ARM中使用ZIGBEE协议 Tel:13945671460 eMail:gaofeng@hit.edu.cn

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Zig-Zag 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。

ZigBee概述 ZigBee技术发展历程 ZigBee的前身是1998年由INTEL、IBM等产业巨头发起的“HomeRFLite”技术。 2000年12月成立了工作小组起草IEEE 802.15.4标准 Zigbee联盟成立于2001年8月。2002年下半年，英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布加盟“Zigbee联盟”，以研发名为“Zigbee”的下一代无线通信标准，这一事件成为该项技术发展过程中的里程碑。 2004年12月ZigBee1.0标准(又称为ZigBee2004)敲定，这使得ZigBee有了自己的发展基本标准。 2005年9月公布ZigBee1.0标准并提供下载。在这一年里，华为技术有限公司和IBM公司加入了ZigBee联盟。但是基于该版本的应用很少，与后面的版本也不兼容。 2006年12月进行标准修订，推出ZigBee1.1版(又称为ZigBee2006)。该协议虽然命名为ZigBee1.1，但是与ZigBee1.0版是不兼容的。 2007年10月完成再次修订(称为ZigBee2007/PRO)。能够兼容之前的ZigBee2006版本，并且加入了ZibgeePRO部分，此时ZigBee联盟更加专注于以下三个方面： 家庭自动化(Home Automation；HA)； 建筑/商业大楼自动化(Building Automation；BA)； 先进抄表基础建设(Advanced Meter Infrastructure；AMI)；

ZigBee概述 ZigBee概述 ZigBee 是一种开放式的基于IEEE 802.15.4协议的无线个人局域网。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。 ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。早期也被称为 “HomeRF Lite”、“RF- EasyLink”或“fireFly”无线电技术，目前统称为ZigBee技术。

ZigBee概述 ZigBee技术特点： 低功耗 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功耗低，因此ZigBee设备非常省电。据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间。 低成本 由于ZigBee模块的复杂度不高，ZigBee协议免专利费，再加之使用的频段无需付费，所以它的成本较低。 时延短 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。 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, 一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络, 而且网络组成 灵活。网状结构的ZigBee网络中可有65000多个节点。

ZigBee概述 ZigBee技术特点： 可靠 安全 采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式, 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可进行重发。 安全 ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证, 采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

ZigBee概述 ZigBee和其他两大主要无线网络科技的比较

ZigBee技术体系 ZigBee设备类型 1. ZigBee协调器（Coordinator） 2. ZigBee路由器（Router） 3. ZigBee终端设备（End-device） 一个Zigbee网络由一个协调器节点、多个 路由器和多个终端设备节点组成。

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技术体系 ZigBee路由器（Router） 它执行的功能包括允许其它设备加入这个网络， 跳跃路由，辅助子树下电池供电终端的通信。通 常,路由器全时间处在活动状态,因此为主供电。 但是在树状拓扑中,允许路由器操作周期运行,因 此这个情况下允许路由器电池供电.。

ZigBee技术体系 ZigBee终端设备（End-device） 一个终端设备对于维护这个网络设备没有具体的 责任,所以它可以睡眠和唤配，看它自己的选择。 因此它能作为电池供电节点。

ZigBee技术体系 ZigBee网络拓扑 ZigBee支持三种自组织无线网络类型，即星型结 构、网状结构(Mesh)和簇状结构(ClusterTree)， 特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统 可靠性。

ZigBee技术体系 网状型 星型 簇状型 网络协调器 全功能设备(FFD,Router):可以支持任何一种拓扑结构，可以作为网络协商者和普通协商者，并且可以和任何一种设备进行通信 精简功能设备(RFD):只支持星型结构，不能成为任何协商者，可以和网络协商者进行通信，实现简单。 簇状型

ZigBee技术体系 设备类型 拓扑类型 是否成为协调器 通话对象 全功能设备 星型、树状、网状 可以 与任何ZigBee设备通话 简化功能设备 星型 不可以 与协调器、路由器通话，不能与终端设备通话

