zigbee网络体系结构

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zigbee协议规范

zigbee协议规范ZigBee是一种低功耗、低成本、无线网络通信协议，旨在为物联网设备提供高效的通信方式。

它基于IEEE 802.15.4标准，并使用了一套自己的通信协议规范。

本文将介绍ZigBee协议规范的主要内容及其在物联网领域的应用。

一、ZigBee协议框架ZigBee协议规范采用分层架构，包括应用层、网络层、MAC层和物理层。

应用层负责定义设备之间的应用通信协议，网络层处理设备之间的路由和组网，MAC层管理设备之间的访问和数据传输，物理层负责无线信号的调制和解调。

二、ZigBee网络拓扑结构ZigBee支持多种网络拓扑结构，包括星型、网状、集群树型等。

星型拓扑结构是最简单的，以一个协调器为中心，与多个终端设备直接通信。

网状拓扑结构允许多个设备之间进行直接通信，具有自组织和自修复的能力。

集群树型拓扑结构是一种分层的网络结构，能够实现更高效的数据传输和路由选择。

三、ZigBee通信协议ZigBee协议规范定义了一组通信协议，包括应用层协议、网络层协议、MAC层协议和物理层协议。

其中，应用层协议提供了设备之间的应用通信接口，可根据不同的应用需求进行自定义；网络层协议负责路由选择和组网管理，实现了多跳传输和自动路由；MAC层协议管理设备之间的通信时间和频率，以实现低功耗和高效通信；物理层协议定义了无线信号的调制和解调方式，包括频率、带宽和调制类型等。

四、ZigBee应用领域ZigBee协议规范广泛应用于物联网领域，包括家庭自动化、智能城市、工业控制和农业监测等。

在家庭自动化中，ZigBee可以连接家庭中的各种设备，如灯光、门窗、温度传感器等，实现智能化的控制和管理。

在智能城市中，ZigBee可以应用于智能交通、环境监测和智能能源管理等领域，提高城市的管理效率和生活质量。

在工业控制中，ZigBee可以实现设备之间的无线通信和监测，提高生产效率和安全性。

在农业监测中，ZigBee可以应用于土壤湿度、气象信息等数据的采集和传输，为农业生产提供便利。

《Zigbee技术》课件

《Zigbee技术》PPT课件
Zigbee技术是一种低功耗、低成本、短距离无线通信技术，广泛应用于物联网领域。了解Zigbee技术的基本概念和应用场景是进一步学习和掌握该技术的关键。
什么是Zigbee
Zigbee是一种面向小范围、低速率的无线网络通信技术。它基于IEEE 802.15.4标准，采用低功耗、低数据传输率和短距离通信的方式，适用于智能家居、工业控制、传感器网络等领域。
Zigbee协议栈分为应用层、网络层、MAC层和物理层，每一层都有具体的功能和协议，实现高效的数据传输和网络管理。
Zigbee协议的各层功能
应用层负责应用程序的交互，网络层处理路由和信道管理，MAC层进行低功耗通信控制，物理层负责信号调制和解调。
Zigbee芯片
• Zigbee芯片的分类包括片上系统（SoC）和模块化芯片 • 常用的Zigbee芯片厂家有Texas Instruments、NXP Semiconductors和
Zigbee未来的发展
• 成立于2002年的Zigbee联盟致力于推动Zigbee技术的发展和标准化 • Zigbee的未来趋势包括更广泛的应用领域、更高的性能、更强的兼容性和更丰富的生态系统
Zigbee与其他无线技术的对比
Zigbee与Wi-Fi、蓝牙和Z-wave的区别
Zigbee、Wi-Fi、蓝牙和Z-wave等无线技术各有特点，适用于不同的应用场景，比如Zigbee适合物联网、Wi-Fi适合高速数据传输。
Zigbee的优点和劣势
Zigbee的优点包括低功耗、可靠性高、成本低等，劣势包括数据传输速率相对较低和通信距离受限。
Silicon Labs等
Zigbee应用
Zigbee在智能家居的应用

