ZigBee重要结构及表解释 ZigBee 2010-06-13 10:31:26 阅读103 评论0 字号：大中小订阅各表中的元素结构： 1、组表的元素结构aps_Group_t; typedef struct { uint16 ID; // 组ID uint8 name[APS_GROUP_NAME_LEN]; // 组名称 } aps_Group_t; 2、组列表的元素结构 typedef struct apsGroupItem { struct apsGroupItem *next; //指向下一个组表条目 uint8 endpoint; //此终端接收发送给组的信息 aps_Group_t group; //组ID和组名 } apsGroupItem_t; 3、路由表的元素结构rtgEntry_t; typedef struct { uint16 dstAddress; //目标地址 uint16 nextHopAddress; //单跳地址 byte expiryTime; //有效时间 byte status; //状态 } rtgEntry_t; 4、绑定表的元素结构BindingEntry_t; typedef struct
{ uint8 srcEP; // 没有源地址自从源地址一直是本地设备uint8 dstGroupMode; // 目标地址类型; 0 –正常地址, 1 –组地址 uint16 dstIdx; //在两种模式中(组或非组) 保存到NV 和RAM // dstGroupMode = 0 - Address Manager index // dstGroupMode = 1 –组地址 uint8 dstEP; //目标地址 uint8 numClusterIds; //簇个数 uint16 clusterIdList[MAX_BINDING_CLUSTER_IDS]; // Don't use MAX_BINDING_CLUSTERS_ID when // using the clusterIdList field. Use // gMAX_BINDING_CLUSTER_IDS } BindingEntry_t; 5、相邻表的元素结构neighborEntry_t; typedef struct { uint16 neighborAddress; //相邻地址 uint16 panId; //所属的PAN网络ID linkInfo_t linkInfo; //连接信息（包括发送/接收和安全帧计数） } neighborEntry_t; 6、路由发现表的元素结构rtDiscEntry_t; typedef struct { byte rreqId; //接收请求ID
NB-IoT、LoRa、Zigbee、WIFI、蓝牙无线组网对比LoRa LoRa(长距离)是由Semtech公司开发的一种技术，典型工作频率在美国是915MHz，在欧洲是868MHz，在亚洲是433MHz。LoRa的物理层(PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段，只要每台设备采用不同的啁啾和数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km，最长距离可达15km，具体取决于所处的位置和天线特性。 NB-IoT 窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。 NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
ZigBee ZigBee是物联网的理想选择之一。 虽然ZigBee一般工作在2.4GHz ISM频段，但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz 频段中使用。在2.4GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中，支持多达216个节点。与其它技术一样，安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee 的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。 Wi-Fi Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例，最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而，它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。 大多数Wi-Fi版本工作在2.4GHz免许可频段，传输距离长达100米，具体取决于应用环境。流行的802.11n速度可达300Mb/s，而更新的、工作在5GHz ISM频段的802.11ac，速度甚至可以超过1.3Gb/s。 一种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是802.11ah，在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段，其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围，但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。 