ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。
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以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
第一页,共57页。
储转发,邻居发现,路由发现和维护。
终端设备(ZigBee End Device,ZE)可以是FFD也可以是RFD,只能发送接收数据。
第十一页,共57页。
网络拓扑
ZigBee支持3种拓扑结构,包括星形、网状形和簇树形结构。
在星形拓扑结构中,整个网络由一个网络协调器来控制。在网状形和簇树形拓扑结构中,ZigBee协调器负责启动网络以及选择关键的网络参数。
第十二页,共57页。
星形拓扑结构
1.星形拓扑结构
星形拓扑结构的网络由一个协调器节点和若干从设备节点组成。协调器负责网络的建立维护和数据转发,从设备只能和协调器进行直接数据传输,而与其他终端设备之间数据传输必须经过网络协调器转发。从设备可以是FFD也可以是RFD。星形结构通常用于小范围的场合。
第十三页,共57页。
星形拓扑结构
例如图所示,0节点作为网络协调器,负责建立网络,1到8节点作为从设备节点接入网络,这些节点都可以与0节点直接传输数据,而它们之间的数据传输必须由0节点转发。
第十四页,共57页。
树形拓扑结构
树形拓扑结构的网络由一个根节点和若干子节点构成,这些子节点可以有自己的子节点。
树的根节点是网络的协调器,因此必须是FFD;
既有子节点又有父节点的节点作为路由器,也必须是FFD;
只有父节点而没有子节点的节点叫做叶节点,既可以是FFD也可以是RFD。
显然,树形结构是由星形网络扩展而来。树形网络中只有父子节点之间可以进行数据传输,数据沿树形结构向上或向下传输,从一个节点传输到相邻的节点称为“一跳”。如图所示:
第十五页,共57页。
第十六页,共57页。
网状拓扑结构
在网形拓扑结构的网络中有一个网络协调器,通信范围内的全功能节点之间可以相互通信,每个全功能节点都具有路由功能。
如下图所示。在这种网络结构中设备之间传输数据时,可以通过路由器转发,即多跳的传输方式,以增大网络的覆盖范围。网形拓扑结构具有强人功能。
第十七页,共57页。
网状拓扑
第十八页,共57页。
网络拓扑
ZigBee网络的拓扑结构
第十九页,共57页。
ZigBee的协议架构 1. zigbee网络协议栈概述
第二十页,共57页。
第二十一页,共57页。
物理层不仅规定了信号的工作频率范围、调制方式和传输速率,而且还规定了物理层的功能和为上层提供的服务。物理层的主要任务是通过无线信道进行安全有效的数据通信,为MAC层提供服务。它具备以下功能:
1.信道选择(channel select);
2.信道能量监测(energy detect);
3.空闲信道评估(clear channel assessment):
4.无线信道收发数据(PHY Protocol Data Unit);
5.接收包链路质量检测;
第二十二页,共57页。
ZigBee采用了扩频通信技术,在2.4GHZ频带上使用偏移正交相移键控调制法(Offset Quadrature Phase Shift Keying,OQPSK),而在868/915MHZ频带使用二进制移相键控调制法(Binary Phase Shift Keying,BPSK)。
第二十三页,共57页。
物理层协议数据单元结构(PPDU)又称物理层数据包,是由附加的同步包头、物理层包头和物理层有效载荷(PSDU)组成,结构如图:
物理层协议数据单元结构
第二十四页,共57页。
物理层协议数据单元各字段
1.前同步码由32个0组成,接收设备根据接收到的同步码获取同步信息识别每一位,从而进一步区分出“字符"。
2.帧定界符(SFD)为11100101,一个字节,用来标示同步码的结束和数据包的开始。
3.物理层帧首部由一个字节组成,最高位保留,后七位用来表示有效载荷的数据长度。
4.PSDU域是物理层携带的有效载荷,长度为0到127字节。长度为5字节时为MPDU(确认帧),长度大于7字节时为MAC层的有效帧,其余长度的作为保留。
第二十五页,共57页。
—频段
第二十六页,共57页。
物理层协议规范—频段
Zigbee频率和信道分布
第二十七页,共57页。
3. MAC层协议规范
ZigBee 的MAC层的任务是为两个ZigBee设备的MAC层实体之间提供可靠的数据链路,处理所有物理层无线信道的接入。它通过公
zigbee技术 来自淘豆网m.daumloan.com转载请标明出处.