zigbee网络建立过程简介(G1)

zigbee网络建立过程简介(G1)
zigbee网络建立过程简介(G1)

星形网络和树型网络可以看成是网状网络的一个特殊子集,所以接下来分析如何组建一个Zigbee网状网络。组建一个完整的Zigbee网络分为两步:第一步是协调器初始化一个网络;第二步是路由器或终端加入网络。加入网络又有两种方法,一种是子设备通过使用MAC层的连接进程加入网络,另一种是子设备通过与一个

先前指定的父设备直接加入网络。

一、协调器初始化网络

协调器建立一个新网络的流程如图1所示。

图1 协调器建立一个新网络

1、检测协调器

建立一个新的网络是通过原语NLME_NETWORK_FORMATION.request发起的,但发起

NLME_NETWORK_FORMATION.request原语的节点必须具备两个条件,一是这个节点具有ZigBee协调器功能,二是这个节点没有加入到其它网络中。任何不满足这两个条件的节点发起建立一个新网络的进程都会被网络层管理实体终止,网络层管理实体将通过参数值为INVALID_REQUEST的

NLME_NETWORK_FORMATION.confirm的原语来通知上层这是一个非法请求。

2、信道扫描

协调器发起建立一个新网络的进程后,网络层管理实体将请求MAC子层对信道进行扫描。信道扫描包括能量扫描和主动扫描两个过程。首先对用户指定的信道或物理层所有默认的信道进行一个能量扫描,以排除干扰。网络层管理实体将根据信道能量测量值对信道进行一个递增排序,并且抛弃能量值超过了可允许能量值的信道,保留可允许能量值内的信道等待进一步处理。接着在可允许能量值内的信道执行主动扫描,网络层管理实体通过审查返回的PAN描述符列表,确定一个用于建立新网络的信道,该信道中现有的网络数目是最少的,网络层管理实体将优先选择没有网络的信道。如果没有扫描到一个合适的信道,进程将被终止,网络层管理实体通过参数仠为STARTUP_FAILURE的

NLME_NETWORK_FORMATION.confirm的原语来通知上层初始化启动网络失败。

3、配置网络参数

如果扫描到一个合适的信道,网络层管理实体将为新网络选择一个PAN描述符,该PAN描述符可以是由设备随机选择的,也可以是在NLME_NETWORK_FORMATION.request里指定的,但必须满足PAN描述符小于或等于0x3fff,不等于0xffff,并且在所选信道内是唯一的PAN描述符,没有任何其它PAN描述符与之是重复的。如果没有符合条件的PAN描述符可选择,进程将被终止,网络层管理实体通过参数值为STARTUP_FAILURE的NLME_NETWORK_FORMATION.confirm的原语来通知上层初始化启动网络失败。

确定好PAN描述符后,网络层管理实体为协调器选择16位网络地址0x0000,MAC子层的macPANID参数将被设置为PAN描述符的值,macShortAddress PIB参数设置为协调器的网络地址。

4、运行新网络

网络参数配置好后,网络层管理实体通过MLME_START.request原语通知MAC层启动并运行新网络,启动状态通过MLME_START.confirm原语通知网络层,网络层管理实体再通过

NLME_NETWORK_FORMATION.confirm原语通知上层协调器初始化的状态。

5、允许设备加入网络

只有ZigBee协调器或路由器才能通过NLME_PERMIT_JOINING.request原语来设置节点处于允许设备加入网络的状态。当发起这个进程时,如果PermitDuration参数值为0x00,网络层管理实体将通过MLME_SET.request原语把MAC层的macAssociationPermit PIB属性设置为FALSE,禁止节点处于允许设备加入网络的状态;如果PermitDuration参数值介于0x01和0xfe之间,网络层管理实体将通过MLME_SET.request原语把macAssociationPermit PIB属性设置为TRUE,并开启一个定时器,定时时间为PermitDuration,在这段时间内节点处于允许设备加入网络的状态,定时时间结束,网络层管理实体把MAC层的macAssociationPermit PIB属性设置为FALSE;如果PermitDuration参数的值为0xff,网络层管理实体将通过MLME_SET.request原语把macAssociationPermit PIB属性设置为TRUE,表示节点无限期处于允许设备加入网络的状态,除非有另外一个NLME_PERMIT_JOINING.request原语被发出。允许设备加入网络的流程如图2所示。

图2 允许设备加入网络

通过以上流程协调器就建立了一个网络并处于允许设备加入网络的状态,然后等待其它节点加入网络。

二、节点加入网络

一个节点加入网络有两种方法,一种是通过使用MAC层关联进程加入网络,另一种是通过与先前指定父节点连接而加入网络。

1)通过MAC层关联加入网络

子节点请求通过MAC关联加入网络进程如图3所示。父节点响应通过MAC关联加入网络进程如图4所示。

1、子节点发起信道扫描

子节点通过NLME_NETWORK_DISCOVERY.request原语发起加入网络的进程,网络层接收到这个原语后通过发起MLME_SCAN.request原语请求MAC层执行一个主动扫描或被动扫描以接收包含了PAN标志符的信标帧,扫描的信道以及每个信道的扫描时间分别由NLME_NETWORK_DISCOVERY.request原语的参数ScanChannels和ScanDuration决定。

2、子节点存储各PAN信息

MAC层通过MLME_BEACONNOTIFY.indication原语将扫描中接收到的信标帧信息发送到网络层管理实体,信标帧信息包括信标设备的地址、是否允许连接以及信标净载荷。如果信标净载荷域里的协议ID域与自己的协议ID相同,子设备就将每个匹配的信标帧相关信息保存在邻居表中。信道扫描完成后,MAC层通过MLME_SCAN.confirm原语通知网络层管理实体,网络层再通过

NLME_NETWORK_DISCOVERY.confirm原语通知上层,该原语包含了每个扫描到的网络的描述符,以便上层选择一个网络加入。

3、子节点选择PAN

如果上层需要发现更多网络,则可以重新执行网络发现,如果不需要,则通过NLME_JOIN.request原语从被扫描到的网络中选择一个网络加入。参数PANID设置为被选择网络的PAN标识符。

4、子节点选择父节点

一个合适的父节点需要满足三个条件:匹配的PAN标志符、链路成本最大为3、允许连接,为了寻找合适的父节点,NLME_JOIN.request原语请求网络层搜索它的邻居表,如果邻居表中不存在这样的父节点则通知上层,如果存在多个合适的父节点则选择具有最小深度的父节点,如果存在多个具有最小深度的合适的父节点则随机选择一个父节点。

