Zigbee技术介绍知识讲解
ZigBee(紫蜂)技术讲解
SPA 服务接入点
应用
…
对象 1
…
端点 1 服务接入点
APS 应用支持子层
APS 信息 分析模块
网络层
公
ZDO
共
接
口
端点 0 服务接入点
SAP
服
网络
务
管理模块
接
入
点
ZDO 管理 平面
SAP
网络安全 管理模块
网络信息 分析模块
SAP 服务接入点
服
路由 管理模块
网络 管理模块
务 接 入
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。
网状拓扑
网络拓扑
ZigBee网络的拓扑结构
ZigBee的协议架构
1. zigbee网络协议栈概述
应用程序框架
应用层
ZDO
应用 对象 240
端点 240 服务接入点
1. 紫蜂技术（ZigBee） 简介
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。借此意义 Zigbee作为新一代无线通 讯技术的命名。
紫蜂是一种高可靠的无线数传网络，类似于 CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于 移动网络基站。
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。
ZigBee基础知识
ZigBee基础知识一、ZigBee特点ZigBee技术就是一种新兴得短距离、低功耗、低成本、低数据传输率得无线通信技术。
它得主要特点如下:1)低功耗:在低功耗待机模式下,两节普通5号干电池可使用6~24个月。
2)低速率:数据传输速率只有10kb/s~ 250 kb/s,专注于低速数据传输应用。
3)低成本:因为ZigBee数据传输速率低,协议简单,降低了对通信控制器得要求,所以大大降低了成本。
4)短距离:传输距离一般介于10~100m之间,在增加RF发射功率后,亦可增加到1~3km。
这指得就是相邻节点间得距离,如果通过路由与节点间通信得接力,传输距离将可以更远。
5)短时延:Zigbee得响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。
6)容量大:Zigbee可采用星状、簇状与网状网络结构,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,这样可组成65000多个节点。
7)安全:ZigBee提供了数据完整性检查与鉴权功能,采用AES-128加密算法,各个应用可灵活确定其安全属性。
8)工作频段灵活:使用得频段分别为全球得2、4GHz ISM频段(16个信道)、欧洲得868MHz频段(1个信道),以及美国得915MHz频段(10个信道),均为免执照频段。
二、ZigBee工作频率表1 ZigBee工作频率表三、ZigBee得设备类型ZigBee网络支持两种功能类型得网络节点:全功能器件(Full FunctionDevice, FFD)与精简功能器件(Reduce Function Device,RFD)。
全功能器件拥有完整得协议功能,在网络中可以作为协调器(Coordinator),路由器(Router)与普通节点(Device);而精简功能器件旨在实现最简单得协议功能而设计,只能作为普通节点存在于网络中。
全功能器件可以与精简功能器件或其她得全功能器件通信,而精简功能器件只能与全功能器件通信,精简功能器件之间不能直接通信。
Zigbee知识点
第一章Zigbee概述1、Zigbee就是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术,主要用于近距离无线连接。
2、Zigbee的特点就是功耗低、成本低、时延短、网络容量大、可靠安全。
3、常见的Zigbee芯片有CC243X系列、MC1322X系列与CC253X系列。
4、常见的Zigbee协议栈有非开源(msstatePAN)协议栈、开源(freakz)协议栈与半开源(Zstack)协议栈。
5、Zigbee软件开发平台包括IAR、Zigbee Sniffer、物理地址修改软件以及其它辅助软件。
6、Zigbee硬件开发平台采用Altium Designer进行设计。
7、简述Zigbee的定义。
答:Zigbee就是一种近距离、低复杂度、低功耗、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(包括典型的周期性数据、间歇性数据与低反应时间数据)的应用。
( Zigbee的基础就是IEEE802、15、4,但就是IEEE802、15、4仅处理低级的MAC(媒体接入控制协议)层与物理层协议,Zigbee联盟对网络层协议与应用层进行了标准化。
)8、简述无线传感器网络与Zigbee之间的关系。
答:从协议标准来讲:目前大多数无线传感器网络的物理层与MAC层都采用IEEE802、15、4协议标准。
IEEE802、15、4描述了低速率无线个人局域网的物理层与媒体接入控制协议(MAC层),属于IEEE802、15、4工作组。
而Zigbee技术就是基于IEEE802、15、4标准的无线技术。
从应用上来讲:Zigbee适用于通信数据量不大,数据传输速率相对较低,成本较低的便携或移动设备。
这些设备只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另外一个传感器,并能实现传感器之间的组网,实现无线传感器网络分布式、自组织与低功耗的特点。
9、Zigbee技术特点:低功耗、低成本、大容量、可靠、时延短、灵活的网络拓扑结构。
