Zigbee概述

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第1节Zigbee的产生与发展
2000年12月IEEE成立了IEEE802.15.4工作组。这个工作组将致力于定义一种提供廉价的固定、便携或移动设备使用的极低复杂度、低成本、低功耗、低速率的无线技术。ZigBee正是这种技术的商业化命名，在中国被译为"紫蜂",它与蓝牙相类似。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、距离和方向等信息。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。
　　2002年8月，ZigBee Alliance成立，由英国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组成，如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。Zigbee联盟负责制定网络及上层协议。同时，IEEE802.15.4标准也引起了其他标准化组织的注意力，比如IEEE1451工作组正在考虑在IEEE802.15.4标准基础上实现无线传感网络。
　

第2节 Zigbee的功能及其特点
ZigBee技术是一种具有统一技术标准的短距离无线通信技术。它是为低速率控制网络设计的标准无线网络协议，依据 IEEE802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通讯。这些传感器只需要很少的能量，就能以接力的方式通过无线电波将数据从一个节点传到另一个节点，从而实现在全球2.4GHz免费频带范围内的高效、低速率的通讯功能。而zigBee设备则具有能量检测和链路质量指示的功能，并采用了碰撞避免机制，以避免发送数据时产生数据冲突。在网络安全方面，ZigBee设备采用了密钥长度为128位的加密算法，对所传输的数据信息进行加密处理，从而保证了数据传输时的高可靠性和安全性。
到目前为止，ZigBee技术在国外己经在家庭网络、控制网络和手机移动终端等领域有了一定的应用，但是现在由zigBee技术构成的网络都仅限于无线个域网拓扑结构，每个接入点所能接纳的传感器的节点数远远低于协议所规定的节点数，为了达到传感器网络密集覆盖的目的，就必须进行复杂的组网，这不但增加了网络的复杂性，而且还增加了网络整体的功耗和成本，传感器节点的寿命也将降低。采用zigBee技术构建无线传感器网络将极大改变这种现状。由ZigBee技术构建的无线传感器网络具有功耗低、成本低、结构简单、体积小、性价比高、扩展简便、安全可靠等显著特点。它是由一组zigBee节点以 AdHoc方式构成的无线网络，主要采取协作方式，有效地感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息。传感器网络中的部分或全部节点都是可以移动的，传感器网络的拓扑结构也会随着节点的移动而不断发生变化。每个传感器节点都具有动态搜索、定位跟踪和恢复连接的能力。因此，这种新兴的无线传感器网络技术必将有着广泛的应用前景

Zigbee 属于无线自组网,可以依据不同的要求组成不同拓扑的网络以满足设计的需求,其拓扑类型主要是Star (星型网) 、Cluster Tree ( 树簇状网) 和
Mesh (对等网) 3 种星型网络中所有终端设备都只能与协调器相连。协调器最可连接的终端设备理论上是65 535个,由于其网络拓扑的特点,每一个终端设备必须处于协调器的射频范围之内。树簇状网络由星型网络通过路由器扩展而成,其通信覆盖范围大,能容纳更多的网络节点。但路由器必须是全功能设备,网络能量消耗大。对等拓扑网络具有自修复功能,是一个高级别的冗余性网络。网络中的任何一个设备都可以与它射频范围内的其他设备通信,在数据传输时可以通过路由中继,以增大网络覆盖范围
图 1.1 为
第3节 ZigBee的技术规范

1)应用层，是整个ZigBee协议栈的最顶层，它包含了ASP(应用支持
子层)、ZDO(ZigBee的设备对象)和用户自定义应用对象。ASP主要负责维
护设备绑定表，依据这个表，在绑定的设备之间传递消息，它还提供了俩
个函数接口，应用支持子层管理和数据实体服务访问点。ZDO决定网络中节
点的功能，哪个节点作为协调器，哪个节点作为终端是由ZDO来决定的。

2)安全层，使用AES一128对通信进行加密处理，保证数据的可靠性和
正确性。ZigBee安全体系采取的相关保密措施有:应用保护机制、合适的
密码机制、相称性密匙保护。整个ZigBee协议栈正确运行且不遗漏任何一
步前提下执行安全协议，APS层、NWK层、MAC层的数据帧都有可靠的安全
传输机制来保证数据帧的准确性。ZDO管理设备的安全配置和安全策略，APS
层提供建立和维护安全联系的服务。

3)网络层，它包括网络层数据实体(NLDE)、网络层管理实体(NLME)和
网络层数据帧结构。NLDE提供数据服务，以允许一个应用程序在两个或多
个设备之间传输应用协议数据(AppliCati。 nPr。t。C。  1Dataunits，APDu)。
NLDE提供的服务有:通过一增加一个协议头，使通用的网络层协议数据单
元从应用支持子层中产生NPDU;已经定义好的拓扑路由:NLDE能够给NPDU
传输一个适当的设备。NLME提供一个管理服务来允许一个应用和栈相连接。
它提供的服务有:配置一个新设备、开始一个网络、加入或离开一个网络、
分配地址等。网络层数据帧结构由网络头和网络负载区构成。网络头以事
先定义好的顺序排列，但地址和序列区不可能被包括在所有帧中。

4)媒体访问控制层(MAC)，在数据收发过程中，  21gBee采用了碰撞避
免机制和完全确认的数据传输机制，保证了数据传输的可靠性。MAC规范定
义了三种数据传输模型:数据从传感器节点到中继器、从中继器到终端设
备、Poin针t。一  Po1nt对等传输模型。对于每一种传输模型，又分为信标同
步模型和无信标同步模型两种情况。

5)物理层，是整个协议栈的最底层，存在俩个接入点，数据服务接入
点和物理层实体服务接入点，通过这两个服务接入点提供两种服务:(1)
通过物理层数据服务接入点为物理层数据提供服务，(2)通过物理层管理
实体服务接入点为物理层管理提供服务。
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