5、子节点请求MAC关联

确定好合适的父节点后,网络层管理实体发送一个MLME_ASSOCIATE.request原语到MAC层,地址参数设置为已选择的父节点的地址,尝试通过父节点加入网络。

6、父节点响应MAC关联

父节点通过MLME_ASSOCIATE.indication原语通知网络层管理实体一个节点正尝试加入网络,网络层管理实体将搜索它的邻居表查看是否有一个与尝试加入节点相匹配的64位扩展地址,以便确定该节点是否已经存在于它的网络中了。如果有匹配的扩展地址,网络层管理实体获取相应的16位网络地址并发送一个连接响应到MAC层。如果没有匹配的扩展地址,在父节点的地址分配空间还没耗尽的条件下网络层管理实体将为尝试加入的节点分配一个16位网络地址。如果父节点地址分配空间耗尽,将拒绝节点加入请求。当同意节点加入网络的请求后,父节点网络层管理实体将使用加入节点的信息在邻居表中产生一个新的项,并通过MLME_ASSOCIATE.response原语通知MAC层连接成功。

7、子节点响应连接成功

如果子节点接收到父节点发送的连接成功信息,发送一个传输成功响应信息以确认接收,然后子节点MAC层将通过MLME_ASSOCIATE.confirm原语通知网络层,原语包含了父节点为子节点分配的网内唯一的16位网络地址,然后网络层管理实体设置邻居表相应邻居设备为它的父设备,并通过

NLME_JOIN.confirm原语通知上层节点成功加入网络。

8、父节点响应连接成功

父节点接收到子节点的传输成功响应信息后,将通过MLME_COMM_STATUS.indication原语将传输成功的响应状态发送给网络层,网络层管理实体通过NLME_JOIN.indication原语通知上层一个节点已经加入了网络。

图3 子节点请求加入网络进程

图4 父节点响应加入网络进程

2)通过与先前指定父节点连接加入网络

子节点通过与指定的父节点直接连接加入网络,这个时候父节点预先配置了子节点的64位扩展地址。父节点处理一个直接加入网络的进程如图5所示。子节点通过孤立方式加入网络进程如图6所示。

1、父节点处理子设备直接加入网络

父节点通过NLME_DIRECT_JOIN.request原语开始处理一个设备直接加入网络的进程。父节点网络层管理实体将首先搜索它的邻居表查看是否存在一个与子节点相匹配的64位扩展地址,以便确定该节点是否已经存在于它的网络中了。如果存在匹配的扩展地址,网络层管理实体将终止这个进程并告诉上层该设备已经存在于设备列表中了。如果不存在匹配的扩展地址,在父节点的地址分配空间还没耗尽的条件下网络层管理实体将为子节点分配一个16位网络地址,并使用子节点的信息在邻居表中产生一个新的项。然后通过NLME_DIRECT_JOIN.confirm原语上层设备已经加入网络。

2、子节点连接父节点确认父子关系

子节点通过NLME_JOIN.request原语发起孤立扫描来建立它与父节点之间的关系。这时网络层管理实体将通过MLME_SCAN.request请求MAC层对物理层所默认的所有信道进行孤立扫描,如果扫描到父设备,MAC层通过MLME_SCAN.confirm原语通知网络层,网络层管理实体再通过NLME_JOIN.confirm原语通知上层节点请求加入成功,即与父节点建立了父子关系,可以互相通信。

图5 父节点处理一个直接加入网络进程

图6 子节点通过孤立方式加入网络进程

设备的MAC 层向上层发送MLME-ORPHAN.indication 原语告知一个孤立设备的存在。只有ZigBee 协调器或ZigBee 路由器才可以接受MLME-ORPHAN.indication 原语,其他设备收到MLME-ORPHAN.indication 原语时NLME 将中止该过程。ZigBee 协调器或ZigBee路由器收到MLME-ORPHAN.indication 原语后,首先判断孤立设备是否是它的子设备。这个判断过程是通过比较孤立设备与近邻表中子设备的扩展地址来实现的。如果ZigBee 协调器或ZigBee 路由器发现孤立设备是它的子设备,NLME 将获取该子设备的16 位网络地址并通过孤立响应发送给MAC 子层。孤立响应时通过向MAC 层发送MLME-ORPHAN.response原语来实现的,孤立响应命令向子设备传送的结果状态通过MLME-COMMSTATUS.indication 原语反馈给NLME。如果ZigBee 协调器或ZigBee 路由器发现孤立设备不是它的子设备,NLME 就通过孤立响应原语把这一情况反映给MAC 层。下图是父设备把孤立的子设备加入或重新加入到网络过程的信息流程。

图7父设备把孤立的子设备加入或重新加入到网络

网络系统拓扑结构图

网络拓扑结构 网络拓扑结构是指用传输媒体互联各种设备的物理布局。将参与LAN工作的各种设备用媒体互联在一起有多种方法,实际上只有几种方式能适合LAN的工作。 如果一个网络只连接几台设备,最简单的方法是将它们都直接相连在一起,这种连接称为点对点连接。用这种方式形成的网络称为全互联网络,如下图所示。 图中有6个设备,在全互联情况下,需要15条传输线路。如果要连的设备有n个,所需线路将达到n(n-1)/2条!显而易见,这种方式只有在涉及地理范围不大,设备数很少的条件下才有使用的可能。即使属于这种环境,在LAN技术中也不使用。我们所说的拓扑结构,是因为当需要通过互联设备(如路由器)互联多个LAN时,将有可能遇到这种广域网(WAN)的互联技术。目前大多数网络使用的拓扑结构有3种: ①星行拓扑结构; ②环行拓扑结构; ③总线型拓扑结; 1.星型拓扑结构 星型结构是最古老的一种连接方式,大家每天都使用的电话都属于这种结构,如下图所示。其中,图(a)为电话网的星型结构,图(b)为目前使用最普遍的以太网(Ethernet)星型结构,处于中心位置的网络设备称为集线器,英文名为Hub。

(a)电话网的星行结构(b)以Hub为中心的结构 这种结构便于集中控制,因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点,也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信但这种结构非常不利的一点是,中心系统必须具有极高的可靠性,因为中心系统一旦损坏,整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份,以提高系统的可靠性。 这种网络拓扑结构的一种扩充便是星行树,如下图所示。每个Hub与端用户的连接仍为星型,Hub的级连而形成树。然而,应当指出,Hub级连的个数是有限制的,并随厂商的不同而有变化。 还应指出,以Hub构成的网络结构,虽然呈星型布局,但它使用的访问媒体的机制却仍是共享媒体的总线方式。 2.环型网络拓扑结构 环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户,直到将所有端用户连成环型,如图5所示。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。 环行结构的特点是,每个端用户都与两个相临的端用户相连,因而存在着点到点链路,但总是以单向方式操作。于是,便有上游端用户和下游端用户之称。例如图5中,用户N是用户N+1的上游端用户,N+1是N的下游端用户。如果N+1端需将数据发送到N端,则几乎要绕环一周才能到达N端。 环上传输的任何报文都必须穿过所有端点,因此,如果环的某一点断开,环上所有端间的通信便会终止。

