（精品）zigbee技术及应用

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1、ZigBee技术及应用1、ZigBee技术简介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。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。ZigBee协定层从下到上分别为实体层（PHY）、媒体存取层（MAC）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。网络装置的角色可分为ZigBeeCoor

2、dinator、ZigBeeRouter、ZigBeeEndDevice等三种。2、ZigBee的网络结构ZigBee可以构建一个由多达数万个无UCLAMP0511T.TCT线节点组成的无线传感网络，每个节点类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，实现相互间通信。ZigBee支持3种静态和动态的自组织无线网络拓扑结构：星形、网状(Mesh)和混合型。星形网用一个功能强大的主器件，即全功能设备FFD(FullFunctionalDevice)作为网络的中心，负责协调全网的工作。网状网适合用对网络要求更

3、复杂的情况。网络中的每一个FFD同时可作为路由器，根据AdHoc网络路由协议优化最短和最可靠的路径，从而减小了功耗，节约了成本，并具有高度动态的拓扑结构和自组织、自维护功能。混合网中，终端节点采集的信息首先传到同一子网内的协词点，再通过网关节点上传到上一层网络的PAN协调点。混合网都适用于覆盖范围较大的网络。3种拓扑结构如图1所示。图1三种拓扑结构图1(a)、(b)、(c)中，黑色五角星代表网络协调器，黑色实心圆代表全功能设备，黑色十字星代表简化功能设备。第5页共5页3.zigbee网络设备类型Zig

4、Bee网络中的设备有3种类型：网络协调器(Coordinator)、全功能设备(FFD)和简化功能设备(RFD)。   网络协调器(Coordinator)：包含所有的网络消息，是网络中各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)：可以担任网络协调器，形成网络，让其他的FFD或是简化功能设备(RFD)连接，FFD具备控制器的功能，可以和网络中的任何一种设备进行通信

5、，可提供信息双向传输。全功能设备附带由标准指定的全部IEEE802.15.4功能和所有特征；具有更多的存储器、计算能力可使其在空闲时起网络路由器作用；也能用于终端设备；支持任何一种拓扑结构。   简化功能设备(RFD)只能传送信息给FFD或从FFD接收信息。简化功能设备附带有限的功能来控制成本和复杂性；在网络中通常用于终端设备；只支持星形结构；不能成为协调嚣。一个ZigBee网络的形成，必须由FFD率先担任网络协调器，由协调器进行扫描搜索以发现一个未用的最佳信道来建立网络；再让其他的FFD或是RFD加

6、入这个网络，事实上，人们可根据装置在网络中的角色和功能，预先对装置编制好程序。如协调器的功能是通过扫描搜索，以发现一个未用的信道来组建一个网络；路由器（一个网络中的Mesh装置）的功能是通过扫描搜索，以发现一个激活的信道并将其连接，~然后允许其他装置连接；而末端装置的功能总是试图连接到一个已存在的网络。4、ZigBee技术的特点Zigbee技术具有功耗低数据传输可靠、网络容量大、兼容性好、安全性高等特点。(1)第5页共5页功耗低：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

7、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

8、命甚至可以超过10年。(2)数据传输可靠：ZigBee的媒体接入控制层（MAC层）采用talk-when-ready的碰撞避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下，当有数据传送需求时则立刻传送，发送的每个数据包都必须等待接收方的确认信息，并进行确认信息回复，若没有得到确认信息的回复就表示发生了碰撞，将再传一次，采用这种方法可以提高系统信息传输的可靠性。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。同时ZigBee针对时延敏感的