第二节　ZigBee设备识别

学习准备

日常生活中是否接触过ZigBee？什么是ZigBee呢？大家共同来学习吧。

学习目标

【知识目标】

（1）能描述ZigBee的概念及作用；

（2）能描述ZigBee设备的分类；

（3）能描述ZigBee协议规范；

（4）能描述ZigBee网络组成。

【能力目标】

能正确使用ZigBee设备类型。

学习过程

一、ZigBee的认识

ZigBee来源于蜜蜂的八字舞，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信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。

伴随无线传感器网络的迅猛发展，ZigBee技术作为最近发展起来的一种便宜的、低功耗的近距离无线组网通信技术，主要适用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本，被业界认为是最有可能应用在现场的无线网络方式。

通常，符合如下条件之一的应用，就可以考虑采用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；要求数据传输可靠性高，安全性高；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，需要较大的网络覆盖；现有移动网络的覆盖盲区；使用现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统；使用GPS效果差，或成本太高的局部区域移动目标的定位应用。到目前为止，ZigBee节点已经应用于工业监控、智能楼宇、市政管理、安全医疗等多个领域。

二、ZigBee设备类型

ZigBee设备类型有三种：协调器、路由器和终端节点。

（1）ZigBee协调器（coordinator）　它是整个网络的核心，是ZigBee网络的第一个开始的设备，它选择一个信道和网络标识符（PAN ID）建立网络，并且对加入的节点进行管理和访问，对整个无线网络进行维护。在同一个ZigBee网络中，只允许一个协调器工作，当然它也是不可缺的设备。

（2）ZigBee路由器（router）　ZigBee路由节点，它的作用是提供路由信息。

（3）ZigBee终端节点（end-device）　ZigBee终端节点，它没有路由功能，完成的是网络中的终端任务。

三、ZigBee协议规范

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议，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。

无线传感器网络节点要进行相互的数据交流就要有相应的无线网络协议（包括MAC层、网络层、应用层等），传统的无线协议很难适应无线传感器的低花费、低能量、高容错性等的要求，这种情况下，ZigBee协议应运而生。通过协议标准，数千个微小的传感器之间相互协调实现通信，这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。

ZigBee协议栈是在IEEE802.15.4标准基础上建立的，定义了协议的MAC和PHY层。ZigBee设备应该包括IEEE802.15.4（该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信）的PHY和MAC层，以及ZigBee堆栈层、网络层、应用层和安全服务提供层。

实际行业应用的设备中，通常ZigBee协议栈和驱动程序封装在一个微芯片或小型电子模块中。

四、ZigBee网络组成

ZigBee网络拓扑结构支持星型（star）、树型（cluster tree）和网状（mesh），如图1-5所示。

ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协定，底层是采用IEEE802.15.4标准规范的媒体存取层（MAC）与物理层（PHY）。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网络节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。图1-6为ZigBee无线通信节点。

ZigBee协议是由ZigBee联盟制定的无线通信标准，该联盟成立于2001年8月。ZigBee协议层从下到上分别为实体层（PHY）、媒体存取层（MAC）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。

小练习

一、填空题

1.ZigBee设备类型有三种：分别是__________、__________和__________。

2.ZigBee网络拓扑结构支持__________（star）、__________（cluster tree）和__________（mesh）。

二、简答题

1.如何定义ZigBee？

2.ZigBee设备是如何分类的？

3.描述ZigBee协议规范。

4.ZigBee网络组成包含哪些？