ZigBee是一種新興的短距離、低速率、低成本、低功耗的無線網絡技術。它采用直接序列擴頻(DSSS)技術,工作頻率為868MHz、915MHz或2,4GHz,都是無須申請執照的頻率。基于ZigBee技術配置無線個域網絡是近年來近距離無線通信技術的一種新發展,在工業自動化領域以及智能家居領域獲得了越來越廣泛的應用。?
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　　ZigBee網絡配置?
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　　1　網絡設備組成?
　　ZigBee網絡設備主要包括網絡協調器、全功能設備和精簡功能設備3類。?
　　①網絡協調器?
　　包含所有的網絡消息,是3種設備類型中最復雜的一種,存儲容量最大、計算能力最強。功能是發送網絡信標、建立一個網絡、管理網絡節點、存儲網絡節點信息、尋找一對節點間的路由消息、不斷地接收信息。?
　　②全功能設備?
　　全功能設備(Full-FunctionDevice,FFD)可以擔任網絡協調者,形成網絡,讓其他的FFD或精簡功能裝置(RFD)聯結。FFD具備控制器的功能,可提供信息雙向傳輸。其設備特性如下。?
　　·附帶由標準指定的全部IEEE802,15.4功能和所有特征;?
　　·更強的存儲能力和計算能力可使其在空閑時起網絡路由器作用,?
　　·也能用作終端設備。?
　　③精簡功能設備?
　　精簡功能設備(Reduced-FunctionDevice,RFD)只能傳送信息給FFD或從FFD接收信息,其設備特性如下。?
　　·附帶有限的功能來控制成本和復雜性,?
　　·在網絡中通常用作終端設備;?
　　·RFD由于省掉了內存和其他電路,降低了ZigBee部件的成本,而簡單的8位處理器和小協議棧也有助于降低成本。?
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　　2　網絡節點類型?
　　從網絡配置上,ZigBee網絡中有3種類型的節點:ZigBee協調點、ZigBee路由節點和ZigBee終端節點。?
　　①ZigBee協調點?
　　ZigBee協調點在IEEE 802.15.4中也稱為PAN(Personal A reaNetwork)協調點(zigBeeCoordinator,ZC),在無線傳感器網絡中可以作為匯聚節點。ZigBee協調點必須是FFD,一個ZigBee網絡只有一個ZigBee協調點,它往往比網絡中其他節點的功能更強大,是整個網絡的主控節點。它負責發起建立新的網絡、設定網絡參數、管理網絡中的節點以及存儲網絡中節點信息等,網絡形成后也可以執行路由器的功能。ZigBee協調點是3種類型ZigBee節點最為復雜的一種,一般由交流電源持續供電。?
　　②ZigB ee路由節點?
　　ZigBee路由節點(ZigBeeRouter,ZR)也必須是FFD。ZigBee路由節點可以參與路由發現、消息轉發,通過連接別的節點來擴展網絡的覆蓋范圍等。此外,zigBee路由節點還可以在它的個人操作空間(POs,Personal Operating Space)中充當普通協調點(IEEE 802.15.4稱為協調點)。普通協調點與ZigBee協調點不同,它仍然受ZigBee協調點的控制。?
　　③ZigBee終端節點?
　　zigBee終端節點(ZigBeeEndDevice,ZE)可以是FFD或者RFD,它通過ZigBee協凋點或者ZigBee路由節點連接到網絡,但不允許其他任何節點通過它加入網絡,ZigBee終端節點能夠以非常低的功率運行。?
　　3　網絡工作模式?
　　ZigBee網絡的工作模式可以分為信標(Beacon)和非信標(Non-beacon)2種模式,信標模式實現了網絡中所有設備的同步工作和同步休眠,以達到最大限度的功耗節省,而非信標模式則只允許ZE進行周期性休眠,ZC和所有ZR設備必須長期處于工作狀態。?
　　信標模式下,ZC負責以一定的間隔時間(一般在15ms~4min)向網絡廣播信標幀,2個信標幀發送之間有16個相同的時槽,這些時槽分為網絡休眠區和網絡活動區2個部分,消息只能在網絡活動區的各時槽內發送。?
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　　非信標模式下,ZigBee標準采用父節點為ZE子節點緩存數據,ZE主動向其父節點提取數據的機制,實現ZE的周期性(周期可設置)休眠。網絡中所有父節點需為自己的ZE子節點緩存數據幀,所有ZE子節點的大多數時間都處于休眠模式,周期性的醒來與父節點握手以確認自己仍處于網絡中,其從休眠模式轉入數據傳輸模式一般只需要15ms。

網絡拓撲結構?
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　　IEEE 802.15.4網絡根據應用的需要可以組織成星型網絡,也可以組織成點對點網絡。在星型結構中,所有設備都與中心設備PAN網絡協調器通信。在這種網絡中,網絡協調器一般使用持續電力系統供電,而其他設備采用電池供電。星型網絡適合家庭自動化、個人計算機的外設以及個人健康護理等小范圍的室內應用。與星型網不同,點對點網絡只要彼此都在對方的無線輻射范圍之內,任何2個設備都可以直接通信。點對點網絡中也需要網絡協調器,負責實現管理鏈路狀態信息,認證設備身份等功能。點對點網絡模式可以支持Ad H0c網絡,允許通過多跳路由的方式在網絡中傳輸數據。不過一般認為自組織問題由網絡層來解決,不在IEEE802.15.4標準討論范圍之內。點對點網絡可以構造更復雜的網絡結構,適合于設備分布范圍廣的應用,例如,在工業檢測與控制、貨物庫存跟蹤和智能農業等方面有非常好的應用背景。?
　　由于樹狀網絡和網狀網絡具有在多個網絡之間路由數據包的功能,因而被稱為多跳網絡,而星形網絡則被稱為單跳網絡。和任何網絡一樣,ZigBee網絡也是多點接入網絡,這意味著網絡中的所有節點對通信介質的訪問是同等的。其有2種類型的多點接入機制,在沒有使能信標的網絡中,只要信道是空閑的,在任何時候都允許所有節點發送。在使能了信標的網絡中,僅允許節點在預定義的時隙內進行發送。協調器會定期以一個標識為信標幀的超級幀開始發送,并且希望網絡中的所有節點與此幀同步。在這個超級幀中為每個節點分配了一個特定的時隙,在該時隙內允許節點發送和接收數據。超級幀可能還含有一個公共時隙,在此時,隙內所有節點競爭接入信道。?
　　雖然網絡拓撲結構的形成過程屬于網絡層的功能,但IEEE 802.15.4為形成各種網絡拓撲結構提供了充分支持。在規劃設計時,通常需要考慮網絡容量和時延。ZigBee標準的網絡容量雖然可以支持到最多65535個網絡節點,但每2個相鄰節點完成一次通信需要15ms時間,所以在實際應用中需要考慮網絡覆蓋范圍和響應時間。單點容量大了,覆蓋范圍擴充不大;響應時間大了,應用業務實現不了。這就需要根據應用環境的不同,設計有效的網絡拓撲組合來滿

總結

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