Zigbee网关通信协议
Aqara门窗传感器E1 Zigbee无线通信协议检测门窗开合状态传感器说明书
产品介绍Aqara门窗传感器 E1是一款基于Zigbee无线通信协议的检测如门、窗、抽屉、衣柜等物体的开合状态传感器，内置了高精度干簧管，可以准确检测门窗开合。
Aqara门窗传感器 E1可以根据检测门窗开合状态的变化为自动化条件，联动网关或其他设备执行多种智能场景。
*本产品需要配合具备Zigbee网关功能的设备使用。
部分功能需要特定型号网关支持，详情列表请查看：/support。
撕下胶贴保护膜扫码获取ZigbeeInstall Code产品中有害物质的名称及含量基本参数产品性能故障表微功率设备使用说明产品型号：MCCGQ14LM 无线连接：Zigbee 感应距离：≦22mm 工作温度：-10℃~+50℃（一）（二）（三）（四）（五）（六）（七）（八）本产品使用的 Zigbee 技术符合“微功率短距离无线电发射设备目录和技术要求” 中通用微功率设备 F 类设备的技术要求，用于数据传输应用。
采用一体化天线，控制、调整及开关等使用方法请参考产品说明书中相关内容；不得擅自改变使用场景或使用条件、扩大发射频率范围、加大发射功率（包括额外加装射频功率放大器），不得擅自更改发射天线； 不得对其他合法的无线电台（站）产生有害干扰，也不得提出免受有害干扰保护；应当承受辐射射频能量的工业、科学及医疗（ISM）应用设备的干扰或其他合法的无线电台（站）干扰； 如对其他合法的无线电台（站）产生有害干扰时，应立即停止使用，并采取措施消除干扰后方可继续使用； 在航空器内和依据法律法规、国家有关规定、标准划设的射电天文台、气象雷达站、卫星地球站（含测控、测距、接收、导航站）等军民用无线电台（站）、机场等的电磁环境保护区域内使用微功率设备，应当遵守电磁环境保护及相关行业主管部门的规定； 禁止在以机场跑道中心点为圆心、半径 5000 米的区域内使用各类模型遥控器； 微功率设备使用时温度和电压的环境条件与本产品相同。
产品尺寸：41×22×11mm电池型号：CR1632执行标准：GB4943.1-2011工作湿度：0~95% RH，无冷凝保修说明本产品售后服务严格依据《中华人民共和国消费者权益保护法》、《中华人民共和国产品质量法》实行售后三包服务，服务内容如下：在三包有效期内，您可以依照本规定免费享受退货、换货、维修的服务，退货、换货、维修应当凭发票办理。
基于ZigBee、GPRS和TCP／IP协议的无线网关设计
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｉ ｍ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｍｏ ｔ ｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｗ ｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ （ ＷＳ Ｎ ）ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ， ｔ ｈ ｅ
随着无 线通 信 技术 、 传 感 器 技 术 和 计 算 机 网 络 技 术 的不断 发展 ， 无 线 传 感 器 网 络 作 为 一 种 多 学 科 交 叉 技 术
得 到 了 学 术 界 和 工 业 界 的 广 泛 关 注 。Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技 术 是 一 种
算机” ［ ４ － ５ Ｊ 。 该 网关设 计方 案实现 较为 容易 ， 且成 本低廉 ， 对 无 线 传 感 器 网络 在 工 业 控 制 、 智能 电网 、 环 境监 测 、 智 能家居等领 域的应用 开发具有很好 的参考 价值。
ｇ ａ ｔ ｅ ｗａ ｙ ｔ ｈ ａ ｔ ｍｅ ｒ ｇ ｅ ｓ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ａ ｎ ｄ Ｔ Ｃ Ｐ／ Ｉ Ｐ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｔ ｏ ｇ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ．Ａｌ ｌ ｔ ｈ ｅ ｎ ｏ ｄ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ— ｂ ａ ｓ ｅ ｄ
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一种基于树莓派的多ZigBee网关协作方案
