAN协调点便可以接受其它节点为子节 点。
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消费者电器和通信设各，支持各种高速率的多媒体应用，包括高质量声像配 送、多兆字节音乐和图像文档传送等。这些多媒体设各之间的对等连接要提 供20Mb／s以上的数据速率以及在确保的带宽内提供一定的服务质量（QoS） 。高速率WPAN在宽带无线移动通信网络中占有一席之地。发展低速WPAN是因 为在我们的日常生活中并不是都需要高速应用。】
HomeRF
HomeRF。它是由HomeRF工作组开发的，它是在家庭区域范围内的 计算机和电子设各之间实现无线数字通信的开放性工业标准，为家庭 用户建立具有互操作性的音频和数据通信网带来了便利。HomeRF是 IEEE 802.11与数字增强无绳电话（digital enhanced cordless telephone，DECT）的结合。HorneRF工作在开放的2.46Hz频段， 采用跳频扩频技术数据传输速率峰值达10Mb／s。 【共有75个带宽为lMHz的跳频信道，室内覆盖范围约45m，调制方式 为恒定包络的FSK调制，且分2FSK与4FSK两种，采用FSK调制可以 有效地抑制无线通信环境下的干扰和衰落。2FSK方式下，最高数据 的传输速率为lMb／s；4FSK方式下，速率可达ZMb／s。在新的 HomeRF 2．x标准中，采用了宽带跳频（wide band frequencyhopping ，WBFH）技术来增加跳频带宽，由原来的1MHz跳频信道增加到 3MHz和5MHz，跳频的速率也提高到75hops／s，】
规范标准
目前，IEEE、ITU和HomeRF等组织都致力于 WPAN标准的研究，其中IEEE组织对WPAN的规 范标准主要集中在802.15系列。【IEEE、ITU、 HomeRF是什么？】
规范标准
802.15.1本质上只是蓝牙底层协议的一个正式标准化版本，大多数标准制定 工作仍由蓝牙特别兴趣组(SIG)完成，其成果由IEEE批准， 802.15.1标准基是目前大多数蓝牙器件中采用的版本也叫Bluetooth1.1。新的 版本802.15.1a对应于Bluetooth1.2，它包括某些QoS增强功能，并完全后向兼 容。 802.15.2负责建模和解决WPAN与WLAN间的共存问题。 802.15.3也称WiMedia，旨在实现高速率，原始版本规定的速率高达55Mb/s， 使用基于802.11但与之不兼容的物理层。 802.15.3a，超宽带(UWB)的多频段OFDM联盟的物理层，速率高达480Mb/s 。并且生产802.15.3a产品的厂商成立了WiMedia联盟，其任务是对设备进行 测试和贴牌，以保证标准的一致性。 802.15.4也称Zigbee技术，主要任务是低功耗、低复杂度、低速率的WPAN标 准制定，该标准定位于低数据传输速率的应用。附表给出了各种技术之间的 比较。
发展现状
Zigbee
ZigBee
1. 什么是ZigBee技术
2. ZigBee技术特点
3. ZigBee与Wi-Fi、蓝牙的区别 4. ZigBee设备类型 5. ZigBee网络描述 6. ZigBee协议架构
蓝牙
基于蓝牙技术的设备在网络中所扮演的角色有主设备和从设备之分【与Ad-hoc网络不 一样主设各负责设定跳频序列，从设各必须与主设备保持同步。主设各负责控制主从 设各之间的业务传输时间与速率。在组网方式上，通过蓝牙设各中的主设各与从设各 可以形成一点到多点的连接，即在主设备周围组成一个微微网，网内任何从设各都可 与主设各通信，而且这种连接不需要任何复杂的软件支持，但是一个主设各同时最多 只能与网内的7个从设备相连接进行通信。同样，在一个有效区域内多个微微网通过节 点桥接可以构成散射网。】 蓝牙技术是一种新兴的技术，其传输使用的功耗很低，它可以应用到无线传感器网络 中。可以广泛应用于无线设备（如PDA、手机、智能电话）【图像处理设各（照相机 、打印机、扫描仪）、安全产品（智能卡、身份识别、票据管理、安全检查）、消遣 娱乐（蓝牙耳机、MP3、游戏）、汽车产品（GPS、动力系统、安全气袋）、家用电 器（电视机、电冰箱、电烤箱、微波炉、音响、录像机）、医疗健身、智能建筑、玩 具等领域。如今日常生活中基于蓝牙技术的手机、耳机和笔记本电脑随处可见。】
红外（IrDA）
红外（IrDA）。IrDA是国际红外数据协会的英文缩写，IrDA技术是一 种利用红外线进行点对点短距离通信的技术。IrDA技术的主要特点是 利用红外传输数据，无须专门申请特定频段的使用执照；具有对设备 体积小、功率低的特点；由于采用点到点的连接，数据传输所受到的 干扰较小，数据传输速率高，速率可达1GMb／s。 【由于irDA使用红外线作为传播介质。红外线是波长在0.75～1O00pm 之间的无线电波，是人用肉眼看不到的光线。红外数据传输一般采用 红外波段内波长在0.7r～25pm之间的近红外线。红外数据协会成立后 ，为保证不同厂商基于红外技术的产品能获得最佳的通信效果，规定 所用红外波长在0.85～0.90pm之间，红外数据协会相继也制订了很多 红外通信协议，有些注重传输速率，有些则注重功耗，也有二者兼顾 的。】
