無線傳感器網絡概述目錄什么是無線傳感器網絡無線傳感器網絡體系結構模組低速無線網絡規范IEEE802.15.4技術什么是無線傳感器網絡無線傳感器網絡體系結構無線傳感器網絡體系結構無線傳感器網絡體系結構無線傳感器網絡體系結構無線傳感器網絡體系結構無線傳感器網絡體系結構無線傳感器網絡體系結構模組模組模組低速無線網絡規范低速無線網絡規范IEEE802.15.4技術

IEEE是電氣和電子工程師協會，一個專業組織，工作包括制定通信和網絡標準。802.15是協議號。IEEE802.15.4技術

IEEE802.15.4技術

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ZigBee通信技術目錄ZigBee通信技術概述ZigBee協議棧ZigBee網絡的拓撲結構ZigBee中的基本概念ZigBee與CC2530芯片的關系ZigBee通信技術概述

ZigBee（紫蜂）技術是一種新興的近距離、低速率、低成本、低功耗的無線通信技術，使用世界通用免申請的2.4GHz頻段。它具有很強的自組織能力和很高的安全性，非常適用于無線傳感器網絡。1.ZigBee定義ZigBee通信技術概述

868MHz頻段：定義了1個信道，擁有20Kbps的傳輸速率。915MHz頻段：定義了10個信道，信道中心間隔為2MHz，擁有40Kbps的傳輸速率。2.4GHz頻段：定義了16個信道，信道中心間隔為5MHz，擁有250Kbps的傳輸速率。ZigBee通信技術概述

ZigBee

技術是以IEEE802.15.4標準為基礎，發展出的無線通訊技術。是一種短距離、低功耗的無線通信技術其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網通訊技術。2.ZigBee技術的特點ZigBee通信技術概述

1、低功耗：這是ZigBee

一個顯著特點。由于工作周期較短、收發信息功耗較低且采用了休眠模式，可以確保兩節五號電池支持長達六個月到兩年左右的使用時間。2、低成本：協議簡單且所需的存儲空間小，這極大降低了ZigBee的成本，每塊芯片價格僅2-5美元，而且ZigBee

協議是免專利費。3、時延短：通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短。設備搜索時延為30ms，休眠激活時延為15ms，活動設備信道接入時延為15ms。ZigBee通信技術概述

4、數據傳輸速率低：10kbps到250kbps，專注于低傳輸應用5、數據傳輸可靠性高：采用了碰撞避免機制，同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙，避免了發送數據時的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認的數據傳輸機制，發送的每個數據包都必須等待接收方的確認信息。6、網絡容量大：一個ZigBee設備可以與另外254個設備相連接，一個ZigBee網絡可以容納最多65535個從設備和一個主設備，一個區域內可以同時存在最低100個ZigBee網絡。網絡有星狀、樹狀和網狀網絡結構。在有節點加入和撤出時，網絡具有自動修復功能。ZigBee通信技術概述

ZigBee協議棧ZigBee堆棧是在IEEE802.15.4標準基礎上建立的，從下往上依次是物理層，MAC層，網絡/安全層，應用支持子層，應用層。物理層MAC層網絡層安全層應用層應用支持子層ZigBee聯盟IEEE802.15.4用戶硬件實現ZigBee平臺通信棧應用層ZigBee協議棧

ZigBee網絡的拓撲結構ZigBee節點的部署根據網絡的拓撲結構安設。常用的拓撲結構有線性結構和平面結構兩種。線性網絡是最簡單的網絡結構，所有的節點布置在一條直線上或接近一條直線上。應用：氣調冷藏庫，管道監測（天然氣，水管、石油等）案例：景區森林火災防護系統ZigBee網絡的拓撲結構平面結構常見的有星型網絡、樹型網絡以及網狀網絡三種拓撲結構。典型應用：智能交通監測系統（網狀結構）、小區智能三表遠程抄表系統（網狀、樹狀結構）、農田溫濕度監測系統（樹型）、家庭燈光自動控制系統（星型網絡）。ZigBee網絡的拓撲結構星型網絡：星型網絡是點對多點的網絡多用于低成本的游戲或娛樂中心控制。它們的實現方式最簡單，而且設置和控制所需的代碼也最少，但一般來說節點的數量和覆蓋范圍有限。樹型網絡：樹型網絡多用于諸如存取或工業控制感測之類應用。因為它們能容納較多的節點，所以可以覆蓋比點對多點網絡更大的范圍。然而，其缺點是可能因延遲效應而造成嚴重的節點故障并令系統停頓。樹形網絡一般需要比多點系統更多的節點。例如：在一個農作物監視或類似的農業應用中，樹形結構可以將多個子網絡匯聚成一個長距離的zigbee廣域網，在網絡中，低數據率的通信沿著樹進行傳輸，只有需要發送和接收子網絡的數據時才會喚醒電池供電的路由器。ZigBee網絡的拓撲結構網狀網絡：網狀網絡是最高層次的ZigBee配置，而且需要最多的網絡級代碼。網狀網絡具有重要節點故障的“自愈”能力，這使它們成為大型建筑的控制系統或廣域感測的理想選擇。這類網絡是至今為止最難以設計和推行的ZigBee網絡。

例如：如果數據可靠性是關鍵需求，則選擇網狀網絡，通過把zigbee發射器和接收器放的更近，從而保證信號質量。網格網絡的冗余通道會確保提供替代的數據通道從而避免單節點故障。ZigBee網絡中的基本概念1、ZigBee的PANID(網絡號)

ZigBee無線傳感器網絡的協調器是通過選擇網絡工作信道及個域網識別標志(PANID或網絡號)來啟動一個ZigBee無線傳感器網絡。PANID是一個16位標設，范圍從0x0000-0xffff。2、ZigBee設備的地址

在ZigBee無線傳感器網絡中，節點有2個地址，一個是64位的物理(也稱IEEE或擴展)地址，物理地址是在產品出廠時初始化的，在全球范圍內是唯一標識地址。一個是16位的網絡地址（也稱短地址）。ZigBee網絡中的基本概念ZigBee網絡中的基本概念3、ZigBee

網絡的設備類型

ZigBee

協調器是啟動和配置網絡的一種設備。協調器可以保持間接尋址用的綁定表格，支持關聯，同時還能設計信任中心和執行其它活動。協調器負責網絡正常工作以及保持同網絡其它設備的通信。一個ZigBee

網絡只允許有一個ZigBee

協調器。

ZigBee路由器是一種支持關聯設備，能夠將消息轉發到其他設備。ZigBee網格或樹形網絡可以有多個ZigBee路由器。ZigBee星型網絡不支持ZigBee路由器。

ZigBee

終端設備可以執行它的相關功能，并使用ZigBee

網絡到達其它需要與其通信的設備，它的存儲器容量要求最少，其可以實驗ZigBee

低功耗設計。ZigBee與CC2530芯片的關系ZigBee的作用是構建無線局域網，無線傳感器網絡是無線局域網的一個具體應用。ZigBee無線網絡在軟件上需要ZigBee協議棧，且在硬件上需要支持ZigBee底層協議的某種芯片，這樣各硬件設備之間才可以通過ZigBee協議進行通信。基于此，美國德州儀器（TI）公司開發了Z-Stack協議棧，還研發了一系列支持ZigBee底層協議的芯片（如CC2430、CC2431、CC2530、CC2531、CC2538等），它們都是與Z-Stack協議棧配合使用的ZigBee芯片。ZigBee與CC2530芯片的關系開發平臺IAR版本為IAREmbeddedWorkbenchfor805