一种基于树莓派的多ZigBee网关协作方案肖鹏;沈苏彬【摘要】在ZigBee网络单网关模式下,靠近网关节点的路由节点与网络中其他路由节点相比,转发数据量更大导致过早消耗能量,影响网络性能;单一网关的数据传输能力有限,易造成网关数据拥塞,降低了全网数据吞吐量.对此,提出一种基于树莓派的多网关协作方案.ZigBee终端节点根据网关选择算法寻找到最优网关节点作为其数据的汇聚中心,算法将网关负载和数据路由成本作为主要的约束参数,通过两者之间的关系计算出网关最优值.树莓派作为一个开源的硬件平台,硬件资源丰富,结合QT 应用框架,能够满足ZigBee网关的应用需求.实验结果表明,网关测试平台使用ZigBee多网关协作方案,可以降低网络功耗和数据时延,增加网络的数据吞吐量,达到了提高无线传感器网络系统工作能力的目的.【期刊名称】《计算机技术与发展》【年(卷),期】2018(028)008【总页数】5页(P175-179)【关键词】ZigBee;物联网网关;无线传感器网络;树莓派【作者】肖鹏;沈苏彬【作者单位】南京邮电大学计算机学院,江苏南京 210003;南京邮电大学计算机学院,江苏南京 210003【正文语种】中文【中图分类】TP3931 概述ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，具有低功耗、低成本、低复杂度等优点，在无线传感器网络应用中扮演着非常重要的角色[1-2]。
ZigBee网关的主要功能是数据汇总和协议转换，能够将ZigBee网络的数据上传到以太网[3]。
另一方面，能对以太网发送过来的命令通过数据转换和地址解析，发送给ZigBee 网络节点，控制相关设备[4]。
ZigBee网络的传感节点和Internet之间的数据交互必须通过网关，因此网关成为传感节点和Internet交互的瓶颈。
在单网关模式下的ZigBee网络结构中，数据集中汇聚在一个网关节点带来的问题如下：(1)网关节点数据转换速率有限，在网络的上行模式下，当短时间有大量数据需要交互时，容易造成网关以及周围路由节点产生拥塞，导致整个网络的上行吞吐量降低；(2)网络规模较大，单网关模式无法满足偏远终端节点的数据实时性要求，端到端的时延会随着网络规模的增加而增加，同时终端节点掉包率也会提高；(3)网关周围部署的路由节点需要存储大量的路由信息，并且持续转发来自终端节点的数据，导致过早消耗能量。
智能物联网领域的两大无线数据传输通信模块技术对比：zigbee与蓝牙
两大智能物联网领域无线数据传输模块技术对比：Zigbee与蓝牙Zigbee通信协议和蓝牙无线协议都是广泛应用于物联网（I。
T）行业的本地通信，选择合适的协议时，需要具体考虑一下两个不同无线数据通信协议的优势与缺点。
在某些情况下，一种协议比另一种更适合，尽管有时正确的解决方案是同时实现这两种协议，以利用它们的组合优势，正如我们将在本文中讨论的那样。
为了更好地理解这些物联网协议选项，让我们看看Zigbee的优势和限制，然后是三种不同的蓝牙“风格”：经典蓝牙、低功耗蓝牙BLE和蓝牙BT Mesho这将有助于解释权衡并展示每种协议的一些用例，以便您可以为您的物联网应用选择最佳协议一一无论是智能城市、工业物联网、数字标牌或其他连接技术用例。
Zigbee技术在物联网中的应用Zigbee是一种具有低成本效益、低功耗、低带宽的无线网状网络的开放全球标准，由 Zigbee 联盟中的一个公司开发的无线通信技术。
Zigbee协议允许通过中间节点组成的网状网络将信息传递到远处的节点，从而实现长距离数据传输。
信息在到达目的地的途中“跳” 过中间的无线电节点。
Zigbee的2. 4 GHz频率范围可以在全球范围内实现，无需许可证可以免费试用改频段。
Zigbee协仪的优点：ZigbeemeSh网络自动配置（自组网），如果节点被禁用或删除（自愈合），它将动态重新配置以修复自己。
作为一个标准的无线数据通信协议，Zigbee技术在家庭自动化和工业物联网中获得广泛接受。
由于大多数手机、平板电脑和电脑都不能使用Zigbee技术应用，物联网关也需要与它们进行通信。
所以必须要详细的进行配置，以确保节点加入网络能够正常通信，并与以太网网关通信。
Zigbee技术与蓝牙技术在智物联网领域的使用案例家庭自动化是Zigbee的诞生地，但商业和工业用例也同样突出，包括智能能源、照明、医疗设备系统、工厂自动化、市政路灯和零售监控系统。
其中智能城市路灯照明是一个很好的例子，说明了网格网络的发展趋势，Zigbee非常适合这种网络，因为它能够实现远程管理大型设备网络等关键功能。
Zigbee智能网关说明书
产品概述XXXX家居产品是以智能网关为核心，搭配人体传感器、智能开关、智能插座、无线模式面板等智能设备，可以实现一键开关灯、人来灯亮人走灯灭、远程控制普通家电、家电用电量统计等功能，为您打造一个智能、温馨、舒适的居住环境。
包装清单智能网关x1 连接线x1说明书x1 适配器x1产品介绍智能网关是智能家居设备的控制中心，各传感器、控制器和智能家电可通过网关互联互通。
本产品由智能网关主体与连接线及适配器组成。
安装方法1） 将网关插入电源线；2） 将网关通过网线连接到你的路由器；3） 手机连接到同一路由器Wi-Fi 中，然后根据App 提示添加网关即可；安装方法 智能网关主体 连接线及适配器智能网关连接示意图路由器网线智能网关适配器APP说明本产品已接入XXXXAPP，可通过APP进行操控，并与其它产品互联互通。