ZigBee协议架构

ZigBee协议架构ZigBee协议是一种低功耗、近距离无线通信协议，主要应用在无线传感器网络（WSN）中。

它是由ZigBee联盟（ZigBee Alliance）所定义和推广的，旨在为物联网设备之间的通信提供一个标准化的解决方案。

本文将介绍ZigBee协议的架构和其主要组件，以及在物联网应用中的应用场景。

一、ZigBee协议架构概述ZigBee协议采用了分层的架构，以便于各个组件的模块化和扩展性。

ZigBee协议架构一般可分为两个主要层次：应用层和网络层。

下面将详细介绍每个层次的主要组件和功能。

1. 应用层应用层是ZigBee协议栈的顶层，负责实现各种应用的功能。

它可以与不同类型的传感器和执行器进行通信，并执行各种任务，如数据采集、控制和管理等。

应用层使用ZigBee Cluster Library（ZCL）定义了一系列的应用框架和应用集群，以便开发人员可以方便地构建自己的应用。

2. 网络层网络层是ZigBee协议栈的中间层，负责实现节点之间的通信和路由功能。

它使用ZigBee网络堆栈协议（ZigBee Network Stack Protocol）来处理数据包的发送和接收，以及路由选择和网络管理等功能。

网络层的核心组件包括ZigBee协调器（ZigBee Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。

二、ZigBee协议架构组件1. ZigBee协调器ZigBee协调器是在ZigBee网络中的关键组件，它负责启动和管理整个网络，以及分配网络地址和加密密钥等。

协调器可以与多个路由器和终端设备建立连接，并通过网络层协议进行数据传输和路由选择。

此外，协调器还负责处理网络中的任何故障或冲突，并重新分配资源以保持网络的可靠性和稳定性。

2. 路由器路由器是ZigBee网络中的中间节点，它负责转发数据包并实现网络层的路由选择功能。

路由器可以与其他路由器和终端设备建立连接，并通过网络层协议将数据包从源节点传输到目标节点。

ZigBee技术的网络拓扑结构

ZigBee技术的网络拓扑结构0000星型拓扑网络结构有一个叫做PAN主协调器的中央控制器和多个从设备组成，主协调器必须为一个完整功能的设备，从设备既可为完整功能设备也可为简化功能设备，在实际应用中，应根据具体应用情况，采用不同功能的设备，合理的构造通信网络。

在网络通信中，通常将这些设备分为起始设备或者终端设备，PAN主协调器既可作为起始设备、终端设备，也可以作为路由器，它是PAN网络的主要控制器。

在任何一个拓扑网络上，所有设备都有唯一的64位长地址码，该地址码可以在PAN中用于直接通信，或者当设备发起连接时，可以将其转变为16位的短地址码分配给PAN设备，因此，在设备发起连接时，应采用64位的长地址码，只有在连接成功后，系统分配了PAN的标识符后，才能采用16位的短地址进行连接，因此，短地址吗是一个相对地址码，长地址码是一个绝对地址码。

在ZigBee技术应用中，PAN主协调器是主要的耗能设备，而其他从设备均采用电池供电，ZigBee技术的星型拓扑结构通常在家庭自动化、PC外围设备、玩具、游戏以及个人健康检查等方面得到应用。

对等的拓扑网络机构中，同样也存在一个PAN主设备，但该网络不同于星型拓扑网络结构，在该网络中的任何一个设备只要是在它的通信范围内，就可以和其它设备进行通信。

对等拓扑网络结构能够构成较为复杂的网络结构，例如，网孔拓扑网络结构，这种对等拓扑网络结构在工业监测和控制、无线传感器网路偶、供应物资跟踪、农业智能化，以及安全监控等方面都有广泛的应用。

一个对等网络的路由协议可以是基于Adhoc技术的，也可以是自组织式的和自恢复的，并且，在网络中各个设备之间发送消息时，可通过多个中间设备中继的方式进行传输，即通常称为多跳的传输方式，以增大网络的覆盖范围。