2020年Zigbee协议栈中文说明免费

1.概述 1.1解析ZigBee堆栈架构 ZigBee堆栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的,定义了协议的MAC和PHY层。ZigBee设备应该包括IEEE802.15.4(该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信)的PHY和MAC层,以及ZigBee堆栈层:网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。图1-1给出了这些组件的概况。 1.1.1ZigBee堆栈层 每个ZigBee设备都与一个特定模板有关,可能是公共模板或私有模板。这些模板定义了设备的应用环境、设备类型以及用于设备间通信的簇。公共模板可以确保不同供应商的设备在相同应用领域中的互操作性。 设备是由模板定义的,并以应用对象(Application Objects)的形式实现(见图1-1)。每个应用对象通过一个端点连接到ZigBee堆栈的余下部分,它们都是器件中可寻址的组件。 图1-1 zigbe堆栈框架 从应用角度看,通信的本质就是端点到端点的连接(例如,一个带开关组件的设备与带一个或多个灯组件的远端设备进行通信,目的是将这些灯点亮)。 端点之间的通信是通过称之为簇的数据结构实现的。这些簇是应用对象之间共享信息所需的全部属性的容器,在特殊应用中使用的簇在模板中有定义。图1-1-2就是设备及其接口的一个例子:

图1-1-2 每个接口都能接收(用于输入)或发送(用于输出)簇格式的数据。一共有二个特殊的端点,即端点0和端点255。端点0用于整个ZigBee设备的配置和管理。应用程序可以通过端点0与ZigBee 堆栈的其它层通信,从而实现对这些层的初始化和配置。附属在端点0的对象被称为ZigBee设备对象 (ZD0)。端点255用于向所有端点的广播。端点241到254是保留端点。 所有端点都使用应用支持子层(APS)提供的服务。APS通过网络层和安全服务提供层与端点相接,并为数据传送、安全和绑定提供服务,因此能够适配不同但兼容的设备,比如带灯的开关。APS使用网络层(NWK)提供的服务。NWK负责设备到设备的通信,并负责网络中设备初始化所包含的活动、消息路由和网络发现。应用层可以通过ZigBee设备对象(ZD0)对网络层参数进行配置和访问。 1.1.2 80 2.15.4 MAC层 IEEE 802.15.4标准为低速率无线个人域网(LR-WPAN)定义了OSI模型开始的两层。PHY层定义了无线射频应该具备的特征,它支持二种不同的射频信号,分别位于2450MHz波段和868/915MHz 波段。2450MHz波段射频可以提供250kbps的数据速率和16个不同的信道。868 /915MHz波段中,868MHz支持1个数据速率为20kbps的信道,915MHz支持10个数据速率为40kbps的信道。MAC层负责相邻设备间的单跳数据通信。它负责建立与网络的同步,支持关联和去关联以及MAC 层安全:它能提供二个设备之间的可靠链接。 1.1.3 关于服务接入点 ZigBee堆栈的不同层与802.15.4 MAC通过服务接入点(SAP)进行通信。SAP是某一特定层提供的服务与上层之间的接口。 ZigBee堆栈的大多数层有两个接口:数据实体接口和管理实体接口。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务。管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。 1.1.4 ZigBee的安全性 安全机制由安全服务提供层提供。然而值得注意的是,系统的整体安全性是在模板级定义的,这意味着模板应该定义某一特定网络中应该实现何种类型的安全。 每一层(MAC、网络或应用层)都能被保护,为了降低存储要求,它们可以分享安全钥匙。SSP是通过ZD0进行初始化和配置的,要求实现高级加密标准(AES)。ZigBee规范定义了信任中心的用

网络拓扑结构大全和图片

网络拓扑结构总汇 网络拓扑结构总汇 网络拓扑结构总汇 网络拓扑结构总汇 网络拓扑结构总汇 星型结构 星型拓扑结构是用一个节点作为中心节点,其他节点直接与中心节点相连构成的网络。中心节点可以是文件服务器,也可以是连接设备。常见的中心节点为集线器。 星型拓扑结构的网络属于集中控制型网络,整个网络由中心节点执行集中式通行控制管理,各节点间的通信都要通过中心节点。每一个要发送数据的节点都将要发送的数据发送中心节点,再由中心节点负责将数据送到目地节点。因此,中心节点相当复杂,而各个节点的通信处理负担都很小,只需要满足链路的简单通信要求。 优点: (1)控制简单。任何一站点只和中央节点相连接,因而介质访问控制方法简单,致使访问协议也十分简单。易于网络监控和管理。 (2)故障诊断和隔离容易。中央节点对连接线路可以逐一隔离进行故障检测和定位,单个连接点的故障只影响一个设备,不会影响全网。 (3)方便服务。中央节点可以方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。 缺点: (1)需要耗费大量的电缆,安装、维护的工作量也骤增。 (2)中央节点负担重,形成“瓶颈”,一旦发生故障,则全网受影响。 (3)各站点的分布处理能力较低。 总的来说星型拓扑结构相对简单,便于管理,建网容易,是目前局域网普采用的一种拓扑结构。采用星型拓扑结构的局域网,一般使用双绞线或光纤作为传输介质,符合综合布线标准,能够满足多种宽带需求。 尽管物理星型拓扑的实施费用高于物理总线拓扑,然而星型拓扑的优势却使其物超所值。每台设备通过各自的线缆连接到中心设备,因此某根电缆出现问题时只会影响到那一台设备,而网络的其他组件依然可正常运行。这个优点极其重要,这也正是所有新设计的以太网都采用的物理星型拓扑的原因所在。 扩展星型拓扑: 如果星型网络扩展到包含与主网络设备相连的其它网络设备,这种拓扑就称为扩展星型拓扑。 纯扩展星型拓扑的问题是:如果中心点出现故障,网络的大部分组件就会被断开。