扫描二维码，关注XXXX公众号，请求后台推送APP安装包二维码，下载并安装。
根据APP提示方式添加设备后，即可操控设备。
配置说明无线连接：1）打开 APP，点击家居首页的+添加网关；2）选择网关的 WIFI 名称后点击下一步；3）选择无线方式，选择需要给网关配置的 WIFI，点击下一步；4）输入 WIFI 的密码后点击确认添加，配置成功后会跳到设置界面；5）输入网关的名称和添加一个房间后点击完成，此时在 APP 上就可以看到已添加的网关了。
有线连接：1）将网线接入网关的 WAN口；2）打开 APP，点击家居首页的+添加网关；3）选择网关的 WIFI 名称后点击下一步；4）选择有线方式，配置成功后会跳到设置界面；5）输入网关的名称和添加一个房间后点击完成，此时在 APP 上就可以看到已添加的网关了。
智能网关使用须知1）使用智能网关前，请详细阅读产品说明书及使用须知。
2）智能网关及其子设备仅适用于提升家居生活娱乐性及便捷度，并非安防产品，不属于中国强制性产品认证（CCC）第十九类安全防范产品范畴。
3）智能网关及其子设备仅用于提醒设备状态，不适用于家庭、楼宇、仓库或其它任何经营场所的专业安保，如有用户违反产品说明及其使用须知，将产品用于专业安防领域，制造商对因此造成的任何风险不承担责任。
ZIGBEE
zigbee编辑Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。
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。
这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(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样的方式构成了群体中的通信网络。
其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。
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。
1概述ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。
ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。
其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
ZigBee网络主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。
ZigBee网络中设备的可分为协调器(Coordinator)、汇聚节点(Router)、传感器节点(EndDevice)等三种角色。
[1]才茂Zigbee 典型组网方式与此同时，中国物联网校企联盟认为：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，因此在物联网领域具有非常强的可应用性。
2起源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(Sensor and Control)。
由IEEE 802.15工作组中提出，并由其TG4工作组制定规范。
2001年8月，ZigBee Alliance成立。
2004年，ZigBee V1.0诞生。
它是Zigbee规范的第一个版本。
由于推出仓促，存在一些错误。
2006年，推出ZigBee 2006，比较完善。
2007年底，ZigBee PRO推出。
控制智能家居设备和场景-KNX转zigbee
KNX转zigbee网关模块一、产品概述：1、KNX转zigbee网关，是打通KNX网络到zigbee网络之间传输通道，接收并解析KNX协议，转换成zigbee控制协议，发送到zigbee网络。
2、适用场合：（1）通过KNX面板控制zigbee设备(灯光、窗帘、空调、场景等…)（2）通过KNX兼容软件控制zigbee设备（3）通过智能家居APP监控KNX相关设备操作、动作、状态等…KNX转zigbee模块产品特点：●安装简单：标准86盒嵌入式安装，零火线设计。
●穿透性强：可穿墙进行远距离遥控。
●互不干扰：采用ZigBee无线网络技术，组网能力强，功耗低，与附近同型号产品不会相互干扰。
●断电记忆：重新上电后，用户无需重新设置。
●网状网络：设备均具有路由功能，之间可以互相转发信号，实现大范围信号全覆盖，控制无死角。
从而可组建一个安全、可靠、稳定的无线网络。
●材质环保：进口ABS塑胶外壳包装，阻燃、低烟无毒、耐高温。
