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ZigBee基础知识
一、ZigBee特点
ZigBee技术是一种新兴的短距离、低功耗、低成本、低数据传输率的无线通信技术。它的主要特点如下:
1)低功耗:在低功耗待机模式下,两节普通5号干电池可使用6~24个月。
2)低速率:数据传输速率只有10kb/s~ 250 kb/s,专注于低速数据传输应用。
3)低成本:因为ZigBee数据传输速率低,协议简单,降低了对通信控制器的要求,所以大大降低了成本。
4)短距离:传输距离一般介于10~100m之间,在增加RF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。
6)容量大:Zigbee可采用星状、簇状和网状网络结构,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,这样可组成65000多个节点。
7)安全:ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能,采用AES-128加密算法,各个应用可灵活确定其安全属性。
8)工作频段灵活: ISM频段(16个信道)、欧洲的868MHz频段(1个信道),以及美国的915MHz频段(10个信道),均为免执照频段。
二、ZigBee工作频率
表1 ZigBee工作频率表
频带
频段类型
使用范围
数据传输速率
信道数

ISM
全球
250Kb/s
16
915MHz
ISM
美国
40Kb/s
10
868MHz
ISM
欧洲
20Kb/s
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三、ZigBee的设备类型
ZigBee网络支持两种功能类型的网络节点:全功能器件(Full Function Device, FFD)和精简功能器件(Reduce Function Device,RFD)。
全功能器件拥有完整的协议功能,在网络中可以作为协调器(Coordinator),路由器(Router)和普通节点(Device);而精简功能器件旨在实现最简单的协议功能而设计,只能作为普通节点存在于网络中。全功能器件可以与精简功能器件或其他的全功能器件通信,而精简功能器件只能与全功能器件通信,精简功能器件之间不能直接通信。
四、ZigBee网络节点类型
ZigBee网络包含三种节点类型:ZigBee协调器(ZigBee Coordinator,ZC)、ZigBee路由器(ZigBee Router,ZR)和终端设备(ZigBee End Device,ZED)。
协调器只能是全功能器件FFD。一个PAN的网络中,至少要有一个全功能器件作为网络的协调器,它可以看作是一个PAN的网关节点(SINK节点)。它是网络建立的起点,负责PAN网络的初始化,确定PAN的ID号和PAN操作的物理信道并统筹短地址分配,充当信任中心和储存安全密钥,与其他网络的连接等。
在任何一个拓扑网络上,所有设备都有一个唯一的64位IEEE长地址,该地址可以在PAN中用于直接通信。协调器在加入网络之后获得一定的短地址空间,在这个空间内,他有能力允许其他节点加入网络,并分配16位短地址给节点。因此在设备发起连接时采用的是64位IEE