ZigBee技术
ZigBee技术特点
(6) 安全: ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数
据包完整性检查功能,支持鉴权和认证， 采用 了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确 定其安全属性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
应用实例
现已广泛应用于物联网产业链中的M2M行业, 如智能电网、智能交通、智能 家居、金融、移动POS终端、供应链自动化、工业自动化、智能建筑、消 防、公共安全、环境保护、气象、数字化医疗、遥感勘测、农业、林业、 水务、煤矿、石化等领域。
ZigBee技术特点
(2)成本低: ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能
降到1.5—2.5美元, 并且ZigBee协议是免专利费的。 低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。
ZigBee技术特点
(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30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设 备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于 对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。
分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输 速率, 它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续 增加。
ZigBee技术特点
(1)低功耗: 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且
采用了休眠模式, 功耗低,因此ZigBee设备非常省电。 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。
ZigBee技术的定义
简单的说, ZigBee是一种高可靠的无线数传网络, 类似于 CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。 通讯距离从标准的75m到几百米、几公里, 并且支持无限扩 展。
zigbee应用
zigbee应用ZigBee技术是一种低功耗、近距离、低速率无线通信技术，具有低功耗、低成本、简单易用等特点，广泛应用于智能家居、物联网、能源管理、电力控制等领域。
本文将从ZigBee技术的基本原理、应用案例以及未来发展等方面进行介绍，旨在帮助读者更好地理解和了解ZigBee技术的应用。
一、ZigBee技术基本原理ZigBee技术是一种基于IEEE802.15.4标准的无线通信技术，使用全球2.4GHz频段，采用工作在低速率模式下的设备，适用于大范围的低功耗应用。
ZigBee技术主要包含三个基本组件：设备、协调器和网络。
设备是指采用ZigBee技术的终端设备，如传感器、开关等，用于感知环境信息，并将其通过ZigBee网络传输到协调器。
协调器是ZigBee网络的核心节点，负责组网、路由和管理网络中的设备。
它还可以与上层网络（如无线局域网）进行通信，实现设备与互联网的连接。
网络是由协调器和多个设备组成的拓扑结构，通过ZigBee协议进行通信。
ZigBee网络分为星型、网状和混合三种结构，可以根据不同应用需求选择不同的拓扑结构。
ZigBee技术通过低功耗的无线通信方式实现设备之间的数据传输。
它采用短距离通信，通信距离一般在10-100米之间，适用于室内环境。
同时，ZigBee技术在传输过程中对数据进行了优化，采用了低速率的传输模式，降低了能耗。
二、ZigBee技术应用案例1. 智能家居智能家居是ZigBee技术最常见的应用领域之一。
通过将传感器、开关、灯光等设备连接到ZigBee网络中，实现对家居环境的智能控制。
用户可以通过智能手机、平板电脑等终端设备，远程控制家居设备的开关、调光、温度等功能，提高家居的舒适度和便利性。
2. 物联网ZigBee技术也广泛应用于物联网领域。
通过将物联网设备连接到ZigBee网络中，实现对物联网设备的监测、控制和管理。
例如，智能城市中的环境监测设备可以通过ZigBee网络将环境数据传输到中心服务器，实现对环境状况的实时监测和分析。
第四章 ZigBee概述
ZigBee片上系统解决方案—CC2430无线单片机 2005年12月，Chipcon公司推出内嵌定位引擎的ZigBee
IEEE802.15.4解决方案CC2431。 2006年2月，TI公司收购Chipcon公司，又相继推出一系
列的ZigBee芯片，比较有代表性的片上系统有CC2530等。
TX为25 mA)。 ● 硬件支持CSMA/CA。 ● 电源电压范围宽(2.0～3.6 V)。 ● 支持数字化接收信号强度指示器/链路质量指示(RSSI/LQI)。
7
第一节 ZIGBEE 技术概述 --------ZIGBEE芯片