-----产品参数-----尺寸：50*50*20mm(L*W*H)供电电压：AC220-240V/50HZ工作频率：2.4GHz静态功耗：270mW工作环境：温度：-10～40℃；湿度：10%～95%通讯协议：ZigBee 2007/pro 协议频点设置：0x0B~0x1A(11-26)PANID设置：0x0000~0xFFFF(0~65535)组网方式：无线ZigBee组网上电自动组网网络协议：ZigBee IEEE 802.15.4加密方式：AES-128 位密钥动态加密二、KNX转zigbee网关接入设备工作流程图如下：1、220V交流电,AC线；2、KNX转zigbee模块的VCC线对应KNX的VCC的接线；3、KNX转zigbee模块的VCC线对应KNX的VCC的接线；4、KNX转zigbee模块的R（RXD）线对应接入设备的TXD的接线；5、KNX转zigbee模块的T（TXD）线对应接入设备的RXD的接线；6、KNX转zigbee模块的GND与对接入设备的GND的接线；7、KNX转zigbee模块的GND与对接入设备的GND的接线；。
物联网各个层次协议
物联网各个层次有哪些协议？如下图所示，本文从以下几个维度对物联网常见的几种协议进行阐述。
一、按网络四层协议分类：NB-IoT，LORA，WIFI，蓝牙，zigbee，4G都是需要硬件支撑的。
MQTT，COAP，HTTP都是应用层协议，需要连接服务器，现在有很多物联网平台，比如阿里云，腾讯云，华为云等等。
所以（MQTT，COAP，HTTP）是居于（NB-IoT，LORA，WIFI，蓝牙，zigbee，4G）的上层协议物理层中。
二、按需要网关来分类：不需要网关：NB-IoT，2G/4G/5G（芯片可以直接跟运营商：移动，联通，电信等运营商网络通信。
）需要网关：LORA，WIFI，zigbee（不能直接连上电信运营商，需要通过一个网关中转才能连接网络。
）蓝牙设备之间可以通信。
三、NB-IoT，4G对比：NB-IoT低功耗，传输小数据，传输速度底，芯片模组和套餐便宜。
目前NB基站还较少，不过华为在大力推这个通信方式，相信以后会普及。
2G/4G/5G：传输速度快和可以传输大的数据，但是功耗高，价格贵WIFI和zigbee对比：wifi 功耗高，传输速率大11-54Mbps，功耗高10-50mA，距离短20-50m。
一个路由只能加入较少设备。
zigbee功耗低，传输数据慢100Kbps，功耗20mA，可以中继，距离远几百到几千米。
一个zigbee网关可以加入成千上万的zigbee设备。
四、应用层协议：MQTT和COAP对比1、MQTTmqtt 是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。
MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。
是非常轻量化的通信协议，开销很小（固定头部2字节），是订阅/发布通信方式，可以一对多，多对一。
是TCP通信协议。
有三种方式，至多一次：最多一次：保证尽力交付，至少一次：保证消息至少传送一次。
但是消息也可以不止一次传递。
只有一次：保证每个消息只被对方接收一次。
ZIGBEE技术及协议
ZIGBEE技术及协议ZigBee技术及协议是一种基于无线通信的网络协议，它为低功耗设备之间的通信提供了一种简单、低成本的解决方案。
ZigBee技术及协议在物联网、智能家居、工业自动化等领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍ZigBee技术及协议的基本原理、特点及应用。
一、ZigBee技术及协议基本原理ZigBee技术及协议基于IEEE 802.15.4标准，它是一种短距离、低功耗的无线通信技术，操作频率在2.4GHz、868MHz及915MHz三个频段。
ZigBee技术采用了自组织、自动路由、分布式网络的概念，可以实现大规模的无线传感网络，支持千万级的节点数量。
ZigBee协议是一种基于星型或网状拓扑结构的网络协议，它通过对数据包的传输进行优化，实现了低功耗和低延时的通信效果。
ZigBee设备通常由协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端节点（End Device）组成，协调器负责网络的管理和控制，路由器负责数据包的转发，终端节点负责数据的采集和传输。
二、ZigBee技术及协议的特点1.低功耗：ZigBee设备采用了睡眠和唤醒的方式来降低功耗，终端节点可以通过休眠来降低功耗，并且可以根据需要定期唤醒进行通信。
2.低速率：ZigBee技术的传输速率相对较低，通常在250Kbps以下。
这使得ZigBee技术非常适合传输小量数据和低频率的通信。
3.低成本：ZigBee设备采用了低成本的硬件和软件设计，可以降低设备的制造成本，提高设备的可扩展性。
4.安全性：ZigBee协议支持AES 128位加密算法，保护网络通信的安全性，防止数据被非法访问和篡改。
5.自组织性：ZigBee设备可以自动组建网络，无需人工干预，可以方便地扩展网络规模。
三、ZigBee技术及协议的应用1.物联网：ZigBee技术及协议在物联网领域被广泛应用，可以实现智能家居、智能能源管理、智能健康监测等功能。