Zigbee无线单片机CC2530的介绍

第三章 ZigBee无线单片机 TI 公司的CC2530是真正的系统级SoC芯片,适用于2.4GHz IEEE 802.15.4,ZigBee和RF4CE应用。 CC2530包括了极好性能的一流的RF收发器,工业标准增强型8051 MCU,系统中可编程的闪存,8KB RAM,具有不同的运行模式,使得它尤其适应超低功耗要求的系统,以及许多其它功能强大的特性,结合仪器的业界领先的黄金单元ZigBee 协议栈(Z-Stack?),提供了一个强大和完整的ZigBee 解决方案。 CC2530可广泛应用在2.4-GHz IEEE 802.15.4系统, RF4CE遥控控制系统,ZigBee系统,家庭/建筑物自动化,照明系统,工业控制和监视,低功耗无线传感器网络,消费类电子和卫生保健等领域。 3.1 CC2530芯片的特点 CC2530是一个真正的用于2.4-GHz IEEE 802.15.4与Zigbee应用的SOC解决方案。这种解决方案能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4 GHz ISM波段应用对低成本、低功耗的要求。它结合了一个高性能2.4 GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一颗工业级小巧、高效的8051控制器。 CC2530芯片方框图如图3.1所示。含模块大致可以分为三类:CPU 和存相关的模块;外设、时钟和电源管理相关的模块,以及射频率相关的模块。CC2530在单个芯片上整合了8051兼容微控制器、ZigBee射频(RF)前端、存和FLASH存储器等,还包含串行接口(UART)、模/数转换器(ADC)、多个定时器(Timer)、AESl28安全协处理器、看门狗定时器(WatchDog Timer)、32 kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(Power 0n Reset)、掉电检测电路(Brown Out Detection)以及21个可编程IO口等外设接口单元。 CC2530芯片采用O.18um CMOS工艺生产,工作时的电流损耗为20 mA;在接收和发射模式下,电流损耗分别低于30 mA或40 mA。CC2530的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性,特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。 CC2530的主要特点如下: ●高性能、低功耗、带程序预取功能的8051微控制器核。 ● 32KB/64KB/128KB或256KB的在系统可编程Flash。 ● 8KB在所有模式都带记忆功能的RAM。 ● 2.4GHz IEEE 802.15.4兼容RF收发器。 ●优秀的接收灵敏度和强大的抗干扰性能力。 ●精确的数字接收信号强度(RSSI)指示/链路质量指示(LQI)支持。 ●最高到4.5dBm的可编程输出功率。 ●集成AES安全协处理器,硬件支持的CSMA/CA功能。 ●具有8路输入和可配置分辨率的12位ADC。 ●强大的5通道DMA。 ● IR发生电路。

ZigBee 协议架构

根据应用和市场需要定义了ZigBee 协议的分层架构,其协议的体系结构如图1 所示,其中物理层(physical layer,PHY)和媒介访问控制层(medium access control sub-layer,MAC)是由IEEE802.15.4-2003 标准定义的,在这个底层协议的基础上ZigBee 联盟定义了网络层(network layer,PHY)和应用层(application layer,APL)架构. 图1 zigbee协议栈体系结构 物理层规范 物理层定义了它与MAC 层之间的两个接口:数据服务接口PD-SAP 和管理服务接口PLME-SAP,其中PD-SAP 接口还为物理层提供了相应的数据服务,负责从无线物理信道上收发数据,而PLME-SAP 接口同时为物理层提供相应的管理服务,用于维护一个由物理层相关数据组成的数据库。物理层负责数据的调制、发送和接收、空闲信道评估(clear channel assessment,CCA)信道能量的监测(energy detect,ED)和链接质量指示(link quality indication,LQI)等。物理层帧结构由同步头、物理层帧头和物理层有效载荷三部分组成,如表1 所示。

同步头又包括32bit 的前同步码和8bit 的帧定界符,前同步码用来为数据收发提供码元或数据符号的同步;帧界定符用来标识同步域的结束及数据的开始。物理层帧头包括7bit 的帧长度和1bit 的预留位,帧长度定义了物理层净荷的字节数。物理层有效载荷就是MAC层的帧内容。 表一物理层帧格式 媒体接入控制层规范 MAC 层定义了它与网络层之间的接口,包括提供给网络层的数据服务接口MLDE-SAP 和管理服务接口MLME-SAP,同时提供了MAC 层数据服务和MAC 层管理服务。MAC层数据服务主要实现数据帧的传输;MAC 层管理服务主要负责媒介访问控制、差错控制等。 MAC 层主要功能包括以下几个方面: (1)ZigBee 协调器产生网络信标 (2)设备与信标同步 (3)支持节点加入或着退出操作 (4)信道接入方式采用免冲突载波检测多路访问(CSMA-CA)机制 (5)建立并维护保护时隙机制 (6)为设备提供安全支持 MAC 帧格式由三个基本部分组成:MAC 帧头、MAC 帧载荷和MAC 帧尾。不同类型的MAC 帧,其帧头和帧尾都是一样的,只是MAC 帧载荷有差别,通用MAC 帧格式如表2所示。 表二通用MAC帧格式 网络层规范 网络层定义了它与应用层之间的接口,包括提供给应用层的数据服务接口NLDE-SAP和管理服务接口NLME-SAP , 同时提供了网络层数据服务和网络层管理服务。网络层主要负责拓扑结构的建立和网络的维护,具体的功能如下:(1)初始化网络,即建立一个新的包含协调器、路由器和终端设备的网络(2)设备连接和断开时所采用的机制 (3)对一跳邻居节点的发现和相关节点信息的存储 (4)ZigBee 协调器和路由器为新加入节点分配短地址