ZigBee技术体系 ZigBee网状（MESH）网络

ZigBee技术体系 1.Mesh是一种特殊的、按接力方式传输的点对点的网络结构，其路由可自动建立和维护。 2.通过以上ZigBee Mesh结构图可以得知，一个ZigBee网络只有一个网络协调器，但可以有若干个路由器。 3.协调器负责整个网络的建网，同时它也可作为与其它类型网络的通讯节点（网关）。 4.构成协调器和路由器的器件必须是全功能器件（FFD），而构成终端设备的器件可以是全功能器件，也可是简约功能器件（RFD).

ZigBee技术体系 ZigBee采用的路由算法 ZigBee采用按需路由算法AODV，在节能和网络性能上都有着很大的优势。 当链路断开时，AODV会通知受影响的节点，从而使这些节点能被确认为无效路由。AODV允许移动节点响应链路的破损情况，并以一种及时的方式更新网络拓扑。AODV操作是无还回的，并避免了当Adhoc网络拓扑变化时快速收敛的无限计算问题（特别是当一个节点进入网络时）。

ZigBee技术体系 ZigBee协议架构 ZigBee协议由应用层、网络层、数据链路 层和物理层组成。网络层以上协议由Zig- Bee联盟制定，IEEE802.15.4负责物理层和 链路层标准。

ZigBee技术体系 ZigBee协议栈模型

ZigBee技术体系 物理层功能： 1. 激活和休眠射频收发器； 2. 信道能量检测（energy detect）； 3. 检测接收数据包的链路质量指示（link quality indication , LQI）； 4. 空闲信道评估（clear channel assessment, CCA）； 5. 收发数据。

ZigBee技术体系 数据链路层功能： 1. 协调器产生并发送信标帧，普通设备根据协调器 的信标帧与协议器同步； 2. 支持PAN网络的关联（association）和取消关联 （disassociation）操作； 3. 支持无线信道通信安全； 4. 使用CSMA-CA机制访问信道； 5. 支持时槽保障（guaranteed time slot, GTS） 机制； 6. 支持不同设备的MAC层间可靠传输。

ZigBee技术体系 网络层功能： 1.ZigBee网络层的主要功能就是提供一些必要的函数，确保ZIgBee的MAC层（IEEE 802.15.4-2003）正常工作，并且为应用层提供合适的服务接口。为了向应用层提供其接口，网络层提供了两个必须的功能服务实体，它们分别为数据服务实体和管理服务实体。 2.网络层数据实体（NLDE）通过网络层数据服务实体服务接入点（NLDE-SAP）提供数据传输服务；

ZigBee应用领域 ZigBee适应的应用场合 工业、农业和商业 消费电子 PC 机的 外围设备 个人 健康监护 低速无线设备 玩具和游戏 · TV VCR DVD CD · 监视 传感器 自动化 控制 工业、农业和商业 消费电子 PC 机的 外围设备 · 鼠标 键盘 操作杆 个人 健康监护 低速无线设备 · 监视 诊断 传感器 · 保安 HVAC 照明 门禁 玩具和游戏 · 玩具 游戏器具 家庭 自动化

ZigBee应用领域 ZigBee技术的主要应用领域 消费性电子设备 家庭和楼宇自动化设备 工业控制装置 农业自动化 电脑外设 医用传感器 玩具和游戏机等设备 支持小范围的基于无线通信的控制和自动化等领域

ZigBee应用领域 结合ZigBee和GPRS的无线数据传输网络

ZigBee应用领域 基于ZigBee技术的管道监测无线数据传输网络

ZigBee应用领域 基于ZigBee技术的无线三表远程抄表系统

ZigBee应用领域 基于ZigBee技术的水文水利监测无线数据传输网络 采用MESH网状网络结构，保证数据传输的可靠性 ZIGBEE中心节点数据通过GPRS/CDMA或ADSL上传到监测中心

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