通过ZigBee技术，各种传感器和控制设备可以实现互联互通，实现信息的采集和传输。
基于ZigBee协议的工业无线网关的设计
小米zigbee方案
小米Zigbee方案概述小米Zigbee方案是小米智能家居生态系统中的一部分，它基于Zigbee通信协议实现了智能家居设备之间的互联互通。
Zigbee是一种低功耗、短距离无线通信技术，广泛应用于智能家居、工业自动化等领域。
小米Zigbee方案提供了一套完整的解决方案，包括硬件设备、通信协议、云平台和移动应用程序。
架构图小米Zigbee方案的架构图如下所示：+-----------+| Zigbee || 网关 |+-----+-----+||V+----------------+| 云平台 |+--+---------+--+| |V V+------+----+ +-+------+| 传感器 | | 控制器 |+-----------+ +---------+上图展示了小米Zigbee方案的四个主要部分：Zigbee网关、云平台、传感器和控制器。
下面将详细介绍每个部分的功能及其作用。
Zigbee网关Zigbee网关是小米Zigbee方案中的核心设备，它负责将传感器和控制器通过Zigbee无线通信协议连接到云平台。
Zigbee网关具有以下特点：•网关具备Zigbee通信模块，可以与其他Zigbee设备进行通信。
•网关与云平台之间通过以太网或Wi-Fi进行连接，实现与云平台的数据交互。
•网关可以通过云平台的控制指令和传感器数据实现对智能设备的远程控制和监控。
云平台云平台是小米Zigbee方案的核心管理平台，它负责管理和控制所有的智能设备，并提供移动应用程序进行控制和监控。
云平台具有以下功能：•设备管理：云平台可以管理所有的智能设备，包括设备的添加、删除和控制。
•数据存储：云平台可以存储传感器采集的数据，并提供历史数据查询和分析功能。
•规则引擎：云平台具备规则引擎功能，可以根据用户设置的规则进行设备的自动控制。
•智能场景：云平台支持设备之间的联动，可以创建智能场景来实现更加智能化的控制。
传感器传感器是小米Zigbee方案中的智能设备，它可以采集环境信息并将数据发送给Zigbee网关。
Zigbee网关主站LCDG-WG485使用说明书
Zigbee网关主站LCDG-WG485xx使用说明书Zigbee网关主站LCDG-WG485xx（30、50、100）使用说明书序言感谢您选用山东力创科技股份有限公司的zigbee网关主站LCDG-WG485XX。
我们建议在安装、操作或维护此设备之前，请仔细阅读本手册，并逐步熟悉这种插座。
以下特殊信息可能贯穿出现在本手册中或在设备上，用来警示潜在的危险或用于阐释和规定操作规程，请注意。
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用于描述设备的图纸及图片仅作为一般参考作用，而不能确保每个细节的完整性与准确性.。
本手册对应的相关内容如有更改，恕不另行通知。
订货前，请垂询本公司或当地经销商以获悉本产品的最新规格。
安全警告按照说明书指示的使用方法正确使用可以避免产品出现不必要的故障或损坏，并可保证使用者的安全。
1、使用过程中对操作者造成危险的安全注意事项。
（1）为确保正确、安全使用本产品，需专业电工安装或拆卸；（2）安装或拆卸操作时，必须断开主电源；2、个人维护、调整或更换易损件时，可能对操作者造成人身伤害。
（1）请勿擅自拆开产品，更不可带电拆机。
请用户严格按照本说明书说明安装和使用本产品，以获得最佳使用效果。
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本文件不是一本适用于未受训者的操作手册，在其正常使用范围之外所引起的问题，本公司概不负责。
编制及修改记录修订日期版本编制修改原因2016-4-25Rev1.00BZF第一次发布目录第一章简介 (5)1、产品的规格型号 (5)2、产品功能 (5)3、主要技术参数 (6)第二章安装与接线 (6)1、产品视图 (7)2、安装尺寸 (8)3、端子定义 (8)4、指示灯及按键定义 (8)第三章基本操作及说明 (9)1、网关主站基本使用说明 (9)2、组网配对 (9)3、主站维护 (9)4、主站通讯 (10)5、配置软件使用说明 (11)6、通讯协议 (16)第四章包装及注意事项 (16)1、包装 (16)2、注意事项 (17)2.1、使用条件 (17)2.2、存储条件 (17)3、服务及保修 (17)4、简单故障分析与排除 (17)第一章简介Zigbee 网关主站LCDG-WG48530、LCDG-WG48550、LCDG-WG485100是针对当前物联网应用的大好形势,根据市场需求而设计的。
基于IPv6网与ZigBee无线传感网的协议转换网关研究