几种网络拓扑结构及对比

局域网的实验一 内容:几种网络拓扑结构及对比 1星型 2树型 3总线型 4环型 计算机网络的最主要的拓扑结构有总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑以及它们的混合型。计算机网络的拓扑结构就是把网络中的计算机与通信设备抽象为一个点,把传输介质抽象为一条线,由点与线组成的几何图形就就是计算机网络的拓扑结构。网络的拓扑结构:分为逻辑拓扑与物理拓扑结构这里讲物理拓扑结构。总线型拓扑:就是一种基于多点连接的拓扑结构,所有的设备连接在共同的传输介质上。总线拓扑结构使用一条所有PC都可访问的公共通道,每台PC只要连一条线缆即可但就是它的缺点就是所有的PC不得不共享线缆,优点就是不会因为一条线路发生故障而使整个网络瘫痪。环行拓扑:把每台PC连接起来,数据沿着环依次通过每台PC直接到达目的地,在环行结构中每台PC都与另两台PC相连每台PC的接口适配器必须接收数据再传往另一台一台出错,整个网络会崩溃因为两台PC之间都有电缆,所以能获得好的性能。树型拓扑结构:把整个电缆连接成树型,树枝分层每个分至点都有一台计算机,数据依次往下传优点就是布局灵活但就是故障检测较为复杂,PC环不会影响全局。星型拓扑结构:在中心放一台中心计算机,每个臂的端点放置一台PC,所有的数据包及报文通过中心计算机来通讯,除了中心机外每台PC仅有一条连接,这种结构需要大量的电缆,星型拓扑可以瞧成一层的树型结构不需要多层PC的访问权争用。星型拓扑结构在网络布线中较为常见。 编辑本段计算机网络拓扑 计算机网络的拓扑结构就是引用拓扑学中研究与大小,形状无关的点,线关系的方法。把网络中的计算机与通信设备抽象为一个点,把传输介质抽象为一条线,由点与线组成的几何图形就就是计算机网络的拓扑结构。网络的拓扑结构反映出网中个实体的结构关系,就是建设计算机网络的第一步,就是实现各种网络协议的基础,它对网络的性能,系统的可靠性与通信费用都有重大影响。最基本的网络拓扑结构有:环形拓扑、星形拓扑、总线拓扑三个。 1、总线拓扑结构 就是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上,结点之间按广播方式通信,一个结点发出的信息,总线上的其它结点均可“收听”到。拓扑结构 优点:结构简单、布线容易、可靠性较高,易于扩充,节点的故障不会殃及系统,就是局域网常采用的拓扑结构。缺点:所有的数据都需经过总线传送,总线成为整个网络的瓶颈;出现故障诊断较为困难。另外,由于信道共享,连接的节点不宜过多,

ZigBee和短距离通信的那些事

基于ZigBee的短距离无线通信网络技术 近年来,各种无线通信技术迅猛发展,极大提高了人们的工作效率和生活质量。然而,在日常生活中,我们仍然被各种电缆所束缚,能否在近距离范围内实现各种设备之间的无线通信?纵观目前发展较成熟的几大无线通信技术,往往比较复杂,不但耗费较多资源,成本也比较高,并不适用于短距离无线通信的场合。蓝牙技术的出现使得短距离无线通信成为可能,但是其协议较复杂、功耗高、成本高等特点不太适用于要求低成本、低功耗的工业控制和家庭网络。本文介绍了一种复杂度、成本和功耗都很低的低速率短距离无线接入技术——ZigBee。该技术主要针对低速率传感器网络而提出,它能够满足小型化、低成本设备(如温度调节装置、照明控制器、环境检测传感器等)的无线联网要求,能广泛地应用于工业、农业和日常生活中。 二、ZigBee技术的特点及应用 ZigBee技术主要用于无线个域网(WPAN),是基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的。IEEE802.15.4定义了两个底层,即物理层和媒体接入控制(MediaAccess Control,MAC)层;ZigBee联盟则在IEEE 802.15.4的基础上定义了网络层和应用层。ZigBee联盟成立于2001年8月,该联盟由Invensys、三菱、摩托罗拉、飞利浦等公司组成,如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入,其目标市场是工业、家庭以及医学等需要低功耗、低成本、对数据速率和QoS(服务质量)要求不高的无线通信应用场合。 ZigBee这个名字来源于蜂群的通信方式:蜜蜂之间通过跳Zigzag形状的舞蹈来交互消息,以便共享食物源的方向、位置和距离等信息。与其它无线通信协议相比,ZigBee无线协议复杂性低、对资源要求少,主要有以下特点: 低功耗:这是ZigBee的一个显著特点。由于工作周期短、收发信息功耗较低、以及采用了休眠机制,ZigBee终端仅需要两节普通的五号干电池就可以工作六个月到两年。 低成本:协议简单且所需的存储空间小,这极大降低了ZigBee的成本,每块芯片的价格仅2美元,而且ZigBee协议是免专利费的。

zigbee网络自组织结构的研究

毕业论文(设计) Zigbee传感器网络自组织结构研究 学生姓名:朱伟 指导教师:张妍(讲师) 专业名称:通信工程 所在学院:信息工程学院 2012年6 月

目录 摘要......................................................... I Abstract .................................................... I I 第一章前言.. (1) 1.1 研究目的和意义 (1) 1.2 国内外研究现状 (1) 1.3 研究内容和方法 (1) 第二章ZigBee技术 (2) 2.1 Zigbee技术 (2) 2.2 Zigbee节能技术探讨 (3) 2.3 Zigbee协议栈 (4) 2.4 原语概念 (7) 2.5 Zigbee网络数据传递机制 (7) 第三章Zigbee传感器自组织网络节点通信 (10) 3.1 Zigbee自组织网络优点 (10) 3.2 Zigbee自组织网络多跳路由通信流程 (10) 3.3 通信实现的流程 (15) 第四章Zigbee网络组网方案 (17) 4.1 组网方案概述 (17) 4.2 Zigbee网络拓扑 (17) 4.3 Zigbee组网流程 (20) 4.4 Zigbee树路由算法 (22) 第五章ZigBee传感器自组织网络在机电监测系统中的应用 (26) 5.1 基于Zigbee传感器网络的机电监测系统的构建 (26) 5.2 Zigbee传感器节点的设计和测量点的选择 (28) 5.3 基于Zigbee传感器的机电监控系统自组织网络拓扑结构 (28) 5.4 Zigbee传感器节点数据传输流程 (29) 第六章结论与建议 (31) 致谢 (32) 参考文献 (33)

