ZigBee介绍

Posted 2021-01-11 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）

2. 特点

2.1 速率

ZigBee是一种LR-PAN，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 网络拓扑

在ZigBee网络中，网络节点设备可主要分为三种

- 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

ZigBee网络拓扑（Topology）结构主要有星形网络（Star）、树型网络（Tree）、网状网络（Mesh）

2.2.1 星形网络

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

 

2.2.2 树型网络

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

2.2.3 网状网络

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

3. 协议栈

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