基于IPv6网与ZigBee无线传感网的协议转换网关研究摘要本文通过对无线传感网,zigbee协议,ipv6技术的研究和分析,针对传感网处理速度慢,存储容量小等特点,对常用tcp/ipv6、zigbee协议和协议栈进行了改变和简化,实现ipv6网与基于zigbee协议的无线传感网的互联,课题的主要思路是如下3个方面:1)把无线传感网虚拟成一个ipv6网,实现传感节点与ipv6网逻辑上的互联;2)网关的协议转换模型设计,实现zigbee分组与ipv6分组的转换和传送;3)面向安全思想的设计,解决无线传感网常规安全问题。
测试结果表明所设计的转换协议栈适合于各种嵌入式设备,是一种解决zigbee无线传感网接入ipv6网络的可行方案。
关键词 ipv6;zigbee;无线传感网;虚拟ipv6网中图分类号tp311文献标识码 a文章编号1674-6708(2010)20-0115-03the study of protocol conversion gateway based on ipv6 network and zigbee wireless sensor networkcheng jizhong 1 ,peng zhen 21.hunan university of humanities, science andtechnolog,loudi4170002.quality-detection center of lianyuan steel group company,loudi 417000abstrcat via the research and analyse for wireless sensor network,zigbee protocol, the ipv6 technique in thisarticle,in allusion to slow process speed ,low memory feature of wireless sensor network,we chang and simplify ipv6,zigbee stack. realize the interconnect of ipv6 network and wireless sensor network. in this article we mainly designed for three points: firstvitual wireless sensor network to ipv6 network, realize the logical interconnect of ipv6 network and wireless sensor network; second model desingn ofprotocol-change,realize change and sendbetween zigbee segment and ipv6 segment; therd security design,reslove usually security problem in wireless sensor network; tests indicated that this channe protocol stack was suit for embeded devices,it is also the feasible scheme for interconnect of ipv6 network and wireless sensor network.keywordsipv6;zigbee;wsn;vitual ipv6 network0 引言无线传感器网(wireless sensor network wsn)是微电子机械系统、计算机、通信、自动控制和人工智能的交叉发展的结果,它由:传感器节点(sensornode)、汇聚节点(sinknode)和管理器节点3部分组成,用于对无人值守的监控区域的测控。
zigbee 解决方案
Zigbee 解决方案1. 引言Zigbee 是一种低功耗、低数据速率、短距离无线通信协议，广泛应用于物联网（IoT）领域。
它提供了一种简单、可靠的无线连接方式，使得设备能够方便地进行通信和协作。
本文将介绍 Zigbee 的基本原理、应用场景以及一些常见的解决方案。
2. Zigbee 基本原理Zigbee 协议基于 IEEE 802.15.4 标准，工作于2.4 GHz、900 MHz 或 868 MHz的无线频段。
它采用了网状拓扑结构，其中一个设备作为协调器（Coordinator），其他设备则是协调器的子设备。
Zigbee 设备之间通过无线信道进行数据传输，可以实现点对点、点对多点或多对多的通信。
Zigbee 协议支持低功耗通信，使得设备能够长时间运行，从而适用于很多需要长期监测或控制的应用场景。
此外，Zigbee 还具有自组织和自修复的能力，当有新设备加入网络或有设备离开时，Zigbee 网络能够自动重新配置，保持网络的稳定性。
3. Zigbee 应用场景Zigbee 技术在许多领域都得到了广泛的应用，下面介绍几个常见的应用场景：3.1 智能家居智能家居系统利用 Zigbee 技术，能够将各种设备如灯具、空调、窗帘等连接到一个智能网络中。
