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一、Zigbee基础

1、什么是Zigbee

在智能领域的硬件和互联网中,著名的ZigBee组网应该是没有人不知道。除了wifi,蓝牙之外，ZigBee是目前的一个最重要的无线通信协议之一,主要用于物联网和智能硬件和其他领域之中。

首先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，也就是所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形象地描述这种无线信息传输技术。

ZigBee是建立在 IEEE 802.15.4 标准之上，由于 IEEE 802.15.4标准只定义了物理层协议和MAC 层协议，于是成立了zigbee联盟，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。经过ZigBee联盟对 IEEE 802.15.4 的改进，这才真正形成了ZigBee协议栈(Zstack)。

2、Zigbee的特点

数据传输速率低：10KB/秒~250KB /秒，专注于低传输应用。 功耗低：在低功耗待机模式下，两节普通5号电池可使用6~24个月。 成本低：ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本。 网络容量大：网络可容纳 65,000 个设备。 时延短：通常时延都在 15ms~30ms。 安全： ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-128加密算法（美国新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一）

3、ZigBee网络拓扑

如网络图中所述，zigbee网络由协调器（C），路由器（R）和终端设备（E）组成。Zigbee支持网状路由。

Coordinator(协调器)：

总是需要安装第一个协调器来建立zigbee网络服务，它启动一个新的PAN（个人区域网络），一旦启动其他zigbee组件即。路由器（R）和终端设备（E）可以加入网络（PAN）。 - 负责选择频道和PAN ID。 - 它可以帮助通过网状网络路由数据，并允许来自R和E的加入请求。 - 它是主电源（AC）并支持子设备。 - 它不会进入睡眠模式。

协调器选择一个信道和一个网络ID(也称之为PAN ID，即Personal Area Network ID)，随后启动整个网络。协调器也可以用来协助建立网络中安全层和应用层的绑定(bindings)。

注意，协调器的角色主要涉及网络的启动和配臵。一旦这些都完成后，协调器的工作就像一个路由器(或者消失go away)。由于ZigBee网络本身的分布特性，因此接下来整个网络的操作就不在依赖协调器是否存在。

Router(路由器)：

第一个路由器需要加入网络，然后它可以允许其他R＆E加入PAN。 - 主电源（AC）和支持子设备。 - 它不会进入睡眠模式。

路由器的功能主要是：允许其他设备加入网络，多跳路由和协助它自己的由电池供电的终端设备的通讯。

通常，路由器希望是一直处于活动状态，因此它必须使用主电源供电。但是当使用树状网络拓扑结构时，允许路由间隔一定的周期操作一次，这样就可以使用

End-Device(终端设备)：

它不允许其他设备加入PAN，也不能协助通过网络路由数据。 - 电池供电，不支持任何儿童设备。 - 这可能会睡眠，因此可以在很大程度上最小化电池消耗。有两种拓扑结构，星形和网状，如前所述Zigbee支持网格路由。PAN ID用于zigbee设备之间的通信，它是16位数。协调器将PAN ID始终设置为零，并且所有其他设备在加入PAN时将接收16位地址。完成Zigbee网络安装有两个主要步骤。通过协调器形成网络并通过路由器和终端设备加入网络。

终端设备没有特定的维持网络结构的责任，它可以睡眠或者唤醒，因此它可以可以是一个电池供电设备。通常，终端设备对存储空间(特别是RAM的需要)比较小。