ZigBee是一種新興的短距離、低速率、低成本、低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它采用直接序列擴(kuò)頻(DSSS)技術(shù),工作頻率為868MHz、915MHz或2,4GHz,都是無須申請(qǐng)執(zhí)照的頻率?；赯igBee技術(shù)配置無線個(gè)域網(wǎng)絡(luò)是近年來近距離無線通信技術(shù)的一種新發(fā)展,在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域以及智能家居領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。?
　　?
　　ZigBee網(wǎng)絡(luò)配置?
　　?
　　1　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成?
　　ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、全功能設(shè)備和精簡(jiǎn)功能設(shè)備3類。?
　　①網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器?
　　包含所有的網(wǎng)絡(luò)消息,是3種設(shè)備類型中最復(fù)雜的一種,存儲(chǔ)容量最大、計(jì)算能力最強(qiáng)。功能是發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、尋找一對(duì)節(jié)點(diǎn)間的路由消息、不斷地接收信息。?
　　②全功能設(shè)備?
　　全功能設(shè)備(Full-FunctionDevice,FFD)可以擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者,形成網(wǎng)絡(luò),讓其他的FFD或精簡(jiǎn)功能裝置(RFD)聯(lián)結(jié)。FFD具備控制器的功能,可提供信息雙向傳輸。其設(shè)備特性如下。?
　　·附帶由標(biāo)準(zhǔn)指定的全部IEEE802,15.4功能和所有特征;?
　　·更強(qiáng)的存儲(chǔ)能力和計(jì)算能力可使其在空閑時(shí)起網(wǎng)絡(luò)路由器作用,?
　　·也能用作終端設(shè)備。?
　?、劬?jiǎn)功能設(shè)備?
　　精簡(jiǎn)功能設(shè)備(Reduced-FunctionDevice,RFD)只能傳送信息給FFD或從FFD接收信息,其設(shè)備特性如下。?
　　·附帶有限的功能來控制成本和復(fù)雜性,?
　　·在網(wǎng)絡(luò)中通常用作終端設(shè)備;?
　　·RFD由于省掉了內(nèi)存和其他電路,降低了ZigBee部件的成本,而簡(jiǎn)單的8位處理器和小協(xié)議棧也有助于降低成本。?
　　?
　　2　網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型?
　　從網(wǎng)絡(luò)配置上,ZigBee網(wǎng)絡(luò)中有3種類型的節(jié)點(diǎn):ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn)、ZigBee路由節(jié)點(diǎn)和ZigBee終端節(jié)點(diǎn)。?
　?、賈igBee協(xié)調(diào)點(diǎn)?
　　ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn)在IEEE 802.15.4中也稱為PAN(Personal A reaNetwork)協(xié)調(diào)點(diǎn)(zigBeeCoordinator,ZC),在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中可以作為匯聚節(jié)點(diǎn)。ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn)必須是FFD,一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)只有一個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn),它往往比網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的功能更強(qiáng)大,是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主控節(jié)點(diǎn)。它負(fù)責(zé)發(fā)起建立新的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、管理網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)以及存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)信息等,網(wǎng)絡(luò)形成后也可以執(zhí)行路由器的功能。ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn)是3種類型ZigBee節(jié)點(diǎn)最為復(fù)雜的一種,一般由交流電源持續(xù)供電。?
　?、赯igB ee路由節(jié)點(diǎn)?
　　ZigBee路由節(jié)點(diǎn)(ZigBeeRouter,ZR)也必須是FFD。ZigBee路由節(jié)點(diǎn)可以參與路由發(fā)現(xiàn)、消息轉(zhuǎn)發(fā),通過連接別的節(jié)點(diǎn)來擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍等。此外,zigBee路由節(jié)點(diǎn)還可以在它的個(gè)人操作空間(POs,Personal Operating Space)中充當(dāng)普通協(xié)調(diào)點(diǎn)(IEEE 802.15.4稱為協(xié)調(diào)點(diǎn))。普通協(xié)調(diào)點(diǎn)與ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn)不同,它仍然受ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn)的控制。?
　?、踆igBee終端節(jié)點(diǎn)?
　　zigBee終端節(jié)點(diǎn)(ZigBeeEndDevice,ZE)可以是FFD或者RFD,它通過ZigBee協(xié)凋點(diǎn)或者ZigBee路由節(jié)點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò),但不允許其他任何節(jié)點(diǎn)通過它加入網(wǎng)絡(luò),ZigBee終端節(jié)點(diǎn)能夠以非常低的功率運(yùn)行。?
　　3　網(wǎng)絡(luò)工作模式?
　　ZigBee網(wǎng)絡(luò)的工作模式可以分為信標(biāo)(Beacon)和非信標(biāo)(Non-beacon)2種模式,信標(biāo)模式實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備的同步工作和同步休眠,以達(dá)到最大限度的功耗節(jié)省,而非信標(biāo)模式則只允許ZE進(jìn)行周期性休眠,ZC和所有ZR設(shè)備必須長(zhǎng)期處于工作狀態(tài)。?
