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zigbee技术--zigbee和谈

2014-08-29 19:32
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ZigBee和谈顺应无线传感器的低破费、低能量、高容错性等的要求。Zigbee的底子是IEEE 802.15.4。但IEEE仅处置初级MAC层和物理层和谈,因而Zigbee联盟扩展了IEEE,对其收集层和谈和API进行了尺度化。Zigbee是一种新兴的短距离、低速度的无线收集技术。次要用于近距离无线连接。它有本人的和谈尺度,在数千个藐小的传感器之间相互协调完成通信。

   
    ZigBee概念

    无线传感器收集节点要进行相互的数据交换就要有响应的无线收集和谈(包罗MAC层、路由、收集层、使用层等),保守的无线和谈很难顺应无线传感器的低破费、低能量、高容错性等的要求,这类环境下,ZigBee和谈应运而生。Zigbee的底子是IEEE 802.15.4。但IEEE仅处置初级MAC层和物理层和谈,因而Zigbee联盟扩展了IEEE,对其收集层和谈和API进行了尺度化。Zigbee是一种新兴的短距离、低速度的无线收集技术。次要用于近距离无线连接。它有本人的和谈尺度,在数千个藐小的传感器之间相互协调完成通信。这些传感器只需要很少的能量,以接力的编制经由无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,所以它们的通信效率很是高。Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块构成的一个无线数传收集平台,很是类似现有的挪动通信的CDMA网或GSM网,每一个Zigbee收集数传模块类似挪动收集的一个基站,在整个收集范畴内,它们之间能够进行相互通信;每个收集节点间的距离能够从尺度的75米,到扩展后的几百米,以至几公里;别的整个Zigbee收集又一次能够与现有的其它的各类收集连接。凡是,合适如下前提之一的使用,就能够考虑采用Zigbee技术做无线传输:需要数据采集或监控的网点多;要求传输的数据量不大,而要求设备成本低;要求数据传输靠得住性高,平安性高; 设备体积很小,不便放置较大的充电电池或者电源模块;电池供电;地形复杂,监测点多,需要较大的收集笼盖;现有挪动收集的笼盖盲区;使用现存挪动收集进行低数据量传输的遥测遥控系统;使用GPS成果差,或成本太高的局部区域挪动方针的定位使用。值得留意的是,在曾经发布的ZIGBEE V1.0中并没有规定具体的路由和谈,具体和谈由和谈栈完成。

    zigBee和谈栈

    ZigBee仓库是在IEEE 802.15.4尺度底子上建立的,定义了和谈的MAC和PHY层。ZigBee设备该当包罗IEEE802.15.4(该尺度定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信)的PHY和MAC层,以及ZigBee仓库层:收集层(NWK)、使用层和平安办事供给层。图1给出了这些组件的详情。


    ZigBee仓库层

    每个ZigBee设备都与一个特定模板相关,可能是公共模板或私有模板。这些模板定义了设备的使用环境、设备类型以及用于设备间通信的簇。公共模板能够确保不合供应商的设备在不异使用范畴中的互操作性。

    设备是由模板定义的,并以使用对象(Application Objects)的形式完成(见图)。每个使用对象经由一个端点连接到ZigBee仓库的余下部门,它们都是器件中可寻址的组件。

    从使用角度看,通信的本质便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,方针是将这些灯点亮)。

    端点之间的通信是经由称之为簇的数据布局完成的。这些簇是使用对象之间共享消息所需的全数属性的容器,在特殊使用中使用的簇在模板中有定义。图2便是设备及其接口的一个例子:

    每个接口都能领受(用于输入)或发送(用于输出)簇格局的数据。矣忠淮尾有二个特殊的端点,即端点0和端点255。端点0用于整个ZigBee设备的拔擢和办理。使用法式能够经由端点0与ZigBee仓库的其它层通信,从而完成对这些层的初始化和拔擢。从属在端点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。

    所有端点都使用使用支撑子层(APS)供给的办事。APS经由收集层和平安办事供给层与端点相接,并为数据传送、平安和绑定供给办事,因而能够大概适配不合但兼容的设备,比如带灯的开关。

    APS使用收集层(NWK)供给的办事。NWK担任设备到设备的通信,并担任收集中设备初始化所包含的活动、动静路由和收集发觉。使用层能够经由ZigBee设备对象(ZD0)对收集层参数进行拔擢和拜候。

ZigBeeMAC层


    802.15.4MAC层

    IEEE 802.15.4尺度为低速度无线小我域网(LR-WPAN)定义了OSI模子起头的两层。PHY层定义了无线射频该当具有的特征,它支撑二种不合的射频信号,别离位于2450MHz波段和868/915MHz波段。2450MHz波段射频能够供给250kbps的数据速度和16个不合的信道。868/915MHz波段中,868MHz支撑1个数据速度为20kbps的信道,915MHz支撑10个数据速度为40kbps的信道。
MAC层担任相邻设备间的单跳数据通信。它担任建立与收集的同步,支撑联系干系和去联系干系以及MAC层平安:它能供给二个设备之间的靠得住链接。

ZigBee接入点

    关于办事接入点

    ZigBee仓库的不合层与802.15.4 MAC经由办事接入点(SAP)进行通信。SAP是某一特定层供给的办事与上层之间的接口。 ZigBee仓库的大大都层有两个接口:数据实体接口和办理实体接口。数据实体接口的方针是向上层供给所需的常规数据办事。办理实体接口的方针是向上层供给拜候内部层参数、拔擢和办理数据的机制。

    ZigBee平安性   

    平安机制由平安办事供给层供给。然而值得留意的是,系统的全体平安性是在模板级定义的,这意味着模板该当定义某一特定收集中该当完成何品种型的平安。

    每一层(MAC、收集或使用层)都能被庇护,为了降低存储要求,它们能够分享平安钥匙。SSP是经由ZD0进行初始化和拔擢的,要求完成高级加密尺度(AES)。ZigBee规范定义了信赖核心的用处。信赖核心是在收集等分派平安钥匙的一种令人信赖的设备。

    ZigBee仓库容量   

按照ZigBee仓库规定的所有功能和支撑,咱们很容易猜测ZigBee仓库完成需要用到设备中的大量存储器本钱。

    ZigBee设备   

     ZigBee规范定义了三品种型的设备,每种都有本人的功能要求:ZigBee协调器是启动和拔擢收集的一种设备。协调器能够保持间接寻址用的绑定表格,支撑联系干系,同时又一次能设想信赖核心和施行其它活动。一个ZigBee收集只答应有一个ZigBee协调器。

    ZigBee路由器是一种支撑联系干系的设备,能够大概将动静转发到其它设备。ZigBee网格或树型收集能够有多个ZigBee路由器。ZigBee星型收集不支撑ZigBee路由器。

    ZigBee终端设备能够施行它的相关功能,并使用ZigBee收集达到其它需要与其通信的设备。它的存储器容量要求最少。

     然而需要出格留意的是,收集的特定架构会戏剧性地影响设备所需的本钱。NWK支撑的收集拓扑有星型、树型和网格型。在这几种收集拓扑中,星型收集对本钱的要求最低。