红外（IrDA）
IrDA 1.0标准简称串行红外协议（sersal infrared，SIR），在1996 年，发布了Ir－DAI．1协议，简称快速红外协议（fast infrared，FIR ），采用脉冲相位调制（pulseposition modulation,PPM）编译码机 制，最高数据传输速率可达到4Mb／s，同时在低速时保留1.0标准的 规定之后，IrDA又推出了最高通信速率在16Mb／s的VFIR（very fast infrared）技术，并将其作为补充纳人IrDA1.1标准之中。 【红外是基于HP-SIR开发出来的一种异步的、半双工的红外通信方式 ，它以系统的异步通信收发器（un1versal asynchronous receiver／ transmi tter，UART）为依托，通过对串行数据脉冲的波形压缩和对 所接收的光信号电脉冲的波形扩展这一编解码过程（3／16EnDec） 实现红外数据传输。SIR的最高数据速率只有115．ZKb／s。】
红外（IrDA）
【IrDA标准都包括三个基本的规范和协议：红外物理层连接规范（ infraredphysical layer link specification，irPHY）、红外连接访问协议 （infrared link accessprotocol，IrLAP）和红外连接管理协议（infrared link management protocol，IrLMP）。IrPHY规范制订了红外通信硬件 设计上的目标和要求；IrLAP和IrLMP为两个软仵层，负责对连接进 行设置、管理和维护。在IrLAP和IrLMP基础上，针对一些特定的红 外通信应用领域，IrDA还陆续发布了一些更高级别的红外协议，如 TinyTP、IrOBEX、IrCOMM、IrLAN、IrTran-P等。】 IrDA技术缺陷主要有：受视距影响其传输距离短；要求通信设各的位 置固定；其点对点的传输连接，无法灵活地组成网络等。但是这些缺 点并没有给IrDA的应用带来致命的障碍，红外技术已在手机和笔记本 电脑等设各上得到了广泛的应用。
关键技术
用于无线个域网的通信技术有很多，如： 蓝牙 红外（IrDA） HomeRF
UWB(超宽带) Zigbee
【下面我们对这些技术一起来做个大概的了解，后面再重点 学习zigbee】
蓝牙
【蓝牙是由爱立信、英特尔、诺基亚、IBM和东芝等公司 于1998年5月联合主推的】 蓝牙是一种短距离无线通信技术，它可以用于在较小的范 围内通过无线连接的方式实现固定设备或移动设各之间的 网络互联，从而在各种数字设各之间实现灵活、安全、低 功耗、低成本的语音和数据通信。 【蓝牙技术的一般有效通信范围为10m，强的可以达到 100m左右，其最高速率可达lMb／s。】
HomeRF
HomeRF是对现有无线通信标准的综合和改进。HomeRF把共享无线接入协 议（SWAP）作为网络的技术指标，当进行数据通信时，采用简化的IEEE 802.11标准，沿用类似于以太网技术中的载波监听多路访问／冲突避免（ carrier sensemultiple access with collision aviodance，CSMA／CA）方式 ；当进行语音通信时，则采用DECT无线通信标准，使用TDMA技术。 HomeRF提供了对流媒体真正意义上的支持，其规定了高级别的优先杈并采 用了带有优先权的重发机制，这样就满足了播放流媒体所需的高带宽、低干 扰、低误码要求。 目前HomeRF技术仅获得了少数公司的支持，并且由于在抗干扰能力等 方面与其他技术标准相比也存在不少缺陷，这些使得HomeRF技术的应用和 发展前景受到限制，又加上这一标准推出后，市场策略定位不准、后续研发 与技术升级进展迟缓，因此，从2000年之后，HomeRF技术开始走下坡路， 2001年HomeRF的普及率降至30％，逐渐丧失市场份额。尤其是芯片制造巨 头英特尔公司决定在其面向家庭无线网络市场的AnyPoint产品系列中增加对 IEEE 802.11b标准的支持后，HomeRF的发展前景比较不乐观。这样看来， HomeRF很难冲出只能在家庭里应用的限制。
无线个域网
2010.11.22
无线个域网
1、概念 2、规范标准 3、关键技术 4、应用领域 5、发展现状 6、Zig无线个域网(Wireless Personal Area Network，WPAN)就是在个人周围空间形成的无线 网络，现通常指覆盖范围在10m半径以内的短距离无线网络，尤其是指能在便携式消 费者电器和通信设备之间进行短距离特别连接的自组织网。【无线个域(Wireless
Personal Area Network，WPAN)是为了实现活动半径小、业务类型丰富（家 庭智能网络、安防、点餐系统、传感网络等）、面向特定群体、无线无缝的 连接而提出的新兴无线通信网络技术。】