　　信標(biāo)模式下,ZC負(fù)責(zé)以一定的間隔時(shí)間(一般在15ms~4min)向網(wǎng)絡(luò)廣播信標(biāo)幀,2個(gè)信標(biāo)幀發(fā)送之間有16個(gè)相同的時(shí)槽,這些時(shí)槽分為網(wǎng)絡(luò)休眠區(qū)和網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)區(qū)2個(gè)部分,消息只能在網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)區(qū)的各時(shí)槽內(nèi)發(fā)送。?
　　?
　　非信標(biāo)模式下,ZigBee標(biāo)準(zhǔn)采用父節(jié)點(diǎn)為ZE子節(jié)點(diǎn)緩存數(shù)據(jù),ZE主動(dòng)向其父節(jié)點(diǎn)提取數(shù)據(jù)的機(jī)制,實(shí)現(xiàn)ZE的周期性(周期可設(shè)置)休眠。網(wǎng)絡(luò)中所有父節(jié)點(diǎn)需為自己的ZE子節(jié)點(diǎn)緩存數(shù)據(jù)幀,所有ZE子節(jié)點(diǎn)的大多數(shù)時(shí)間都處于休眠模式,周期性的醒來與父節(jié)點(diǎn)握手以確認(rèn)自己仍處于網(wǎng)絡(luò)中,其從休眠模式轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)傳輸模式一般只需要15ms。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?
　　?
　　IEEE 802.15.4網(wǎng)絡(luò)根據(jù)應(yīng)用的需要可以組織成星型網(wǎng)絡(luò),也可以組織成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。在星型結(jié)構(gòu)中,所有設(shè)備都與中心設(shè)備PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通信。在這種網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器一般使用持續(xù)電力系統(tǒng)供電,而其他設(shè)備采用電池供電。星型網(wǎng)絡(luò)適合家庭自動(dòng)化、個(gè)人計(jì)算機(jī)的外設(shè)以及個(gè)人健康護(hù)理等小范圍的室內(nèi)應(yīng)用。與星型網(wǎng)不同,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)只要彼此都在對(duì)方的無線輻射范圍之內(nèi),任何2個(gè)設(shè)備都可以直接通信。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中也需要網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)管理鏈路狀態(tài)信息,認(rèn)證設(shè)備身份等功能。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)模式可以支持Ad H0c網(wǎng)絡(luò),允許通過多跳路由的方式在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)。不過一般認(rèn)為自組織問題由網(wǎng)絡(luò)層來解決,不在IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)討論范圍之內(nèi)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)可以構(gòu)造更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),適合于設(shè)備分布范圍廣的應(yīng)用,例如,在工業(yè)檢測(cè)與控制、貨物庫存跟蹤和智能農(nóng)業(yè)等方面有非常好的應(yīng)用背景。?
　　由于樹狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)具有在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間路由數(shù)據(jù)包的功能,因而被稱為多跳網(wǎng)絡(luò),而星形網(wǎng)絡(luò)則被稱為單跳網(wǎng)絡(luò)。和任何網(wǎng)絡(luò)一樣,ZigBee網(wǎng)絡(luò)也是多點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò),這意味著網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)對(duì)通信介質(zhì)的訪問是同等的。其有2種類型的多點(diǎn)接入機(jī)制,在沒有使能信標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)中,只要信道是空閑的,在任何時(shí)候都允許所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送。在使能了信標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)中,僅允許節(jié)點(diǎn)在預(yù)定義的時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行發(fā)送。協(xié)調(diào)器會(huì)定期以一個(gè)標(biāo)識(shí)為信標(biāo)幀的超級(jí)幀開始發(fā)送,并且希望網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)與此幀同步。在這個(gè)超級(jí)幀中為每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配了一個(gè)特定的時(shí)隙,在該時(shí)隙內(nèi)允許節(jié)點(diǎn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。超級(jí)幀可能還含有一個(gè)公共時(shí)隙,在此時(shí),隙內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)接入信道。?
　　雖然網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成過程屬于網(wǎng)絡(luò)層的功能,但I(xiàn)EEE 802.15.4為形成各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供了充分支持。在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),通常需要考慮網(wǎng)絡(luò)容量和時(shí)延。ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)容量雖然可以支持到最多65535個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),但每2個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)完成一次通信需要15ms時(shí)間,所以在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和響應(yīng)時(shí)間。單點(diǎn)容量大了,覆蓋范圍擴(kuò)充不大;響應(yīng)時(shí)間大了,應(yīng)用業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)不了。這就需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同,設(shè)計(jì)有效的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M合來滿

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的基于ZigBee的WPAN网络配置应用的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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