其中，组网的路由协议，在ZigBee网络层中没有给出，这样为用户的使用提供了更为灵活的组网方式。

无论是星型拓扑结构，还是对对等拓扑网络结构，每个独立的PAN都有一个唯一的标识符，利用该PAN标识符，可采用16位的短地址码进行网络设备间的通信，并且可激活PAN网络设备间的通信。

zigbee 原理

zigbee 原理
Zigbee是一种无线通信协议，专门用于低功耗、短距离通信。

它基于IEEE 802.15.4标准，并且通过射频通信进行数据传输。

Zigbee的原理如下：
1. 网络拓扑：Zigbee网络由一个或多个设备组成，这些设备可以是传感器、控制器、终端设备等。

这些设备按照不同的拓扑结构组成网络，常见的拓扑结构包括星型、网状和树状结构。

2. 节点角色：在Zigbee网络中，不同的设备扮演不同的角色。

其中，协调器（Coordinator）是网络的核心，负责管理网络节
点和协调通信。

路由器（Router）用于转发数据，扩展网络范围。

终端设备（End Device）通常是最简单的设备，用于与其
他设备进行通信。

3. 数据通信：Zigbee使用无线射频通信方式，在2.4GHz频段
进行数据传输。

通信过程中，设备通过发送和接收数据帧进行交互。

数据帧中包含了一些必要的信息，如发送者、接收者、数据内容等。

4. 网络组建：Zigbee网络的组建过程通常包括扫描、加入和路由等步骤。

设备首先进行扫描，查找网络中可用的节点。

然后，设备可以加入到网络中，成为网络的一部分。

路由器设备可以通过建立多个路径，实现节点之间的数据传输。

5. 低功耗设计：Zigbee在设计上非常注重低功耗，以满足无线传感器网络的需求。

设备可以进入睡眠模式以节省能源，并且
可以通过唤醒信号来重新激活。

总的来说，Zigbee的原理是基于低功耗、短距离的无线通信，通过网络拓扑、节点角色、数据通信和低功耗设计等要素，实现设备之间的数据传输和协作。

zigbee技术

紫蜂是一种无线连接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、 20kbit/s和40kbit/s的传输速率。 • ZigBee是一种开放的协议，物理层（PHY）和 MAC层则采用了IEEE 802.15.4标准，而其他上层则由ZigBee联盟自己定义。其主要特点如下：
1．信道选择(channel select)； 2．信道能量监测(energy detect)； 3．空闲信道评估(clear channel assessment)： 4．无线信道收发数据(PHY Protocol Data Unit)； 5．接收包链路质量检测；
2.物理层协议规范

ZigBee采用了扩频通信技术，在2．4GHZ频带上使用偏移正交相移键控调制法(Offset Quadrature Phase Shift Keying，OQPSK)，而在868／915MHZ频带使用二进制移相键控调制法(Binary Phase Shift Keying，BPSK)。

与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，紫蜂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，而每个紫蜂网络 “基站”却不到1000元人民币。
ZigBee技术特点

ZigBee技术特点
（1）低功耗。ZigBee网络结点设备工作周期较短、收发信息功率低，降低帧开销以及实行严格的功率管理机制来降低设备的功耗，并且采用了休眠模式。（2）传输可靠，抗干扰强。采用DSSS直接序列扩频技术，以化整为零的方式将一个信号分为多个信号，抗干扰性强。 ZigBee采用了载波侦听多址/冲突避免 (CSMA/CA) 的信道接入方式和完全握手协议。MAC 层采用了回复确认的数据传输机制，提高了可靠性。（3）低成本。由于ZigBee协议栈设计简练，因此，它的研发成本相对较低。通信模块在2美元左右，蓝牙模块在8美元左右。

zigbee工作原理

zigbee工作原理Zigbee工作原理。

Zigbee是一种用于无线通信的低功耗、短距离、低速率的通信技术，它在物联网和传感器网络中得到了广泛的应用。

Zigbee的工作原理主要包括网络拓扑结构、通信原理和协议栈等方面。

下面将对Zigbee的工作原理进行详细介绍。

首先，Zigbee的网络拓扑结构分为星型结构、网状结构和混合结构三种。

在星型结构中，所有的设备都直接连接到一个集中控制器，适用于设备数量较少、通信距离较近的场景；在网状结构中，设备之间可以相互通信，适用于设备数量较多、通信距离较远的场景；混合结构则是星型结构和网状结构的结合，可以根据实际情况进行灵活配置。