802.11ah的调制技术是OFDM，它在1MHz信道中使用24个子载波，在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM，因此可以提供宽范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露，它将在2018年前完成802.11ah的测试和认证计划。 针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是802.11af。它旨在使用从54MHz到698MHz 范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s，不过在更低的VHF电视频段有望实现更长的距离。 蓝牙5.0 蓝牙是一种无线传输技术，理论上能够在最远100米左右的设备之间进行短距离连线。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑，在不借助电缆的情况下联网，并传输资料和讯息，目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 5.0不仅可以向下相容旧版本产品，且能带来更高速、更远传输距离的优势。云里物里的低功耗蓝牙模块MS50SFB就是采用5.0芯片，从而达到更快的速度，更稳定的效果。 本文来源网络，如有侵权请联系删除。
根据应用和市场需要定义了ZigBee 协议的分层架构，其协议的体系结构如图1 所示，其中物理层（physical layer，PHY）和媒介访问控制层（medium access control sub-layer,MAC）是由IEEE802.15.4-2003 标准定义的，在这个底层协议的基础上ZigBee 联盟定义了网络层（network layer,PHY）和应用层（application layer,APL）架构. 图1 zigbee协议栈体系结构 物理层规范 物理层定义了它与MAC 层之间的两个接口：数据服务接口PD-SAP 和管理服务接口PLME-SAP，其中PD-SAP 接口还为物理层提供了相应的数据服务，负责从无线物理信道上收发数据，而PLME-SAP 接口同时为物理层提供相应的管理服务，用于维护一个由物理层相关数据组成的数据库。物理层负责数据的调制、发送和接收、空闲信道评估（clear channel assessment,CCA）信道能量的监测（energy detect,ED）和链接质量指示（link quality indication，LQI）等。物理层帧结构由同步头、物理层帧头和物理层有效载荷三部分组成，如表1 所示。
同步头又包括32bit 的前同步码和8bit 的帧定界符，前同步码用来为数据收发提供码元或数据符号的同步；帧界定符用来标识同步域的结束及数据的开始。物理层帧头包括7bit 的帧长度和1bit 的预留位，帧长度定义了物理层净荷的字节数。物理层有效载荷就是MAC层的帧内容。 表一物理层帧格式 媒体接入控制层规范 MAC 层定义了它与网络层之间的接口，包括提供给网络层的数据服务接口MLDE-SAP 和管理服务接口MLME-SAP，同时提供了MAC 层数据服务和MAC 层管理服务。MAC层数据服务主要实现数据帧的传输；MAC 层管理服务主要负责媒介访问控制、差错控制等。 MAC 层主要功能包括以下几个方面： （1）ZigBee 协调器产生网络信标 （2）设备与信标同步 （3）支持节点加入或着退出操作 （4）信道接入方式采用免冲突载波检测多路访问（CSMA-CA）机制 （5）建立并维护保护时隙机制 （6）为设备提供安全支持 MAC 帧格式由三个基本部分组成：MAC 帧头、MAC 帧载荷和MAC 帧尾。不同类型的MAC 帧，其帧头和帧尾都是一样的，只是MAC 帧载荷有差别，通用MAC 帧格式如表2所示。 表二通用MAC帧格式 网络层规范 网络层定义了它与应用层之间的接口，包括提供给应用层的数据服务接口NLDE-SAP和管理服务接口NLME-SAP , 同时提供了网络层数据服务和网络层管理服务。网络层主要负责拓扑结构的建立和网络的维护，具体的功能如下：（1）初始化网络，即建立一个新的包含协调器、路由器和终端设备的网络（2）设备连接和断开时所采用的机制 （3）对一跳邻居节点的发现和相关节点信息的存储 （4）ZigBee 协调器和路由器为新加入节点分配短地址
Zigbee技术主流芯片调研 1、Zigbee芯片调研 当今市场已有大量集成Zigbee协议和射频电路的芯片。以下是市场上主流的生成Zigbee的公司及其生产的典型Zigbee芯片。 公司TI FREESCALE ATMEL Nordic 芯片CC2530 MC1321 AT86RF230 nRF24E1/nRF9E5 MCU内核8051 HCS08 无（通过SPI接口由外 接MCU连接） 8051 通过在淘宝上的调查，TI公司的CC2530和FREESCALE的MC1321用户量比较大，有大量的公司提供基于这两款芯片的Zigbee模块，使用这些模块可以减少大量的硬件调试工作，而较容易的实现我们所需的传输功能。以下就这两类主流芯片进行详细介绍。 1.1 CC2530调研 CC2530是市场最主流的Zigbee芯片，TI公司推出的ZIGBEE网络处理器，将复杂的ZIGBEE网络协议栈，处理成了简单的用户接口命令，用户只要使用任何简单的单片机（微控制器），就可以容易的实现对ZIGBEE网络的控制；TI推出这个芯片的目的，就是希望ZIGBEE容易被使用。CC2530是TI公司推出的最新一代ZigBee标准芯片，适用于2.4GHz、IEEE802.15.4、ZigBee和 RF4CE应用。 CC2530包括了极好性能的一流RF收发器，工业标准增强性8051MCU，系统中可编程的闪存，8KB RAM以及许多其它功能强大的特性，可广泛应用在2.4-GHzIEEE802.15.4系统，RF4CE遥控制系统，ZigBee系统，家庭/建筑物自动化，照明系统，工业控制和监视，低功耗无线传感器网络，消费类电子和卫生保健。主要参数如下：
