第6章zigbee网络技术.ppt

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
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。
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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
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。 ,。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。
特点 (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。
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216个设备。
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。,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。
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。
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。