其次，Zigbee的通信原理是基于IEEE 802.15.4标准的，工作在2.4GHz频段，具有低功耗、低速率和短距离的特点。

Zigbee采用了直接序列扩频（DSSS）调制技术和短数据帧结构，能够在干扰环境下保持较好的通信质量。

此外，Zigbee还采用了CSMA/CA（载波监听多点接入/碰撞避免）机制来提高通信的可靠性和稳定性。

再次，Zigbee的协议栈包括物理层、MAC层、网络层和应用层四个部分。

物理层负责无线信号的调制解调和射频传输，MAC层负责数据的帧格式、接入机制和能耗管理，网络层负责路由选择和网络管理，应用层则负责定义具体的应用协议和数据格式。

这四个部分共同组成了Zigbee的通信协议栈，保证了Zigbee设备之间的正常通信和数据交换。

总的来说，Zigbee作为一种低功耗、短距离、低速率的无线通信技术，具有灵活的网络拓扑结构、稳定的通信原理和完善的协议栈，适用于物联网和传感器网络等领域。

通过对Zigbee的工作原理进行深入了解，可以更好地应用和优化Zigbee 技术，推动物联网和智能化领域的发展。

数字电子技术基础ZigBee无线网络习题详解

数字电子技术基础ZigBee无线网络习题详解ZigBee是一种低功耗的无线网络通信技术，广泛应用于物联网领域。

在数字电子技术基础课程中，学习者需要通过习题来加深对ZigBee无线网络的理解。

本文将对一些常见的ZigBee无线网络习题进行详细解析，并提供解题思路，帮助读者更好地掌握这一知识点。

1. ZigBee网络拓扑结构是怎样的？ZigBee网络通常采用星型或网状拓扑结构。

在星型拓扑中，一个协调器（Coordinator）作为网络的核心，其他设备（End Device）通过无线信道与协调器进行通信。

而在网状拓扑中，各个设备可以相互通信，数据可以通过多个路径传输，提高了网络的灵活性和可靠性。

2. ZigBee网络中的协调器和终端设备有何区别？协调器是ZigBee网络中的主节点，负责协调网络中其他终端设备的通信。

协调器具有更高的处理能力和更大的存储容量，可以管理网络的路由和安全等功能。

终端设备是协调器下属的节点，主要用于采集传感器数据或控制执行器。

终端设备的处理能力较弱，通常会进入睡眠模式以节省能源。

3. 什么是ZigBee的传输层协议？ZigBee的传输层协议是ZigBee网络协议栈中的一部分，主要负责实现数据的可靠传输和路由选择功能。

它将应用层数据划分为小的数据单元，并在发送端添加必要的校验码和序列号等信息，以确保数据的完整性和准确性。

4. 如何实现ZigBee网络中的路由选择？在ZigBee网络中，路由选择是通过指定协调器和终端设备之间的关系来实现的。

每个设备都可以与多个邻居设备建立连接，并通过这些连接来传输数据。

当一条路径不可用时，路由选择协议可以自动选择备用路径进行数据传输，提高了网络的鲁棒性。

5. ZigBee网络如何保证数据传输的可靠性？ZigBee网络通过重传和确认机制来保证数据传输的可靠性。

发送端在发送数据后，会等待接收端的确认，并根据确认情况进行重传操作。

如果未收到确认或收到的数据出错，发送端将重新发送数据，直到收到正确的确认为止。

Zigbee网络

Zigbee网络优点：1）低功耗：在非工作状态下，ZigBee 节点会处于休眠模式，耗能很低，两节五号干电池可以支持一个节点工作 6-24 个月，甚至更久；在工作模式下，由于ZigBee 技术的数据传输速率低，传输的数据量很小，因此信号作用的时间很短。

再加上设备的休眠激活、搜索和信道接入时延都比较短，这使得 ZigBee 节点更加省电[1]。

2）延时短：ZigBee 的响应速度很快，通信时从休眠状态转换到激活的时延都非常短，一般只需 15ms，节点连接进入网络所需要的时间仅为 30ms，进一步减少了能源消耗[2]。

3）低成本：因为ZigBee网络的数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了硬件开发成本，并且 ZigBee 协议免收专利费用和免执照频段[2]。

4）安全性高：ZigBee 提供了数据完整性检查和鉴权功能，在数据传输中提供了三级安全性。

第一级实际是无安全方式，对于某种应用，如果安全并不重要或者上层已经提供足够的安全保护，器件就可以选择这种方式来转移数据。

对于第二级安全级别，器件可以使用接入控制清单(ACL)来防止非法器件获取数据，在这一级不采取加密措施。

第三级安全级别在数据转移中采用属于高级加密标准(AES)的对称密码。

AES可以用来保护数据净荷(一帧中传输的用户数据部分)和防止攻击者冒充合法器件[3]。

5）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，网络构成灵活，在一个单独的 ZigBee 网络内可以支持超过 65000 个ZigBee网络节点[2]。

