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协议:Zigbee基础概况

  • 2013-06-03
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定义

ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协定,底层是采用 IEEE 802.15.4 标准规范的媒体存取层与实体层。

特点

  1. 低功耗。在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节点工作6~24个月,甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比较, 蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。
  2. 低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10),降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且ZigBee免协议专利费。每块芯片的价格大约为2美元。
  3. 低速率。ZigBee工作在20~250kbps的速率,分别提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps(915 MHz)和20kbps(868 MHz)的原始数据吞吐率,满足低速率传输数据的应用需求。
  4. 近距离。传输范围一般介于10~100m之间,在增加发射功率后,亦可增加到1~3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。
  5. 短时延。ZigBee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要3~10s、WiFi 需要3 s。
  6. 高容量。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000 个节点的大网。
  7. 高安全。ZigBee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用访问控制清单(Access Control List, ACL) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)的对称密码,以灵活确定其安全属性。
  8. 免执照频段。使用工业科学医疗(ISM)频段,915MHz(美国), 868MHz(欧洲), 2. 4GHz(全球)

功能说明

  • 协定层:从下到上分别为物理层(PHY)、介质接入控制子层(MAC)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。
  • ZigBee的物理层和MAC层直接采用IEEE802.15.4的协议标准。
  • ZigBee联盟建立网络层和应用层的框架,该应用层包括应用支持层(APS)、ZigBee设备对象(ZDO)和制造商所定义的应用对象。

节点角色

网络装置的角色可分为

  • ZigBee Coordinator(协调器):为协调者节点,每各ZigBee网络必须有一个。他的主要作用是初始化网络信息。
  • ZigBee Router(路由):提供路由信息。
  • ZigBee End Device(终端):没有路由功能,完成的是整个网络的终端任务。


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