通过智能手机或其他控制设备，用户可以方便地对家居设备进行远程控制。
此外，智能家居系统还支持各种智能场景设置，如定时开关灯、智能安防等。
3.2 工业自动化在工业自动化领域，Zigbee 技术可以用于构建无线传感器网络（WSN），实现实时监测和控制。
例如，在工厂中布置 Zigbee 传感器，可以监测温度、湿度、压力等参数，并将数据实时传输给控制中心。
这样的无线传感器网络具有自组织和低功耗的特点，可以大大简化工厂的布线和管理。
3.3 物流追踪物流追踪是 Zigbee 技术的另一个重要应用领域。
通过在物品上安装小型的Zigbee 设备，可以实现对物品的实时监控和追踪。
Zigbee无线通信技术
Zigbee无线通信技术Zigbee在中国被译为"紫蜂",是一种基于IEEE802.15.4协议的最近发展起来的一种短距离无线通信技术，功耗低，被业界认为是最有可能应用在工控场合的无线方式。
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。
Zigbee起源2002年10月 ZigBee Alliance成立。
2004年11月 ZigBee V1.0诞生，它是zigbee的第一个规范，但由于推出仓促,存在一些错误。
2005年06月 zigbee V1.0正式发布。
2006年11月推出ZigBee 2006,比较完善。
2007年底 ZigBee PRO推出。
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，蓝牙技术显得太复杂，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，这种无线数据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2003年正式问世。
5种无线协议的特点：lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE
5种无线协议的特点：lora、NB-IOT、ZigBee、WiFi、BLE物联网的无线通信技术很多，主要分为两类：一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术；另一类是LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗广域网），即广域网通信技术。
LPWA又可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。
高速率业务主要使用3G、4G技术；中等速率业务主要使用GPRS技术。
低速率业务目前还没有很好的蜂窝技术来满足，而它却有着丰富多样的应用场景，很多情况下只能使用GPRS技术勉力支撑。
无线技术使得设备在不需要有线电缆的情况下能够建立网络连接并实现彼此之间的通信，本文将详细介绍 5 种 IEEE 协议各自的特点。
各种类型的无线网络技术支持设备在没有电缆的情况下实现设备和设备之间或者设备和 web（TCP/IP 网络）之间的通信。
目前有多种不同的无线技术在物联网（IoT）和机器到机器（M2M）通信领域的硬件产品中得到运用。
电气和电子工程师协会（IEEE）有七个802.15 技术任务组。
这些组织为个人局域网的常用类型的无线技术设定了标准。
这些802.15 任务组包括：WPAN/蓝牙、Coexistence、高速率WPAN、低速率WPAN、mesh 网络、体域网和可见光通信。
每个IEEE 协议都有其独特的优点和局限性。
持续的开发投入使得这些协议的应用价值越来越高，潜力越来越大。
LoRa简介：LoRa是Long Range的缩写，属于无线通信技术中的一种，典型特点是距离远、功耗低。
速率相对较低，可视为网络通信中的物理层实现，LoRa对应的产品就是收发器(tranciever)芯片，例如semtech 的SX1272/SX1276，主要处理二进制数据流。
无线通信技术协议-Zigbee3.0
⽆线通信技术协议-Zigbee3.0物联⽹的⽆线通信技术有：短距离的⽆线局域⽹通信技术和长距离的⽆线⼴域⽹通信技术。
短距离局域⽹通信技术有Zigbee、Wi-Fi、Bluetooth、Z-wave、6LoWPAN等。
长距离⼴域⽹通信技术有⾮授权频段的Lora、Sigfox，授权频段的GSM、CDMA、WCDMA等较成熟的2G/3G蜂窝通信技术，4G/5G、NB-IoT窄带蜂窝通信技术等。
Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低成本、低速率、短距离、端延时、⾼容量、⾼安全传输的低功耗局域⽹⽆线⾃组⽹通信技术协议。
Zigbee 3.0协议层：Zigbee 3.0 OSI模型IEEE 802.15.4物理层完成的主要任务： 1）开启和关闭⽆线收发信号 2）能量检测 3）链路质量指⽰ 4）空闲信道评估 5）信道选择 6）数据发送和接收PHY通过射频固件和硬件提供MAC层和物理⽆线信道直接的接⼝。