6）免执照频率：ZigBee 技术有三种传输频率段，分别为 868MHz（欧洲1个信道，数据传输速率为20kb/s），915MHz（美国10个信道,数据传输速率为40kb/s）和2.4GHz（16个信道,全球统一无需申请的ISM频段,有助于ZigBee设备的推广和生产成本的降低）频率段为全球免费使用频段，传输速率达到250KB/s。

zigbee相关知识点

Zigbee相关知识点介绍Zigbee是一种低功耗的、短距离通信协议，被广泛应用于物联网领域。

它基于IEEE 802.15.4标准，具有自组网、低功耗和安全性等特点。

本文将介绍Zigbee的相关知识点，让我们一起来了解一下吧！1. Zigbee网络拓扑结构Zigbee网络采用了星型、网状和混合型等多种拓扑结构。

其中，星型拓扑是最简单的一种，由一个集中器（Coordinator）和多个终端设备组成，所有通信都通过集中器进行。

网状拓扑则允许设备之间直接通信，具有更高的可靠性和扩展性。

混合型拓扑则是星型和网状拓扑的结合，能够满足不同应用场景的需求。

2. Zigbee通信协议栈Zigbee通信协议栈包括物理层、MAC层、网络层和应用层。

物理层负责无线信号的发送和接收，MAC层处理数据包的传输和接收，网络层负责路由和组网，应用层则定义了不同应用场景下的具体协议。

3. Zigbee设备类型Zigbee设备可以分为三类：协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。

协调器是网络的核心，负责管理整个网络；路由器负责中继数据包和扩展网络覆盖范围；终端设备是最简单的设备，通常用于传感器和执行器等简单应用中。

4. Zigbee网络组网过程Zigbee网络的组网过程包括设备加入网络、设备发现、设备配置和网络优化等步骤。

首先，设备通过协调器加入网络，然后进行设备发现，找到附近的邻居设备。

接下来，设备需要进行配置，包括分配独立的网络地址、选择频道和设置传输速率等。

最后，网络需要进行优化，包括路由表的维护和能量管理等。

5. Zigbee应用场景Zigbee在物联网领域有广泛的应用场景，如智能家居、工业自动化和智能农业等。

在智能家居中，Zigbee可用于智能灯光控制、智能门锁和温湿度传感器等。

在工业自动化中，Zigbee可用于无线传感器网络和远程监测等。

在智能农业中，Zigbee可用于土壤湿度监测和灌溉控制等。

ZigBee协议

ZigBee协议协议名称：ZigBee协议协议背景：ZigBee是一种低功耗、短距离、低速率的无线通信协议，主要用于物联网设备之间的通信。

它基于IEEE 802.15.4标准，并由ZigBee联盟制定和管理。

ZigBee协议广泛应用于家庭自动化、智能能源管理、工业控制等领域。

协议目的：本协议旨在规范ZigBee协议的使用和实施，确保不同厂商生产的ZigBee设备之间能够互联互通，实现无缝的物联网通信。

协议内容：1. ZigBee网络拓扑结构1.1 网络类型：支持星型、网状和混合型网络结构。

1.2 网络节点：定义协调器、路由器和终端设备三种类型的节点，并规定它们的功能和特性。

1.3 网络层次：定义网络的层次结构，包括协调器级别、路由器级别和终端设备级别。

2. ZigBee协议栈2.1 物理层：定义ZigBee的物理层规范，包括频率、调制方式和传输速率等参数。

2.2 MAC层：定义ZigBee的媒体访问控制层规范，包括帧格式、帧类型和帧交互过程等。

2.3 网络层：定义ZigBee的网络层规范，包括路由选择算法、网络拓扑管理和地址分配等。

2.4 应用层：定义ZigBee的应用层规范，包括应用对象、应用框架和应用服务等。

3. ZigBee设备和服务3.1 设备标识：定义ZigBee设备的唯一标识符，包括设备类型、设备ID和设备描述等信息。

3.2 服务接口：定义ZigBee设备的服务接口规范，包括服务对象、服务操作和服务参数等。

3.3 设备发现：定义ZigBee设备之间的发现机制，包括主动发现和被动发现两种方式。

3.4 设备配置：定义ZigBee设备的配置过程，包括设备加入网络、设备离开网络和设备重置等。

4. ZigBee安全机制4.1 认证和加密：定义ZigBee设备之间的认证和加密机制，保护通信数据的机密性和完整性。

