二、ZigBee无线网络
概述
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称(又称紫蜂协议)来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。
ZigBee技术的设计目标是保证在低电耗的前提下,开发一种易部署、低复杂度、低成本、短距离、低速率的自组织无线网络,在工业控制、家庭智能化、无线传感器网络等领域有广泛的应用前景。
ZigBee入网参数
ZigBee入网参数-CHANNEL
CHANNEL是ZigBee通信频率设置的信道号,2.4G的ZigBee协议栈含有16个通信信道,中国地区分配的信道为:信道11(0x0b)~信道26(0x1a)。ZigBee网络只有在保证在相同的信道下才能考虑通信的可能性,如果信道不同则无法组网。
ZigBee入网参数-PANID
PANID是Zigbee的局域网ID,用于区分通信道下的其他网络,节点通过PANID判断自身所属的网络标识。PANID的参数可配置,其配置参数范围从0x0000~0xFFFF。可互相通信的节点之间PANID必须相同,且必须保证同一工作区域内的相邻网络PANID不同。
ZigBee入网参数-MAC
MAC地址是一种是64位IEEE地址,这个64 位的IEEE地址是一个全球唯一的地址, 一经分配就将跟随设备一生。它通常由制造商或者被安装时设置。这些地址由 IEEE 组织来维护和分配。
ZigBee入网参数-ShortAddr
ShortAddr是一种16位的ZigBee网络内部的网络地址,这个16位网络地址是当设备加入网络后分配的,它在ZigBee局域网中是唯一的,用来在网络中鉴别设备和发送数据。ZigBee节点在RFD模式下时直接使用内网点地址即可。
ZigBee网络节点类型
协调器(Coordinator)
选择网络所使用的频率通道、建立网络并将其它节点加入网络、提供信息路由、安全管理和其它的服务。
路由(Router)
发送和接收节点自身信息;在节点之间转发信息;容许子节点通过他加入网络。
终端节点(EndDevice)
EndDevice节点的主要任务就是发送和接收信息,不能够转发信息也不能够让其他人加入网络。通常一个EndDevice节点不处在数据收发状态的时候可进入休眠状态以节省耗电。
ZigBee网络拓扑结构
星型拓扑
星型拓扑包含一个Coordinator节点和一系列的EndDevice节点。每一个EndDevice节点只能和Coordinator节点进行通讯,在两个EndDevice节点之间进行通讯必须通过Coordinator节点进行转发。
树形拓扑
树形拓扑Coordinator可以连接Router和EndDevice,其子节点的Router也可以连接Router和EndDevice,多个层级的树形拓扑中,信息具有唯一路由通道,直接通信只可以在父节点与子节点之间进行,非父子关系的节点需间接通信。
网状拓扑
具有灵活路由选择方式,当某个路由路径出现问题,信息可自动沿其它路由路径进行传输。任两个节点可相互传输数据,数据可直接传送或在传输过程中经多级路由转发,网络层提供路由探索功能,使得网络层可以找到信息传输的最优化路径,应用层不需要任何参与,网络会自动按照ZigBee协议算法选择较好的路由路径作为数据传输通道,以使得网络更稳定,通讯更有效率。
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