PHY还包括PHY管理实体（PLME），以提供调⽤PHY管理功能的管理服务接⼝，同时PLME还负责维护物理层 PAN 信息库（PHY PAN）.IEEE 802.15.4 MAC⼦层完成的主要任务： 1）协调器产⽣⽹络信标 2）信标同步 3）⽀持PAN关联和解关联 4）CSMA-CA信道访问机制 5）处理和维护保证时隙机制 6）在两个对等MAC实体间提供可靠链路MAC层提供了特定服务汇聚⼦层（SSCS）和PHY之间的接⼝。
MAC还包括MAC层管理实体（MLME），以提供调⽤MAC管理功能的管理服务接⼝，同时MLME还负责维护MAC层 PAN 信息库（MAC PAN）.ZigBee频段： 全球频段：2450（2400 ～ 2483.5） MHz欧洲频段：868 （868 ～ 868.6）MHz北美频段：915 （9.2 ～ 928）MHzZigBee性能：1. 数据速率⽐较低，在2.4GHz的频段只有250Kb/S，⽽且这只是链路上的速率，除掉信道竞争应答和重传等消耗，真正能被应⽤所利⽤的速率可能不⾜100Kb/s，并且余下的速率可能要被邻近多个节点和同⼀个节点的多个应⽤所⽠分，因此不适合做视频之类事情。
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无线传感器网络（Zigbee）网关的的通信协议网关是通过串口与PC 机相连的。
PC 机可以通过串口发送采集命令和收集采集数据,为了能有效管理这些数据,需要执行统一的数据通信格式。
下面介绍该系统中所使用的通用数据格式。
每一帧数据都采用相同的帧长度,且都带有帧头、数据和帧尾。
具体格式如下:
如上所示,每一帧数据的长度都是32字节。
除帧头和帧尾,每一帧数据都由命令头、发送地址、有效数据和校验和组成。
命令头:所执行的命令。
地址:所访问模块的长(前8字节)/短地址(后2字节)。
数据:传送各个参数、变量与返回值及各种需要突发发送的数据。
校验和:从命令头到数据尾的加和校验,用于确定数据正确与否。
注:命令头、地址的长地址部分和数据都采用ASCII码。
这个系统的命令分为3种,分别为
⚬读命令R(ead):包括读各个传感器或网络状态命令。
⚬测试命令T(est):测试LED、BEEP或电池寿命命令。
⚬扩展板命令E(xtend):控制和读扩展板命令。
下面介绍具体命令格式。
1.读命令
1) RAS
RAS(ReadallSensor):读传感器。
RAS具体格式如下:
需要加入地址和数据——地址:传感器模块地址;数据:GM***/WD***。
传感器种类包括光敏:GM;温度:WD;可调电位器:AD。
(1)读取成功返回格式如下:
地址:加入传感器模块地址。
数据:传感器+ 测量值(ASSII码)。
其中光敏:GM+ * * * (3 字节ASII 码);温度:WD +***(3字节ASII码);可调电位器:AD+*** (3字节ASII 码)。
(2)读取失败返回格式如下:
2) RND
RND:无线网络发现。
RND 具体格式如下:
需要加入地址和数据———地址:无;数据:无,只需要命令头。
(1)读取成功返回格式如下:
返回网络中节点的性质:RFD(终端节点)/ROU(路由器)+地址+第几个。
例如:如果返回第1个RFD 节点,则数据段为RFD01。
具体格式如下：
(2)读取成功结束格式如下:
2.测试命令
1) TLD
TLD:测试传感器LED 灯。
TLD 具体格式如下:
需要加入的地址和数据——地址:传感器节点地址;数据:控制数据。
数据:C(控制亮灭)+D+LED 号(3/4)+X(X=0 灭,X=1 亮);T(LED 闪烁)+D+LED 号(3/4)+X(X=0灭,X=1闪烁)。
返回格式:返回格式与发送格式相同,只是数据有变化。
(1)测试成功:返回数据为OK。
具体格式如下:
(2)测试失败:返回数据为E0。
具体格式如下:
2) TBL
TBL:传感器电池寿命。
TBL 具体格式如下:
需要加入的地址和数据———地址:传感器模块编号;数据:无。
(1)读取成功返回格式如下:
地址:被测传感器模块的地址。
数据:电压(3字节ASII码,精确到0.1V,例如3.2V)。
(2)读取失败返回格式如下:
3) TBE
TBE:BEEP测试。
TBE 具体格式如下:
需要加入的地址和数据———地址:传感器模块地址;数据:1为发声,0为不发声。
(1)测试成功返回格式如下:
地址:传感器模块地址。
数据:OK。
(2)测试失败返回格式如下:
例如:如果想读取网络内某个节点的WD 传感器,只需往网关发送一帧
命令即可,网关会通过无线访问该节点,然后节点从无线返回该节点
温度值给网关,网关再从串口以同样的数据格式返回此节点的温度值。
具体格式如下:
①首先PC 从串口发送此命令到网关:
②如果网关读取成功,则将多串口返回数据:
以上表示读取物理地址为00000001(ASCII码)的节点的温度传感器,节点返回的温度值为25 ℃。
(3)如果读取失败,则返回格式如下:。