4.2 密钥管理：定义ZigBee设备的密钥管理规范，包括密钥生成、密钥分发和密钥更新等。

ZigBee协议简介

ZigBee协议简介一、ZigBee协议体系结构ZigBee协议基于IEEE802.15.4标准，由IEEE802.15.4和ZigBee联盟共同制定。

ZigBee协议栈由物理层（PHY）、媒体介质访问层（MAC）、网络层（NWK）和应用层（APL）共4层构成，其中PHY层和MAC层由IEEE802.15.4标准工作组制订，而NWK层和APL层由ZigBee联盟自行制订。

每一层都完成其各自特定的任务并且向上一层提供服务，数据服务实体主要负责数据传输服务，管理服务实体则主要负责所有的其他管理服务。

每个服务实体为其上层提供需要的接口都是通过其相应的服务接入点（SAP）实现的，每个SAP所对应的功能通过服务原语来完成，且每个SAP支持许多种不同的服务原语。

ZigBee协议体系结构如图2.1所示：IEEE802.15.4制定终端制造商制定ZigBee联盟制定各层接口图2.1 ZigBee协议体系结构图1物理层（PHY）物理层定义了物理无线信道和MAC 层之间的接口，提供三种不同的通信频段：868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2400MHz-24835MHz，以及1个、10个以及16个不同的信道。

物理层提供两种服务：物理层数据服务（PD）和物理层管理服务（PLME）。

通过无线信道的发送和接收以及物理层协议数据单元（PPDU）来实现物理层数据服务。

PLME主要通过调用物理层管理功能函数来提供管理和服务，其中物理层数据服务接入点（PD-SAP）给MAC层提供数据服务接口，而物理层管理实体服务接入点（PLME-SAP）给MAC层提供管理服务接口。

驱动程序为物理层提供的接口是无线射频服务接入点（RF-SAP），从外界接收到数据包后，从物理层中提取信息并通过PD-SAP上传给上层协议。

物理层结构及接口示意图如图2.2所示。

图2.2 物理层结构及接口示意图物理层的主要功能包括：1)ZigBee系统的启动和关闭；2)当前信道的能量检测；3)链路质量信息；4)信道评估与选择；5)传输和接收数据。

ZigBee协议架构

根据应用和市场需要定义了 ZigBee 协议的分层架构，其协议的体系结构如图1 所示，其中物理层(physical layer ，PHY 和媒介访问控制层(mediumaccess controlsub-layer,MAC )是由IEEE802.15.4-2003 标准定义的，在这个底层协议的基础上ZigBee 联盟定义了网络层(network layer,PHY )和应用层(application layer,APL)架构.PM SAP ~ 物耳昙86^15MH/图1 zigbee协议栈体系结构物理层规范物理层定义了它与MAC 层之间的两个接口：数据服务接口 PD-SAP 和管理服务接口 PLME-SAP 其中PD-SAP 接口还为物理层提供了相应的数据服务，负责从无线物理信道上收发数据，而PLME-SAP 接口同时为物理层提供相应的管理服务，用于维护一个由物理层相关数据组成的数据库。

物理层负责数据的调制、发送和接收、空闲信道评估(clear channel assessment,CCA )信道能量的监测(energy detect,ED )和链接质量指示(link quality in dication ， LQI )等。

物理层帧结构由同步头、物理层帧头和NUO APS DE^SAP146 Hz 7嬉点240 \ APSDE-SAPzno 公共捧ZifiBcc 茯命时戳(ZD0)«« • APS 安个青超ZD O」<歩 IWF<物理层有效载荷三部分组成，如表1所示。

同步头又包括32bit的前同步码和8bit的帧定界符，前同步码用来为数据收发提供码元或数据符号的同步；帧界定符用来标识同步域的结束及数据的开始。

物理层帧头包括7bit的帧长度和1bit的预留位，帧长度定义了物理层净荷的字节数。

物理层有效载荷就是MAC层的帧内容。

表一物理层帧格式媒体接入控制层规范MAC层定义了它与网络层之间的接口，包括提供给网络层的数据服务接口MLDE-SAF和管理服务接口MLME-SAJP同时提供了MAC层数据服务和MAC层管理服务。