第三章 ZigBee 无线网络技术

第三章ZigBee 无线网络技术 3.1 ZigBee无线网络技术的特点 ZigBee技术主要用于无线个域网(WPAN),是基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的。IEEE802.15.4定义了两个底层,即物理层和媒体接入控制(Media Access Control,MAC)层;ZigBee联盟则在IEEE 802.15.4的基础上定义了网络层和应用层。ZigBee联盟成立于2001年8月,该联盟由Invensys、三菱、摩托罗拉、飞利浦等公司组成,如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入,其目标市场是工业、家庭以及医学等需要低功耗、低成本、对数据速率和QoS(服务质量)要求不高的无线通信应用场合。 ZigBee这个名字来源于蜂群的通信方式:蜜蜂之间通过跳Zigzag形状的舞蹈来交互消息,以便共享食物源的方向、位置和距离等信息。与其它无线通信协议相比,ZigBee无线协议复杂性低、对资源要求少,主要有以下特点: (1)低功耗:这是ZigBee的一个显著特点。由于工作周期短、传输速率低,发射功率仅为lmw,以及采用了休眠机制,因此ZigBee设备功耗很低,非常省电。据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。 (2)低成本:协议简单且所需的存储空间小,这极大降低了ZigBee的成本,每块芯片的价格仅2美元,而且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。(3)时延短:通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延为30ms,休眠激活的时延是15ms,活动设备信道接入的时延为15ms。这样一方面节省了能量消耗,另一方面更适用于对时延敏感的场合,例如一些应用在工业上的传感器就需要以毫秒的速度获取信息,以及安装在厨房内的烟雾探测器也需要在尽量短的时间内获取信息并传输给网络控制者,从而阻止火灾的发生。 (4)传输范围小:在不使用功率放大器的前提下,ZigBee节点的有效传输范围一般为10-75m,能覆盖普通的家庭和办公场所。 (5)网络容量大:根据ZigBee协议的16位短地址定义,一个ZigBee网络最多可以容纳65535个节点,而且还可以通过64位的IEEE地址进行扩展,因此ZigBee网络的容量是相当大的。 (6)数据传输速率低:2.4GHz频段为250kb/s,915MHz频段为40kb/s,868MHz频段只有20kb/s。 (7)可靠:采取了免冲撞机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。媒体接入控制子层采用了完全确认的数据传输模式,每个发送的数据包

zigbee网络建立过程简介

星形网络和树型网络可以看成是网状网络的一个特殊子集,所以接下来分析如何组建一个Zigbee网状网络。组建一个完整的Zigbee网络分为两步:第一步是协调器初始化一个网络;第二步是路由器或终端加入网络。加入网络又有两种方法,一种是子设备通过使用MAC层的连接进程加入网络,另一种是子设备通过与一个先前指定的父设备直接加入网络。 一、协调器初始化网络 协调器建立一个新网络的流程如图1所示。 图1 协调器建立一个新网络 1、检测协调器 建立一个新的网络是通过原语发起的,但发起原语的节点必须具备两个条件,一是这个节点具有ZigBee协调器功能,二是这个节点没有加入到其它网络中。任何不满足这两个条件的节点发起建立一个新网络的进程都会被网络层管理实体终止,网络层管理实体将通过参数值为INVALID_REQUEST的的原语来通知上层这是一个非法请求。 2、信道扫描

协调器发起建立一个新网络的进程后,网络层管理实体将请求MAC子层对信道进行扫描。信道扫描包括能量扫描和主动扫描两个过程。首先对用户指定的信道或物理层所有默认的信道进行一个能量扫描,以排除干扰。网络层管理实体将根据信道能量测量值对信道进行一个递增排序,并且抛弃能量值超过了可允许能量值的信道,保留可允许能量值内的信道等待进一步处理。接着在可允许能量值内的信道执行主动扫描,网络层管理实体通过审查返回的PAN描述符列表,确定一个用于建立新网络的信道,该信道中现有的网络数目是最少的,网络层管理实体将优先选择没有网络的信道。如果没有扫描到一个合适的信道,进程将被终止,网络层管理实体通过参数仠为STARTUP_FAILURE的的原语来通知上层初始化启动网络失败。 3、配置网络参数 如果扫描到一个合适的信道,网络层管理实体将为新网络选择一个PAN描述符,该PAN描述符可以是由设备随机选择的,也可以是在里指定的,但必须满足PAN描述符小于或等于0x3fff,不等于0xffff,并且在所选信道内是唯一的PAN描述符,没有任何其它PAN描述符与之是重复的。如果没有符合条件的PAN描述符可选择,进程将被终止,网络层管理实体通过参数值为STARTUP_FAILURE的的原语来通知上层初始化启动网络失败。确定好PAN描述符后,网络层管理实体为协调器选择16位网络地址0x0000,MAC子层的macPANID参数将被设置为PAN描述符的值,macShortAddress PIB参数设置为协调器的网络地址。 4、运行新网络 网络参数配置好后,网络层管理实体通过原语通知MAC层启动并运行新网络,启动状态通过原语通知网络层,网络层管理实体再通过原语通知上层协调器初始化的状态。 5、允许设备加入网络 只有ZigBee协调器或路由器才能通过原语来设置节点处于允许设备加入网络的状态。当发起这个进程时,如果PermitDuration参数值为0x00,网络层管理实体将通过原语把MAC层的 macAssociationPermit PIB属性设置为FALSE,禁止节点处于允许设备加入网络的状态;如果 PermitDuration参数值介于0x01和0xfe之间,网络层管理实体将通过原语把macAssociationPermit PIB属性设置为TRUE,并开启一个定时器,定时时间为PermitDuration,在这段时间内节点处于允许设备加入网络的状态,定时时间结束,网络层管理实体把MAC层的macAssociationPermit PIB属性设置为FALSE;如果PermitDuration参数的值为0xff,网络层管理实体将通过原语把

zigbee的系统结构和组网方式

简介 ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据传输速率的无线网络技术,它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案。ZigBee是建立在IEEE802.15.4标准之上,它确定了可以在不同制造商之间共享的应用纲要。IEEE802.15.4标准定义了ZigBee协议的PHY层和MAC层。PHY层规范确定了在2.4GHz(全球通用的ISM频段)以250kb/s的基准传输率工作的低功耗展频无线电以及另有一些以更低数据传输率工作的915MHz(北美的ISM频段)和868MHz(欧洲的ISM频段)的实体层规范。MAC层规范定义了在同一区域工作的多个IEEE802.15.4无线电信号如何共享空中通道。 为了促进ZigBee技术的发展,2001年8月成立了ZigBee联盟,2002年下半年,英国Invensys公司、日本三菱电子公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布,它们将加入“ZigBee联盟”,目前该联盟已经有150多家成员,以研发名为ZigBee的下一代无线通信标准。 正如前面所述,ZigBee不仅仅只是802.15.4的名字,IEEE802.15.4仅处理低级MAC层和PHY层协议,所以ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化,还开发了安全层,以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识。 ZigBee的组成和构网方式 1.FFD和RFD 利用zigbee技术组件的无线个人区域网(WPAN)是一种低速率的无线个人区域网(LR WPAN),这种低速率个人区域网的网络结构简单、成本低廉,具有有限的功率和灵活的吞 吐量。 在一个LR WPAN网络中,可同时存在两种不同类型的设备,一种是具有完整功能的设备(FFD),另一种是简化功能的设备(RFD)。 在网络中,FFD通常有3中工作状态:(1)作为个人区域网络(PAN)的主协调器;(2) 作为一个普通协调器;(3)作为一个终端设备。FFD可以同时和多个RFD或其他FFD通信。 而RFD则只用一种工作状态即作为一个终端设备,并且一个RFD只能和一个FFD通信。2.ZigBee的体系结构 ZigBee体系结构主要有物理(PHY)层、媒体接入控制(MAC)层、网络/安全层以及应用框架层构成,如下图所示:

