基于IEEE 802.15.4标准的ZigBee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术，是目前无线传感器网络的首选技术之一。其开发是为了建立一种低成本、低功耗的小区域的无线通信方式，在此基础上通过软件协议栈发展出易布建的大容量、不依赖现有通信网络和现有电力网络的无线网络。ZigBee在工业控制、家庭智能化、无线传感器网络等领域有广泛的应用前景。
ZigBee的技术优势如下：
1）低功耗。在低耗电待机模式下，两节5号干电池可支持1个节点工作6～24个月，甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比较，蓝牙能工作数周、Wi-Fi可工作数小时。
2）低成本。通过大幅简化协议（不到蓝牙的1/10），降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点仅需要4KB代码。
3）低速率。ZigBee工作在20～250kbit/s的较低速率，分别提供250kbit/s（2.4GHz）、40kbit/s（915MHz）和20kbit/s（868MHz）的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求。
4）近距离。传输范围一般为10～100m；在增加RF发射功率后，也可增加到1～3km，这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远。
5）短时延。ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要3～10s、Wi-Fi需要3s。
6）高容量。ZigBee可采用星形、片形和网形网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。
7）高安全性。ZigBee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单（Access Control List，ACL）防止非法获取数据及采用高级加密标准（AES128）的对称密码，以灵活确定其安全属性。
8）免执照频段。采用直接序列扩频在ISM频段，2.4GHz（全球）、915MHz（美国）和868MHz（欧洲）。
一般来说，ZigBee定义的两种物理设备类型中，FFD支持任何拓扑结构，可以充当网络协调器，能和任何设备通信；RFD通常只用于星形网络拓扑结构，不能完成网络协调器功能，且只能与FFD通信，两个RFD之间不能通信。但RFD的内部电路比FFD少，只有很少或没有消耗能量的内存，因此实现相对简单，也更利于节能。RFD只能作为网络设备使用。(www.xing528.com)
在交换数据的网络中，有三种典型的设备类型：协调器、路由器和终端设备。一个Zig-Bee由一个协调器节点、若干个路由器和一些终端设备节点构成。设备类型并不会限制运行在特定设备上的应用类型。ZigBee模块如图3-17所示。
图3-17 ZigBee模块
协调器用于初始化一个ZigBee网络。它是网络中的第一个设备。协调器节点选择一个信道和一个网络标识符（即PAN ID），然后启动一个网络。协调器节点也可以用来在网络中设定安全措施和应用层绑定。协调器的角色主要是启动并设置一个网络。一旦这一工作完成，协调器以一个路由器节点的角色运行（甚至去做其他事情）。由于ZigBee网络的分布式的特点，网络的后续运行不需要依赖协调器的存在。
路由器的功能：允许其他设备加入到网络中，多跳路由，协助用电池供电的终端子设备的通信。通常，路由器一直要处于工作状态，因此需要使用干线电源供电。路由器需要存储那些去往子设备的信息，直到其子节点醒来并请求数据。当一个子设备要发送一个信息，子设备需要将数据发送给它的父路由节点。这时，路由器就要负责发送数据，执行任何相关的重发，如果有必要还要等待确认。这样，自由节点就可以继续回到睡眠状态。有必要认识到的是，路由器是允许成为网络流量的发送方或者接收方的。由于这种要求，路由器必须不断准备来转发数据，它们通常要用干线供电，而不是使用电池。如有某一工程不需要电池来给设备供电，那么可以将所有的终端设备作为路由器来使用。
一个终端设备并没有维持网络的基础结构的特定责任，所以它可以自己选择是休眠还是激活。终端设备仅在向它们的父节点接收或者发送数据时才会激活。因此，终端设备可以用电池供电来运行很长一段时间。
ZigBee协议栈建立在IEEE 802.15.4的物理层和MAC子层规范之上，实现了网络层和应用层实用。在应用层内提供了应用支持子层（Application Support Sub-layer，APS）和Zig-Bee设备对象（ZigBee Device Object，ZDO）。应用框架中则加入了用户自定义的应用对象，ZigBee协议栈体系结构如图3-18所示。
图3-18 ZigBee协议栈体系结构
如图3-18所示不难看出，应用层是整个协议栈的最高层，包含APS、ZDO及厂商自定义的应用对象。
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