物联网络的基本结构ZigBee网络结构ZigBee的网络中三种逻辑设备类型

1、物联网络的‎基本结构答：理论上分为‎三层，从上往下依‎次为：应用层:各种应用程‎序网络层:通过网络进‎行传输数据‎。

如INTE‎R NET感知层:信息采集设‎备及物理链‎路层。

如RFID‎，ZIGBE‎E等等2、ZigBe‎e网络结构‎答：1、物理层：物理层定义‎了物理无线‎信道和MA‎C子层之间‎的接口，提供物理层‎数据服务和‎物理层管理‎服务。

物理层数据‎服务从无线‎物理信道上‎收发数据。

物理管理服‎务维护一个‎由物理层相‎关数据组成‎的数据库。

物理层内容‎：（1） zigbe‎e的激活（2）当前信道的‎能量检测（3）接收链路服‎务质量信息‎（4） Zigbe‎e信道接入‎方式（5）信道频率选‎择（6）数据传输和‎接收。

2、网络层：ZigBe‎e协议栈的‎核心部分在‎网络层，网络层主要‎实现节电加‎入或离开网‎络、接收或抛弃‎其他节点、路由查找及‎传送数据等‎功能，支持Clu‎s ter-Tree等‎多种路由算‎法，支持星行、树形、网络拓扑结‎构3、应用层：ZigBe‎e应用层框‎架包括应用‎支持层（ASP）、zigbe‎e设备对象‎（A DO）和制造商所‎定义的应用‎对象。

应用支持层‎的功能包括‎：维持绑定表‎、在绑定的设‎备之间传送‎消息。

所谓绑定就‎是基于两台‎设备的服务‎和需求将他‎们匹配地连‎接起来。

Zigbe‎e设备对象‎的功能包括‎：定义设备在‎网络中的角‎色（如zigb‎e e协调器‎和终端设备‎），发起和响应‎绑定请求，在网络设备‎之间建立安‎全机制。

Zigbe‎e设备对象‎还负责发现‎网络中的设‎备，并且决定向‎他们提供何‎种应用服务‎。

Z igbe‎e应用层除‎了提供一些‎必要函数以‎及为网络层‎提供合适的‎服务接口外‎，一个重要的‎功能是应用‎者可在这层‎定义自己的‎应用对象。

3、ZigBe‎e的网络中‎三种逻辑设‎备类型答：一个Zig‎B ee网络‎是一个用电‎池供电设备‎的多跳步(Multi‎-hop)网络。

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结构原理

ZigBee结构原理物理层的上面是MAC层(Medium Access Layer 中间通道层），它的核心是信道接入技术，包括时分复用GTS技术和随机接入信道技术CSMA/CA。

不过ZigBee实际上并没有对时分复用GTS 技术进行相关的支持，因此我们可以暂不考虑它，而专注于CSMA/CA。

ZigBee/IEEE 802.15.4的网络所有节点都工作在同一个信道上，因此如果邻近的节点同时发送数据就有可能发生冲突。

为此MAC层采用了CSMA/CA的技术，简单来说，就是节点在发送数据之前先监听信道，如果信道空闲则可以发送数据，否则就要进行随机的退避，即延迟一段随机时间，然后再进行监听，这个退避的时间是指数增长的，但有一个最大值，即如果上一次退避之后再次监听信道忙，则退避时间要增倍，这样做的原因是如果多次监听信道都忙，有可能表明信道上的数据量大，因此让节点等待更多的时间，避免繁忙的监听。

通过这种信道接入技术，所有节点竞争共享同一个信道。

在MAC层当中还规定了两种信道接入模式，一种是信标(beacon)模式，另一种是非信标模式。

信标模式当中规定了一种“超帧”的格式，在超帧的开始发送信标帧，里面含有一些时序以及网络的信息，紧接着是竞争接入时期，在这段时间内各节点以竞争方式接入信道，再后面是非竞争接入时期，节点采用时分复用的方式接入信道，然后是非活跃时期，节点进入休眠状态，等待下一个超帧周期的开始又发送信标帧。