一．节点的安装初始化 1.1建立网络的过程 (1)目标节点： 首先，扫描信道，对各个信道进行能量检测，选择可允许能量水平的信道进行操作。 然后，发送执行活动的扫描操作，识别其他在工作在所选信道上的属于其他PAN网络的identifiers，允许一个统一的PAN identifier接入它的网络。 最后，目标节点运行常规功能。 (2)控制节点： 接入网络之后，运行常规功能。 二.网络帧结构 Frame control：控制信息 Frame counter：技术，防止重复和延时攻击 Profile identifier：应用帧的传输格式 Vendor identifier：供应商标识符，允许商家进行扩展 Frame payload：传输的应用层数据 Message integrity code：进行认证（安全） 三.传输选项 四.发现（Discovery） 发现服务必须是在非节能模式下才能进行。节点通过执行发现服务，来寻找能够进行配对的节点；发现服务会在一个固定的期间内在三个PAN网络中重复的进行，直到收到所有的应答。 在此期间，设备之间会交换如下信息： Node capabilities：节点的类型（目标节点或控制节点），节点的供电类型，是否支持
安全性。 Vendor information：ZigBee RF4CE提供一个Vendor identifier或者vender string 来制定一个特定的供应商标识。 Application information：用户自定义一个字符串用来描述节点的应用功能（例如Lounge TV），一个设备类型列表可以制定哪些类型的设备室被支持的（例如一个综合性设备可能同时支持TV和DVD的功能），profile identifier列表制定该节点支持哪些类型的profiles。 Requested device type：discovery期间可以被请求的设备类型（比如一个多功能遥控器可能寻找TV的功能）。 五、频率捷变 （1）目标节点可以根据3个信道的变化，更换信道。 （2）控制节点会记录目标节点的信道，当目标节点信道发生改变时，控制节点会尝试从其他信道发送给目标节点，直到目标节点发送确认信息；之后，控制节点会记录上新的信道。 六、配对 在发现期间，当节点确定在它的通信范围有其他能够提供稳定服务的节点时，可以通过建立配对从而进行通信。在RC网络中在存在配对的发送端和接收端之间只能直接通信。 配对连接可以建立在应用层的要求上，通过交换类似于discovery期间交换的消息。目标节点可以选择是否接受配对并发送请求配对信息给源节点。 配对成功后，源节点和目标节点会在它们各自的配对表中存储配对链接。这个使得源节点可以和目标节点通信，目标节点也可以和源节点通信。在配对表中的实体包含网络层传输信息给目标节点的所有信息。这消除了寻址的负担，要实现和相应设备的通信，应用层可以简单的提供一个链接配对表的index。 配对表中的每个实体包含的信息如下： Pairing reference Source network address Destination logical channel Destination IEEE address Destination PAN identifier Destination network address Recipient nod capabilities Recipient frame counter Secutity link key
1Zigbee协议栈相关概念 1.1近距离通信技术比较： 近距离无线通信技术有wifi、蓝牙、红外、zigbee，在无线传感网络中需求的网络通信恰是近距离需求的，故，四者均可用做无线传感网络的通信技术。而，其中（1）红外（infrared）：能够包含的信息过少；频率低波衍射性不好只能视距通信；要求位置固定；点对点传输无法组网。（2）蓝牙（bluetooth）：可移动，手机支持；通信距离10m；芯片价格贵；高功耗（3）wifi：高带宽；覆盖半径100m；高功耗；不能自组网；（4）zigbee:价格便宜；低功耗；自组网规模大。?????WSN中zigbee通信技术是最佳方案，但它连接公网需要有专门的网关转换→进一步学习stm32。 1.2协议栈 协议栈是网络中各层协议的总和，其形象的反映了一个网络中文件传输的过程：由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。 1.2.1Zigbee协议规范与zigbee协议栈 Zigbee各层协议中物理层（phy）、介质控制层（mac）规范由IEEE802.15.4规定，网络层（NWK）、应用层（apl）规范由zigbee联盟推出。Zigbee联盟推出的整套zigbee规范：2005年第一版ZigBeeSpecificationV1.0，zigbee2006，zigbee2007、zigbeepro zigbee协议栈：很多公司都有自主研发的协议栈，如TI公司的：RemoTI，Z-Stack，SimpliciTI、freakz、msstatePAN 等。 