网络的拓扑结构分类

网络的拓扑结构分类 网络的拓扑结构是指网络中通信线路和站点(计算机或设备)的几何排列形式。 1.星型网络:各站点通过点到点的链路和中心站相连。特点是很容易在网络中增加新的站点,数据的安全性和优先级容易控制,易实现网络监控,但中心节点的故障会引起整个网络瘫痪。 每个结点都由一条单独的通信线路和中心结点连结。优点:结构简单、容易实现、便于管理,连接点的故障容易监测和排除。缺点:中心结点是全网络的可靠瓶颈,中心结点出现故障会导致网络的瘫痪。 2.环形网络:各站点通过通信介质连成一个封闭

的环形。环形网容易安装和监控,但容量有限,网络建成后,难以增加新的站点。 各结点通过通信线路组成闭合回路,环中数据只能单向传输。 优点:结构简单、容易实现,适合使用光纤,传输距离远,传输延迟确定。 缺点: 环网中的每个结点均成为网络可靠性的瓶颈,任意结点出现故障都会造成网络瘫痪,另外故障诊断也较困难。最著名的环形拓扑结构网络是令牌环网(Token Ring) 3.总线型网络:网络中所有的站点共享一条数据通道。总线型网络安装简单方便,需要铺设的电缆最短,成本低,某个站点的故障一般不会影响整个网络。但介质的故障会导致网络瘫痪,总线网安全性低,监控比较困难,增加新站点也不如星型网容易。

是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连 接到公共总线上,结点之间按广播方式通信,一个结 点发出的信息,总线上的其它结点均可“收听”到。 优点:结构简单、布线容易、可靠性较高,易于扩充, 是局域网常采用的拓扑结构。 缺点:所有的数据都需经过总线传送,总线成为整个 网络的瓶颈;出现故障诊断较为困难。最著名的总线 拓扑结构是以太网(Ethernet)。 树型网、簇星型网、网状网等其他类型拓扑结构 的网络都是以上述三种拓扑结构为基础的。 ④树型拓扑结构 是一种层次结构,结点按层次连结,信息交换主要在上下结点之间进行,相邻结点或同层结点之间一般不进行数据交换。优点:连结简单,维护方便,适用于汇集信息的使用要

zigbee网络中的信息传输方式

Zigbee网络中的消息传输方式 1、广播 广播是zigbee网络中的一种数据传输方式,它是由网络中的一个节点向其它节点发送消息的过程。在zigbee网络中协调器,路由器和macRxOnWhenIdle域值为TRUE的终端设备可以参与广播转发,其余节点不参与。能够接受广播帧的目的节点由广播帧中的目的地址来确定,不同的广播地址及其对应接收节点类型如下表所示: 在所有参与广播的节点中都需要维护一个包含若干条广播事务记录(Broadcast Transaction Rcord,BTR)的广播事务表(Broadcast Transaction Table,BTT),该表用来记录哪些节点已经成功转发了广播帧。 一个节点接收到一个广播帧时首先检查帧中的目的地址和自己的设备类型是否相符。不相符则丢弃;相符的话设备从本地BTT中查找相应的BTR,若干存在,则对其进行更新;若不存在,则检查BTT 中是否有空的或者过期的BTR项。如果没有,则丢弃广播帧;若有则添加新的BTR项并将广播帧提交到高层进行处理。若节点属性中radius值不为0或者该设备不是终端设备则转发该帧。BTT表中每个BTR都有有效期,在有效期过后,设备会将该BTR定义为失效以便后续写入新的BTR。MAC PIB属性macRxOnWhenIdle值为FALSE的zigbee路由器接收到广播帧后将会以单播的形式将该帧发送到其邻居节点。如果一个节点接收到一个广播帧后节点查找BTT中的广播帧序列号发现其另外一个邻居已经广播了该帧,则节点将忽略该广播帧。为了方便重发广播帧,每个zigbee路由器的NWK层至少能够缓存1帧数据。Zigbee中广播的主要用于路由发现。广播过程如下图所示:

网络拓扑结构大全和图片(星型、总线型、环型、树型、分布式、网状拓扑结构)

网络拓扑结构总汇 星型结构 星型拓扑结构就是用一个节点作为中心节点,其她节点直接与中心节点相连构成得网络。中心节点可以就是文件服务器,也可以就是连接设备。常见得中心节点为集线器。 星型拓扑结构得网络属于集中控制型网络,整个网络由中心节点执行集中式通行控制管理,各节点间得通信都要通过中心节点。每一个要发送数据得节点都将要发送得数据发送中心节点,再由中心节点负责将数据送到目地节点。因此,中心节点相当复杂,而各个节点得通信处理负担都很小,只需要满足链路得简单通信要求。 优点: (1)控制简单。任何一站点只与中央节点相连接,因而介质访问控制方法简单,致使访问协议也十分简单。易于网络监控与管理。 (2)故障诊断与隔离容易。中央节点对连接线路可以逐一隔离进行故障检测与定位,单个连接点得故障只影响一个设备,不会影响全网。 (3)方便服务。中央节点可以方便地对各个站点提供服务与网络重新配置。 缺点: (1)需要耗费大量得电缆,安装、维护得工作量也骤增。 (2)中央节点负担重,形成“瓶颈”,一旦发生故障,则全网受影响。 (3)各站点得分布处理能力较低。 总得来说星型拓扑结构相对简单,便于管理,建网容易,就是目前局域网普采用得一种拓扑结构。采用星型拓扑结构得局域网,一般使用双绞线或光纤作为传输介质,符合综合布线标准,能够满足多种宽带需求。 尽管物理星型拓扑得实施费用高于物理总线拓扑,然而星型拓扑得优势却使其物超所值。每台设备通过各自得线缆连接到中心设备,因此某根电缆出现问题时只会影响到那一台设备,而网络得其她组件依然可正常运行。这个优点极其重要,这也正就是所有新设计得以太网都采用得物理星型拓扑得原因所在。 扩展星型拓扑: 如果星型网络扩展到包含与主网络设备相连得其它网络设备,这种拓扑就称为扩展星型拓扑。 纯扩展星型拓扑得问题就是:如果中心点出现故障,网络得大部分组件就会被断开。 环型结构 环型结构由网络中若干节点通过点到点得链路首尾相连形成一个闭合得环,这种结

