第6章zigbee网络技术摘要.ppt

1第6章 Zigbee 网络技术 Zigbee 技术概述 应用系统组成 网络拓扑和协议栈结构 应用简介小结 2 本章目标 理解 Zigbee 技术的特点。 掌握 Zigbee 应用系统的组成。 掌握 Zigbee 网络拓扑和协议栈结构。 了解 Zigbee 技术的应用。 3 学习导航 4 无线传感器网络是集信息采集、信息传输、信息处理于一体的综合智能信息系统,具有低成本、低功耗、低数据速率、自组织网络等特点。 Zigbee 技术是为低速率传感器和控制网络设计的标准无线网络协议栈,是适合无线传感器网络的标准。 Zigbee 技术概述 5 定义 Zigbee 是一种近距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通信技术,主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输(包括典型的周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据)的应用。 Zigbee 的基础是 ,但是 Zigbee 并不等于 。由于 IEEE 仅处理低级的 MAC 层和物理层协议,因此 Zigbee 联盟对网络层协议和应用层进行了标准化设定。 6 特点 Zigbee 可工作在 ( 全球流行)、 868MHz( 欧洲流行) 和 915MHz( 美国流行)三个频段上,分别具有最高 250 kb/s 、 20 kb/s 和 40 kb/s 的传输速率,它的传输距离在 10~75 m 范围内。 Zigbee 作为一种无线通信技术具有以下特点。 1. 低功耗 低功耗是 Zigbee 重要的特点之一。一般的 Zigbee 芯片有多种电源管理模式,这些管理模式可以有效地对节点的工作和休眠进行配置,从而使得系统在不工作时可以关闭射频部分,极大地降低了系统功耗,节约电池的能量。 7 2. 低成本 Zigbee 网络协议简单,可以在计算能力和存储能力都很有限的 MCU 上运行,非常适用于对成本要求苛刻的场合。现有的 Zigbee 芯片一般成本较低,这对于一些需要布置大量无线传感器网络节点的应用领域是很重要的。 3. 大容量 Zigbee 设备既可以使用 64位 IEEE 地址,也可以使用指配的 16位短地址。在一个单独的 Zigbee 网络内,可以容纳最多 2 16个设备。 8 4. 可靠 由于无线通信是共享信道的,因而面临着众多有线网络所没有的干扰和安全威胁。 Zigbee 在物理层和 MAC 层采用 协议,使用带时隙或不带时隙的载波检测多址访问和冲突避免(CSMA/CA) 的数据传输方法,并与确认和数据检验等措施相结合,可保证数据的可靠传输。同时为了提高灵活性和支持在资源匮乏的 MCU 上运行, Zigbee 支持三种安全模式。最高级安全模式采用属于高级加密标准(AES) 的对称密码和公开密钥,可以大大提高数据传输的安全性。 9 5. 时延短 在无线通信中,时间的延迟也是重要的参数, Zigbee 针对时延作了优化,使通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。 6. 灵活的网络拓扑结构 Zigbee 支持星型、树型和网状型拓扑结构,既可以单跳,也可以通过路由实现多跳的数据传输。 10 协议架构 按照 OSI 模型, Zigbee 网络分为四层,从下至上分别为物理层、 MAC 层、网络层和应用层。 Zigbee 网络协议架构分层如图 6-1 所示。