1.2.2z-stack协议栈与zigbee协议栈 z-stack协议栈与zigbee协议栈的关系：z-stack是zigbee协议栈的一种具体实现，或者说是TI公司读懂了zigbee 协议栈，自己用C语言编写了一个软件—---z-stack，是由全球几千名工程师共同开发的。ZStack-CC2530-2.3.1-1.4.0软件可与TI的SmartRF05平台协同工作，该平台包括MSP430超低功耗微控制器(MCU)、CC2520RF收发器以及CC2591距离扩展器，通信连接距离可达数公里。 Z-Stack中的很多关键的代码是以库文件的形式给出来，也就是我们只能用它们，而看不到它们的具体的实现。其中核心部分的代码都是编译好的，以库文件的形式给出的，比如安全模块，路由模块，和Mesh自组网模块。与z-stack 相比msstatePAN、freakz协议栈都是全部真正的开源的，它们的所有源代码我们都可以看到。但是由于它们没有大的商业公司的支持，开发升级方面，性能方面和z-stack相比差距很大，并没有实现商业应用，只是作为学术研究而已。 还可以配备TI的一个标准兼容或专有的网络协议栈（RemoTI，Z-Stack，或SimpliciTI）来简化开发,当网络节点要求不多在30个以内，通信距离500m-1000m时用simpliciti。 1.2.3IEEE802.15.4标准概述 IEEE802.15.4是一个低速率无线个人局域网(LowRateWirelessPersonalAreaNetworks，LR-WPAN)标准。定义了物理层(PHY)和介质访问控制层(MAC)。 LR-WPAN网络具有如下特点： ◆实现250kb/s，40kb/s，20kb/s三种传输速率。 ◆支持星型或者点对点两种网络拓扑结构。 ◆具有16位短地址或者64位扩展地址。 ◆支持冲突避免载波多路侦听技术(carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance，CSMA/CA)。（mac层） ◆用于可靠传输的全应答协议。(RTS-CTS) ◆低功耗。 ◆能量检测(EnergyDetection，ED)。 ◆链路质量指示(LinkQualityIndication，LQI)。 ◆在2.45GHz频带内定义了16个通道；在915MHz频带内定义了10个通道；在868MHz频带内定义了1个通道。 为了使供应商能够提供最低可能功耗的设备，IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，电气及电子工程师学会)定义了两种不同类型的设备：一种是完整功能设备(full．functionaldevice，FFD)，另一种是简化功能设备
【zigbee和wifi的区别】分析局域无线通信协议WiFI,Bluetooth,ZigBee技术的优劣 分析局域无线通信协议wiFi,Bluetooth,zigBee技术的优劣 分析局域无线通信协议wiFi,Bluetooth,zigBee技术的优劣wiFi是目前应用最广泛的无线通信技术，传输距离在100-300m，速率可达300mbps，功耗10-50ma，频段2.4G。 优点： 1.wiFi技术无线电波的覆盖范围广：wiFi的半径则可达100米，适合办公室及单位楼层内部使用。 2.wiFi技术速度快，可靠性高：802．1lb无线网络规范是iEEE802．1l 网络规范的变种，最高带宽为1mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为 5．5mbps、2mbps和1mbps，带宽的自动调整，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。 3.wiFi技术无需布线：wiFi最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制，因此非常适合移动办公用户的需要，具有广阔市场前景。目前它已经从传统的医疗保健、库存控制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展开去，甚至开始进入家庭以及教育机构等领域。 4.wiFi技术健康安全：iEEE802．1规定的发射功率不可超过100毫瓦，实际发射功率约6o～70毫瓦，手机的发射功率约200毫瓦至1
瓦间，手持式对讲机高达5瓦，而且无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，是绝对安全的。 缺点： 1.wiFi最大的缺点是安全性非常低，很容易泄露个人信息。稳定性比较差，用户体验度不是很好。 2.功耗大，大规模使用的情况下更明显。这导致其在智能家居里应用有限。 3.组网能力低，拓展空间有限。 蓝牙（Bluetooth?）：是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换（使用 2.4—2.485GHz的iSm波段的UHF无线电波，点对点无线通讯，方圆10米范围内）。蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制，当时是作为RS232数据线的替代方案。蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。 蓝牙优点： 1.在智能设备的普及性高，应用广。 2.成本低廉，产量大。 3.使用方便，点对点。 缺点 蓝牙是一种还没有完全成熟的技术，尽管被描述得前景诱人，但还有待于实际使用的严格检验。蓝牙的通讯速率也不是很高，在当今这个