● 2.4 GHz IEEE 802.15.4标准射频收发器。 ● 优秀的接收器灵敏度和抗干扰能力。 ● 外围电路只需极少量的外部元件。 ● 支持运行网状网系统。 ● 128 KB系统可编程闪存。 ● 32位ARM7TDMI-S微控制器内核。 ● 96 KB的SRAM及80 KB的ROM。 ●支持硬件调试。 ● 4个16位定时器及PWM。 ● 红外发生电路。 ● 32 kHz的睡眠计时器和定时捕获。 ● CSMA/CA硬件支持。 ● 精确的数字接收信号强度指示/LQI支持。 ● 温度传感器。 ● 两个8通道12位ADC。 ● AES加密安全协处理器。 ● 两个高速同步串口。 ● 64个通用I / O引脚。 ● 看门狗定时器。
4
第一节 ZIGBEE 技术概述 --------无线传感器网络与ZIGBEE的关系
ZigBee技术
放机和其他家电设备进行遥控。 （10）用于计算机外设，如键盘、鼠标、游戏控制器及打印机。 （11）有源RFID应用，如电池供电标签，可用于产品运输、产品跟踪、
交换数据的网络中的设备类型：协调器、路由器和终端设备。
与移动通信的CDMA或 GSM网络不同的是，ZigBee 网络主要是为工业现场自动 化控制数据传输而建立的， 因此它必须具有简单、使用 方便、工作可靠、价格低的 特点。
图4-3 ZigBee模块
ZigBee技术
三、ZigBee采用的自组织网通信方式
物联网
ZigBee技术
一、ZigBee概述
Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词，根据这个协议规定的技术 是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
ZigBee联盟是一个高速增长的非盈利业界组织
ZigBee联盟的主要目标是通过加入无线网络功能，为消费者提供 更富弹性、更易用的电子产品。
二、ZigBee无线数据传输网络描述
3）时延 由于ZigBee采用随机接入MAC层，且不支持时分复用的信道接
入方式，因此不能很好地支持一些实时的业务。 4）能耗特性（技术优势 ）
ZigBee技术
5）组网和路由性（即网络层特性）
ZigBee具备大规模的组网能力，每个网络有60 000个节点； 而蓝牙为每个网络8个节点。
六、ZigBee自身的技术优势
举一个简单的例子就可以说明这个问题，当一队伞兵空降后，每人 持有一个ZigBee网络模块终端，降落到地面后，只要他们彼此间在网 络模块的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联 互通的ZigBee网络。而且，由于人员的移动，彼此间的联络还会发生 变化。因而，模块还可以通过重新寻找通信对象，确定彼此间的联络 ，对原有网络进行刷新。这就是自组织网。
zigbee技术简介
zigbee技术简介第一篇：ZigBee技术简介ZigBee技术是一种基于IEEE 802.15.4标准的低功耗、短距离、无线网络技术，它可以支持广泛的应用场景，例如智能家居、智能城市、工业自动化、医疗保健等。
相比于传统的无线网络技术，如WiFi和蓝牙，ZigBee技术具有以下优势：1. 低功耗：ZigBee设备的电池寿命通常可以达到数月甚至数年，这使其非常适合那些无法方便更换电池的应用场景。
2. 短距离：ZigBee技术适用于局部网络，其通信距离通常在10-100米之间，这减少了通信延迟和能量损耗，同时也提高了通信安全性。
3. 开放标准：ZigBee技术是一个开放的标准，许多公司都可以使用相同的标准来开发和生产设备，这降低了开发成本和市场风险，同时也促进了设备互操作性。
ZigBee技术可以支持多种网络拓扑结构，包括星型、树型和网状结构，其中网状结构最为常见。
在网状结构中，所有设备都可以互相通信，这提高了网络的可扩展性和可靠性。
另外，ZigBee设备也可以进行自组网，这意味着设备可以自动加入网络，让用户部署和管理网络变得更加容易。
除了标准的ZigBee技术，还有一些衍生的协议和标准，例如ZigBee Pro、ZigBee IP、ZigBee Light Link等。
这些协议和标准可以满足不同的应用场景需求，例如ZigBee Pro主要用于工业自动化和安防系统，ZigBee IP用于IPv6网络，ZigBee Light Link用于智能家居照明控制。
总的来说，ZigBee技术是一种非常适合物联网应用的无线网络技术，它具有低功耗、短距离、开放标准等优势，可以帮助用户快速连接物联网设备，实现智能化控制和管理。
第二篇：ZigBee和蓝牙的区别ZigBee和蓝牙都是无线技术，它们之间有什么区别呢？以下是一些常见的区别：1. 适用场景不同蓝牙技术适用于需要高速传输和连接范围较小的场景，例如音频传输、手机、平板电脑和笔记本电脑等，它的通信距离通常在10米左右。
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7.2007年10月完成再次修订(称为ZigBee2007/PRO)。能够 兼容之前的ZigBee2006版本，并且加入了ZibgeePRO部分 ，此时ZigBee联盟更加专注于以下三个方面：
的频率，在 2.4G 的频段上 具有 16 个信道，带宽为 250K。
7
二、Zigbee技术特性和性能分析
二、Zigbee 物理信道
• ZigBee 在 2.4G 的频段上具有 16 个信道，从
2.405GHz — 2.480GHz 间分布，信道间隔 是 5M， 具有很强的信道抗串扰能力。
8
二、Zigbee技术特性和性能分析
4.2004年12月ZigBee1.0标准(又称为ZigBee2004) 敲定，这使得ZigBee有了自己的发展基本标准。
4
一、Zigbee技术简介
三、Zigbee协议的发展历史
5.2005年9月公布ZigBee1.0标准并提供下载。在这一年 里，华为技术有限公司和IBM公司加入了ZigBee联盟。 但是基于该版本的应用很少，与后面的版本也不兼容。
