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ZigBee介绍

hzl6255

1. 介绍

ZigBee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
ZigBee建立在IEEE 802.15.4标准（定义了PHY和MAC层）之上，ZigBee联盟对其网络层和应用层进行了标准化

ZigBee协议栈可分为五层

- 物理层（PHY）
- 介质访问控制层（MAC）
- 网络层（NWK）
- 应用程序支持子层（APS）
- 应用层（APL）

ZigBeeStack

2. 特点

2.1 速率

ZigBee是一种LR-WPAN，其传输速率范围为: 10kb/s~250kb/s
ZigBee工作在ISM频带，定义了两个频段: 2.4GHz频段和896/915MHz频带，总共27个信道

- 2.4GHz, 全球通用, 16个信道, 信道通信速率为250kbps
- 915MHz, 美国使用, 10个信道, 信道通信速率为40kbps
- 896MHz, 欧洲使用, 1个信道,  信道通信速率为20kbps

2.2 设备类型

LR-WPAN包含两种不同的设备类型

- 全功能设备(Full-Function Device): FFD, 和RFD、FFD均可通信; 可作为协调器、路由器或终端节点
- 精简功能设备(Reduced-Function Device): RFD, 只能与FFD通信; 可作为终端节点

LR-WPAN中的网络节点又可分为如下三种逻辑设备类型

- 协调器(Coordinator):  ZC, 负责无线网络的建立和维护
- 路由器(Router):       ZR, 负责无线网络数据的路由
- 终端节点(End Device): ZED, 负责无线网络数据的采集

通常所说的低功耗仅仅是针对终端节点而言，因为路由器和协调器需要一直处于供电状态，只有终端节点可以定时休眠

2.3 LR-WPAN网络拓扑

LR-WPAN(802.15.4)定义了星型(Star)、点对点(Peer-To-Peer)两种网络拓扑

image

2.3.1 星型拓扑

星型拓扑结构由PAN协调器和多个从设备组成，PAN协调器必须为FFD，从设备为FFD或者RFD

当一个FFD被激活之后，它将自身作为PAN协调器建立网络，选择一个PAN标识符并允许其它设备加入到它的网络中，FFD和RFD即可加入到该网络中

2.3.1 点对点拓扑

在点对点拓扑网络中，每个设备都可以与其它设备进行通信；在对等网络中的设备可以是FFD，也可以是RFD

点对点拓扑的一种应用形式即树簇拓扑网络

image

2.4 ZigBee网络拓扑

ZigBee定义了星型(Star)、树型(Tree)、网状(Mesh)三种网络拓扑(Topology)

2.4.1 星型拓扑

星形拓扑是最简单的一种拓扑形式，包含一个协调器和一系列终端节点
ZED只能和ZC通信；两个ZED之间的通信必须通过ZC进行转发

实现星形网络拓扑不需要使用ZigBee的网络层协议，IEEE 802.15.4已经实现了星形拓扑形式

StarTopology

 

2.4.2 树型拓扑

树形拓扑包括一个协调器以及一系列路由器和终端节点
ZC连接一系列的ZR和ZED; ZC的子节点的ZR也可以连接一系列的ZR和ZED

注意: ZC和ZR可以包含自己的子节点; ZED不能有自己的子节点TreeTopology

2.4.3 网状拓扑

网状拓扑包含一个ZC和一系列ZR和ZED；这种网络拓扑形式和树形拓扑相同，但是具有更加灵活的信息路由规则，其路由节点之间可以直接的通讯

MeshTopology

3. 协议栈

目前开源的ZigBee协议栈包括
- Z-Stack
- FreakZ
- msstatePAN

参考:
<KillerBee>
<Attify ZigBee>
<让人抓狂的ZigBee缩写列表>
<802.15.4、ZigBee以及专有网络之间的对比>

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