而非信标模式则比较灵活，节点均以竞争方式接入信道，不需要周期性的发送信标帧。

显然，在信标模式当中由于有了周期性的信标，整个网络的所有节点都能进行同步，但这种同步网络的规模不会很大。

实际上，在ZigBee当中用得更多的可能是非信标模式。

MAC层往上就属于ZigBee真正定义的部分了，我们可以参看一下ZigBee的协议栈。

底层技术，包括物理层和MAC层由IEEE 802.15.4制定，而高层的网络层、应用支持子层(APS)、应用框架(AF)、ZigBee设备对象(ZDO)和安全组件(SSP)，均由ZigBee Alliance所制定。

三种zigbee网络架构详解

三种zigbee网络架构详解zigbee作为一种短距离、低功耗、低数据传输速率的无线网络技术，它是介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案，在传感器网络等领域应用非常广泛，这得益于它强大的组网能力，可以形成星型、树型和网状网三种zigbee网络，可以根据实际项目需要来选择合适的zigbee网络结构，三种zigbee网络结构各有优势。

星形拓扑是最简单的一种拓扑形式，他包含一个Co-ordinator（协调者）节点和一系列的End Device（终端）节点。

每一个End Device 节点只能和Co-ordinator 节点进行通讯。

如果需要在两个End Device 节点之间进行通讯必须通过Co-ordinator 节点进行信息的转发。

这种拓扑形式的缺点是节点之间的数据路由只有唯一的一个路径。

Co-ordinator（协调者）有可能成为整个网络的瓶颈。

实现星形网络拓扑不需要使用zigbee 的网络层协议，因为本身IEEE 802.15.4的协议层就已经实现了星形拓扑形式，但是这需要开发者在应用层作更多的工作，包括自己处理信息的转发。

树形拓扑包括一个Co-ordinator（协调者）以及一系列的Router（路由器）和End Device （终端）节点。

Co-ordinator 连接一系列的Router 和End Device，他的子节点的Router 也可以连接一系列的Router 和End Device. 这样可以重复多个层级。

树形拓扑的结构如下图所示：需要注意的是：Co-ordinator 和Router 节点可以包含自己的子节点。

End Device 不能有自己的子节点。

有同一个父节点的节点之间称为兄弟节点有同一个祖父节点的节点之间称为堂兄弟节点树形拓扑中的通讯规则：。

ZigBee基础知识讲解

ZigBee基础知识讲解目录一、ZigBee技术概述 (2)二、ZigBee网络结构 (3)2.1 网络拓扑结构 (4)2.2 设备角色 (5)2.3 基本网络模式 (6)三、ZigBee协议栈 (7)3.1 物理层 (8)3.2 链路层 (10)3.3 网络层 (11)3.4 应用层 (12)四、ZigBee设备类型 (13)4.1 网络协调器 (14)4.2 节点设备 (15)4.3 外部设备 (17)五、ZigBee通信机制 (18)5.1 数据传输方式 (19)5.2 通信协议 (21)5.3 数据传输速率与容量 (22)六、ZigBee安全机制 (23)6.1 认证机制 (25)6.2 隐私保护 (26)6.3 安全服务与应用 (27)七、ZigBee设备配置与调试 (29)7.1 设备初始化 (30)7.2 网络参数设置 (32)7.3 设备状态监控与维护 (33)八、ZigBee应用案例分析 (35)8.1 智能家居系统 (36)8.2 工业自动化控制系统 (38)8.3 智能交通系统 (39)8.4 公共安全监测系统 (41)九、ZigBee发展趋势与挑战 (42)9.1 技术发展趋势 (44)9.2 应用前景展望 (45)9.3 面临的挑战与应对策略 (47)一、ZigBee技术概述定义与特点：ZigBee是基于IEEE 标准的无线通信技术，具有低功耗、低数据速率、低成本和可靠性的特点。

ZigBee联盟通过扩展IEEE标准，增加了网络、安全和应用层的功能。

该技术主要适用于需要长时间工作且电池寿命非常关键的应用。

应用领域：ZigBee技术广泛应用于智能家居、工业自动化、智能农业、智能交通等领域。

智能家居中的照明控制、安防系统。

网络结构：ZigBee网络主要由协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）组成。

协调器负责创建和加入网络，路由器负责路由和数据转发，终端设备则执行特定的任务。