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二、Zigbee技术特性和性能分析
一、ZigBee 频带和数据传输率
• ZigBee 无线可使用的频段有 3 个，分别是 2.4GHz 的 ISM 频
段、欧洲的 868MHz 频 段、以及美国的 915MHz 频段，而不 同频段可使用的信道分别是 16 、 1 、 10 个；
• ZigBee 在中国采用 2.4G 的 ISM 频段，是免申请和免使用费
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二、Zigbee技术特性和性能分析
⑤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3～10 s、WiFi 需要3 s。
⑥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。
⑧免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗( ISM) 频 段,2. 4 GHz (全球) 、915 MHz(美国) 和868 MHz(欧洲) 。
Industrial Scientific Medical (ISM)
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二、Zigbee技术特性和性能分析
五、Zigbee 协议栈
（1）TI公司开发的Z-Stack是ZigBee协议栈，并且经过了ZigBee 联盟的认可而为全球众多开发商所广泛采用
2. 2000年12月成立了工作小组起草IEEE 802.15.4标准, Zigbee联盟成立于2001年8月
3.2002年下半年，英国Invensys公司、日本三菱 电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导 下一代无线通信标准，这 一事件成为该项技术发展过程中的里程碑。
1)、家庭自动化(Home Automation；HA)； 2)、建筑/商业大楼自动化(Building Automation；BA)； 3)、先进抄表基础建设(Advanced Meter Infrastructure ；AMI)；
5
二、Zigbee技术特性和性能分析
• 一、ZigBee 频带和数据传输率 • 二、Zigbee 物理信道 • 三、无线网络标准的比较 • 四、zigbee 技术优势 • 五、Zigbee 协议栈 • 六、ZigBee 网络拓扑结构 • 七、ZigBee 网络地址 • 八、ZigBee 网络设备类型 • 九、Zigbee 抗干扰能力 • 十、ZigBee 可靠链路
③低速率。Zigbee工作在20～250 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。
④近距离。传输范围一般介于10～100 m 之间,在增加RF 发射功率后,亦可增加到1～3 km。这指的是相邻节点间的距离 。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。
翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位和远近信
息的，也就是说蜜蜂依靠着这样的方式构成了群体中
的通信“网络”，因此ZigBee的发明者们形象地利用
蜜蜂的这种行为来描述这种无线信息传输技术。
3
一、Zigbee技术简介
三、Zigbee协议的发展历史
1.ZigBee的前身是1998年由INTEL、IBM 等产业巨头发起的“HomeRFLite”技术
三、无线网络标准的比较
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二、Zigbee技术特性和性能分析
四、zigbee 技术优势 ①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6～24个月,甚至更长。这是Zigbee的突出优势。相比 较,蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。
②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(MCU)测 算, 主节点需要32KB代码,子节点少至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。
2
一、Zigbee技术简介
二、什么是Zigbee？
•
ZigBee是IEEE802.15.4协议的代名词。根据这
个协议规定的技术是一种近距离、低复杂度、低功耗
、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适
合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中
，同时支持地理定位功能。
• 由于蜜蜂（bee）是靠飞翔和“嗡嗡”（zig）地抖动
Zigbee技术介绍
一、Zigbee技术简介
• 实验证明 IEEE 802.15.4/ZigBee 的误码率，特别是在信噪比为
4dB 的情况下可达到 10 -9 ； 达到同样误码率，蓝牙/ 802.15.1 信噪比要达 16dB，802.11b 要达 10dB，Zigbee 的抗干扰性能 明显高于蓝牙和 WLAN 技术。