基于ZigBee的短距離無線通信網絡技術

PC外設：無線鍵盤、鼠標、游戲操縱桿等;

工業控制：利用傳感器和ZigBee網絡使數據的自動采集、分析和處理變得更加容易;

醫療設備控制：醫療傳感器、病人的緊急呼叫按鈕等;

交互式玩具。

三、ZigBee協議棧

ZigBee協議棧結構(圖1)是基于標準OSI七層模型的，包括高層應用規范、應用匯聚層、網絡層、媒體接入層和物理層。

圖1 ZigBee協議棧

IEEE802.15.4定義了兩個物理層標準，分別是2.4GHz物理層和868/915MHz物理層。兩者均基于直接序列擴頻(DirectSequenceSpread Spectrum，DSSS) 技術。868MHz只有一個信道，傳輸速率為20kb/s;902MHz～928MHZ頻段有10個信道，信道間隔為2MHz，傳輸速率為40kb/s。以上這兩個頻段都采用BPSK調制。2.4GHz～2.4835 GHz頻段有16個信道，信道間隔為5MHz，能夠提供250kb/s的傳輸速率，采用O-QPSK調制。為了提高傳輸數據的可靠性，IEEE 802.15.4定義的媒體接入控制(MAC)層采用了CSMA-CA和時隙CSMA-CA信道接入方式和完全握手協議。應用匯聚層主要負責把不同的應用映射到ZigBee網絡上，主要包括安全與鑒權、多個業務數據流的會聚、設備發現和業務發現。

四、ZigBee網絡配置

低數據速率的WPAN中包括兩種無線設備：全功能設備(FFD)和精簡功能設備(RFD)。其中，FFD可以和FFD、RFD通信，而RFD只能和 FFD通信，RFD之間是無法通信的。RFD的應用相對簡單，例如在傳感器網絡中，它們只負責將采集的數據信息發送給它的協調點，并不具備數據轉發、路由發現和路由維護等功能。RFD占用資源少，需要的存儲容量也小，成本比較低。

在一個ZigBee網絡中，至少存在一個FFD充當整個網絡的協調點，即PAN協調點，ZigBee中也稱作ZigBee協調點。一個ZigBee 網絡只有一個PAN協調點。通常，PAN協調點是一個特殊的FFD，它具有較強大的功能，是整個網絡的主要控制者，它負責建立新的網絡、發送網絡信標、管理網絡中的節點以及存儲網絡信息等。FFD和RFD都可以作為終端節點加入ZigBee網絡。此外，普通FFD也可以在它的個人操作空間(POS)中充當協調點，但它仍然受PAN協調點的控制。ZigBee中每個協調點最多可連接255個節點，一個ZigBee網絡最多可容納65535個節點。五、ZigBee網絡的拓撲結構

ZigBee網絡的拓撲結構主要有三種，星型網、網狀(mesh)網和混合網。

星型網(圖2-a)是由一個PAN協調點和一個或多個終端節點組成的。PAN協調點必須是FFD，它負責發起建立和管理整個網絡，其它的節點(終端節點)一般為RFD，分布在PAN協調點的覆蓋范圍內，直接與PAN協調點進行通信。星型網通常用于節點數量較少的場合。

Mesh網(圖2-b)一般是由若干個FFD連接在一起形成，它們之間是完全的對等通信，每個節點都可以與它的無線通信范圍內的其它節點通信。Mesh網中，一般將發起建立網絡的FFD節點作為PAN協調點。Mesh網是一種高可靠性網絡，具有“自恢復”能力，它可為傳輸的數據包提供多條路徑，一旦一條路徑出現故障，則存在另一條或多條路徑可供選擇。

圖2 ZigBee拓撲結構