zigbee简介_11

1、zigbee 技术简介主讲：申海岑庆邮电大学 什么是ZigbeeZigbee应用Zigbee发展史Zigbee的优势zigbee-短距离无线通讯技术zigbee技术使无线通讯技术方便的构建无线传输网络Zigbee设备组建信息采集和控制网络Zigbee应用什么是Zigbee无线通信发展史Zigbee的优势无线抄表智能路灯应用实例（来源重庆邮电大学未来网络研究所）ZigBee发展史 什么是ZigbeeZigbee应用Zigbee的优势无线通信技术发展历程 80年代,当单片机技术已经广泛普及，8051如日中天的时候,手机还是价值万元的大砖头,语音通讯也只有8K/S的通讯速度

2、,无线通讯技术还是像美国莫托罗拉这样大公司实验室里的前沿。 90年代,向TI这样的大公司，投入巨资，开发短距离通讯芯片，10年努力,确以失败告终，有人统计过，那时，在美国进行无线产品的项目开发,有85%以上的开发项目会失败。复杂的高频，昂贵的设备，完全被封锁的技术，无线还只是在“天上”。 无线SOC技术，短距离无线通讯的曙光 2003年在欧洲的挪威，冒出了两家创新公司，分别 是CHIPCON (2006年被TI公司2亿美元收购)，另一家 是Nordic 公司。这两家公司采用CMOS高频技术，将无 线收发器完全集成到芯片内部,外部只有很少的元件， 同时使电路板设计非常简化。另外，他们也将8051

3、单 片机和高频电路进行集成，这就诞生了”无线单片机”。 射频SoC 单片机(简称无线单片机)的出现，为不具 备无线通讯经验和高频电路经验的电子工程师，提供了 非常简单的解决方案。无线单片机的普及 为短距离无线通讯带来的全新变化 高度集成SOC：简化了高频设计，使开发无线应用设计转移到以软件代码为中心； 大量低价格：特别的无线开发、测试工具的诞生，使无线应用开发成本大大降低； 在家建立自己的无线开发平台不是梦想。 无线SOC得到了非常广泛应用，特别是无线鼠标，键盘和游戏摇杆等方面。 soc短距离无线应用的深入， 对低成本无线网络技术提出了需求 应用中很多节点在密集区域 高效的组网，高效率空中防碰

4、撞。 工业应用中环境复杂，要求穿透多层水泥墙等障碍物，传输路径不定需求无线路由(多跳通信）。 高通讯可靠性防干扰，加密，网络安全。 低功耗。 容易安全接入和安装 自组网，自恢复网络。无线抄表网络Zigbee联盟 国际著名soc半导体生产商、技术提供者、代工生产商以及最终使用者成立了一个非牟利业界组织 zigbee联盟，目的在于制定一个基于IEEE802.15.4、可靠、高性价比、低功耗的网络应用技术zigbee 。生产商可以利用ZigBee这个标准化无线网络平台，设计简单、可靠、便宜又省电的各种无线产品。ZIGBEE回应了无线SOC发展的需求 ZigBee技术有自己的无线电标准，在数千个微小的

5、传感器之间相互协调实现网络通信。这些传感器只需要很低的功耗， 以接力的方式通过无线电波将数据从 一个传感器传到另一个传感器，因此它们的通信效率非常高。 Zigbee的优势什么是ZigbeeZigbee应用ZigBee发展史Zigbee是IEEE 802.15.4的扩展 ZigBee不仅只是IEEE802.15.4的名字。IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，而ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。 ZigBee联盟还开发了安全层。协议栈各层功能介绍 物理层（PHY）定义zigbee设备的工作频段2.4Ghz。 MAC层负责相邻设备间的单跳数据通信。 应用层由用户开发提供功能服务

6、函数。 安全服务NWK提供层提供信息安全加锁服务。Zigbee技术的表现形式 由各种软件代码，分层次 组成的软件协议栈。 代码分类：应用层， 应用安全层，网络层， MAC层等等。 代码形式：源代码和库文件。协议栈核心网络层 ZigBee协议栈的核心部分在网络层。网络层主要实现节点加入或离开网络、接收或抛弃其他节点、路由查找以及传送数据等功能，支持Cluster-Tree，AODVjr，Cluster-TreeAODVjr等多种路由算法，支持星形（Star）、树形（Cluster-Tree）、网格（Mesh）等多种拓扑结构应用ZigBee可组成多种网络拓扑结构 最重要的是网状网络（Mesh)Zi

7、gBee节点类型 节点工能介绍 1.协调器 上电启动和配置网络（例如设定网络标示符 ，选择信道），一旦完成后相当于路由器功能。 2.路由器 (1)允许其他网络设备加入 (2)多路跳由 (3)协助电池供电的子节点通信 (4)自己作为终端节点应用 3 终端节点 向路由节点传递数据，可选择睡眠与唤醒。（路由因不断转发数据需电池供电，终端节点电池供电)3.ZigBee技术优点 低功耗 低成本 低速率 近距离 短时延 高容量 高安全 免执照频段低功耗 在低耗电待机模式下,2 节5 号干电池可支持1个节点工作624个月,甚至更长。 这是Zigbee的突出优势（在传感控制领域）。相比较,蓝牙能工作数周、Wi

8、Fi可工作数小时。低成本 通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10) ,降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且Zigbee免协议专利费。每块芯片的价格大约为2 美元。 低速率 Zigbee工作在20250 kbps的较低速率,分别提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps (915 MHz)和20kbps(868 MHz) 的原始数据吞吐率,满足低速率传输数据的应用需求。近距离 传输范围一般介于10100 m 之间,在增加RF 发射功率后,亦可增加到13 km。 这指的是相邻节点间的距离。如果通过路

9、由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远（理论上无限）。短时延 Zigbee 的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15 ms ,节点连接进入网络只需30 ms ,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要310 s、WiFi 需要3 s。高容量 Zigbee 可采用星状、片状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254 个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000 个节点的大网。高安全 Zigbee 提供了三级安全模式1 包括无安全设定2 使用接入控制清单(ACL) 防止非法获取数 据3 采用高级加密标准(AES 128) 的对称密码, 以灵活确定其安全属性。 免执照频段 采用直接序列扩频在工业