ZigBee无线网络和收发器(葵花宝典中文版)

由于国内暂时还没有该文献的中文版本,而ZigBee Wireless Networks and Transceivers又是ZigBee界的葵花宝典,为了自己更好的学习,所以决定将比较多的蛋疼的时间拿出来做点有意义的事,虽然翻译水平不是很高,但是在翻译的过程中肯定能得到进步,最关键的就是检验自己的毅力,看看能否坚持。在这个过程中,如果还能帮到一些正在入门ZigBee的朋友那就更好了。废话不多说,开始 ZigBee Wireless Networks and Transceivers ZigBee无线网络和收发器 1第一章ZigBee基础 本章主要介绍了短距离无线网络通信的ZigBee标准,本章的主要目的就是对ZigBee的基础特性进行一下简单的概述,包括它的网络拓扑、信道访问机制和每个协议层所扮演的角色,在后续章节中对本章所讨论的内容有详细的解释。 1.1 什么是ZigBee? ZigBee是为低数据速率、短距离无线网络通信定义的一系列通信协议标准。基于ZigBee的无线设备工作在868MHZ, 915MHZ和2.4Z频带。其最大数据速率是250Kbps. ZigBee技术主要针对以电池为电源的应用,这些应用对低数据速率、低成本、更长时间的电池寿命有较高的需求。在一些ZigBee应用中,无线设备持续处于活动状态的时间是有限的,大部分时间无线设备是处于省电模式(也称休眠模式)的。因此,ZigBee设备在电池需要更换以前能够工作数年以上。 ZigBee的其中一个应用就是室内病人监控。例如,一个病人的血压,心率可以通过可穿戴设备测量出来,病人戴的ZigBee设备来周期性的收集血压等健康相关的信息,然后这些数据被无线传送到当地服务器,例如病人家中的一台个人电脑,电脑再对这些数据进行初始分析,最后重要的信息通过互联网被发送到病人的护士或者内科医生那里做进一步的分析。 另一个ZigBee的应用例子就是大型楼宇结构安全的监控。在此应用中,一个建筑内可以安装数个ZigBee无线传感器(如加速度计),所有的这些传感器形成一个网络来收集信息,这些收集来的信息可以用于评估建筑的结构安全和潜在的损坏标志,例如,地震后一个建筑在重新开放前可能需要进行检测。而传感器收集到的数据有助于加速和减少检测的花费。在第二章中还提供了一些其他ZigBee的应用例子。 ZigBee标准是由ZigBee联盟所开发的,该联盟有数百个成员公司,从半导体产业和软件开发者到原始设备生产商、安装商。ZigBee联盟是2002年创立的

网络拓扑结构

网络拓扑结构 拓扑这个名词是从中借用来的。网络拓扑是网络形状,或者是它在物理上的连通性。构成网络的拓扑结构有很多种。网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局,就是用什么把网络中的等设备连接起来。拓扑图给出、的网络配置和相互间的连接,它的结构主要有、、、分布式结构、树型结构、网状结构、等。 星型 星型结构是最古老的一种连接,大家每天都使用的属于这种结构。一般网络环境都被设计成星型拓扑结构。星型网是广泛而又首选使用的网络拓扑设计之一。 星型结构是指各以星型连接成网。网络有中央节点,其他节点(、)都与中央节点直接相连,这种结构以中央节点为中心,因此又称为。 星型拓扑结构便于集中控制,因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点,也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时星型拓扑结构的时间较小,较高。 在星型拓扑结构中,网络中的各通过点到点的连接到一个中央节点(又称中央转接站,一般是或)上,由该中央节点向目的节点传送信息。中央执行集中式通信控制策略,因此中央节点相当复杂,负担比各节点重得多。在星型网中任何两个要进行通信都必须经过中央。 现有的和声音通信的信息网大多采用星型网,流行的专用小PBX(Private Branch Exchange),即电话交换机就是星型网拓扑结构的典型实例。它在一个单位内为综合语音和数据交换信息提供信道,还可以提供语音信箱和等业务,是的一个重要分支。 在星型网中任何两个节点要进行通信都必须经过中央。因此,中央节点的主要功能有三项:当要求通信的站点发出通信请求后,控制器要检查中央转接站是否有空闲的通路,被叫设备是否空闲,从而决定是否能建立双方的物理连接;在两台设备通信过程中要维持这一通路;当通信完成或者不成功要求拆线时,中央转接站应能拆除上述通道。 由于中央节点要与多机连接,线路较多,为便于集中连线,多采用交换设备(交换机)的硬件作为中央节点。[1] 集中式 这种结构便于集中控制。同时它的网络延迟时间较小,传输误差较低。但这种结构非常不利的一点是,中心系统必须具有极高的可靠性,因为中心系统一旦损坏,整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份,以提高系统的可靠性。 环型

zigbee网络建立与加入

协议栈如何辨别设备类型?

在上图中可以看到协调器建立网络的步骤以及路由器和终端加入网络的过程,但协议栈究竟如何区分设备类型,仅从图中无法看出。 在ZDApp.c文件中,ZDOInitDevice( uint16 startDelay )函数调用了ZDAppDetermineDeviceType()函数,函数原型: /********************************************************************* * @fn ZDAppDetermineDeviceType() * @brief Determines the type of device to start. * * Looks at zgDeviceLogicalType and determines what type of * device to start. The types are: * ZG_DEVICETYPE_COORDINATOR * ZG_DEVICETYPE_ROUTER * ZG_DEVICETYPE_ENDDEVICE * * @param none * @return none */ void ZDAppDetermineDeviceType( void ) { if ( zgDeviceLogicalType == ZG_DEVICETYPE_COORDINATOR ) { devStartMode = MODE_HARD; // Start as a coordinator

ZDO_Config_Node_Descriptor.LogicalType = NODETYPE_COORDINATOR; } else { if ( zgDeviceLogicalType == ZG_DEVICETYPE_ROUTER ) ZDO_Config_Node_Descriptor.LogicalType = NODETYPE_ROUTER; else if ( zgDeviceLogicalType == ZG_DEVICETYPE_ENDDEVICE ) ZDO_Config_Node_Descriptor.LogicalType = NODETYPE_DEVICE; // If AIB_apsUseExtendedPANID is set to a non-zero value by commissioning // The device shall do rejoin the network. Otherwise, do normal join if ( nwk_ExtPANIDValid( AIB_apsUseExtendedPANID ) == false ) { devStartMode = MODE_JOIN; // Assume joining } else { devStartMode = MODE_REJOIN; } }

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