竭诚为您提供优质文档/双击可除 zigbee,ha协议标准 篇一：zigbee3.0协议姗姗来迟,首批产品已经推出 zigbee3.0姗姗来迟，顶尖产品已经推出 zigbee联盟(zigbeealliance)今天宣布，将其市场领先的无线标准统一成名为zigbee3.0的单一标准。该标准将为最广泛的智能设备提供互操作性，让消费者和企业能获得可无缝协作并为人们日常生活带来便利的创新产品与服务。 当今有数以千万的设备采用了zigbee标准，为消费者 带来极大好处，zigbee3.0的发布让这些标准得以统一。zigbee3.0标准让用于家庭自动化、连接照明和节能等领域 的设备具备通信和互操作性，因此产品开发商和服务提供商可以打造出更加多样化、完全可互操作的解决方案。开发商可以用新标准来定义目前基于zigbeepRo标准的所有设备类型、命令和功能。 飞利浦(philips)互联照明部营销与合作关系主管Filipjandepauw表示：“让消费者满意是飞利浦hue智能照 明系统的核心驱动力。消费者希望他们的智能设备简单好用，因此我们会继续带来容易控制和创造的更加丰富的照明新
体验。zigbee协议是实现这一目标的关键推动力，覆盖更广泛的zigbee3.0标准进一步实现了不同设备间的无缝通信，从而使我们能够为用户提供更强大的功能。更广泛的互操作性让创造新的用例和提升消费者满意度变得更简单。” zigbee3.0覆盖了最广泛的设备类型，包括家庭自动化、照明、能源管理、智能家电、安全装置、传感器和医疗保健监控产品。它同时支持易于使用的diy设备以及专业安装系统。基于ieee802.15.4标准、工作频率为2.4ghz(全球通用频率)的zigbee3.0使用zigbeepRo网络，以便为最小、功耗最低的设备提供可靠通信。目前基于zigbeehomeautomation(家庭自动化)和zigbeelightlink的zigbeecertified认证产品可与zigbee3.0互操作。欲查看统一成zigbee3.0的标准的完整列表，请访问官网 /retype/zoom/1b4a9975eff9aef8941e06f5pn=2&x=0&y=126 8&raww=561&rawh=20&o=png_6_0_0_135_299_631_23_892.9 79_1262.879&type=pic&aimh=17.112299465240643&md5sum =0e396de6e9a428054feedca137422c24&sign=dc869e5ba0&z oom=&png=2119-5028&jpg=0-0"target="_blank">点此查看j.m.Richardson说：“zigbee联盟一直认为，真正的互操作性来自于各个级别尤其是跟用户关系最为密切的应用 级的标准。联盟成员在从全球产品销售中总结的经验教训让
ZigBee各版本规范比较 ZigBee是ZigBee联盟建立的技术标准，它是一种工作在900MHZ和2.4GHZ频段的新兴无线网络技术，具有中等通讯距离（10米到数百米），比较灵活经济的通讯速率（40Kbps到250Kbps），并且有星状，网状（MESH），树状等多种网络拓扑，低的功耗等特点，所以在当今无线通讯技术和无线网络技术领域中占有比较重要的地位。 第一个ZigBee协议栈规范于2004年12月正式生效，称为ZigBee 1.0或ZigBee 2004。 第二个ZigBee协议栈规范于2006年12月发布，称为ZigBee 2006规范，主要是用“群组库（cluster library）”替换了ZigBee 2004中的MSG/KVP结构。最为重要的新的ZigBee 2006协议栈将不兼容原来的ZigBee 2004技术规范，对于已经投入ZigBee 2004的厂商而言，这是一个大悲剧。例如Jennic 公司将ZigBee2004协议栈固化在ROM中（JN5121/JN5139）。将无法和ZigBee 2006以后的协议栈兼容。ZigBee 2006协议栈，将是ZigBee兼容的一个战略分水岭，从这里开始，ZigBee将实现完全向后兼容性。 2007年10月发布了ZigBee 2007规范，ZigBee 2007规范定于了两套高级的功能指令集（feature set）：分别是ZigBee功能命令集和ZigBee Pro功能命令集。（ZigBee 2004和2006都不兼容这两套新的命令集）。ZigBee 2007包含两个协议栈模板（profile）,一个是ZigBee协议栈模板(Stack Profile 1)，它是2006年发布的，目标是消费电子产品和灯光商业应用环境，设计简单，使用在少于300个节点的网络中。另一个是ZigBee Pro协议栈模板 (Stack Profile 2)，它是在2007年发布，目标是商业和工业环境，支持大型网络，1000个以上网络节点，相应更好的安全性。ZigBee Pro提供了更多的特性，比如：多播、多对一路由和SKKE（Symmetric-key key establishment）高安全，但ZigBee（协议栈模板1）在内存和flash中提供了一个比较小的区域。两者都提供了全网状网络与所有的ZigBee应用模板工作。 ZigBee 2007 是向后完全兼容ZigBee 2006设备。ZigBee 2007设备可以加入一个ZigBee 2006网络，并能再ZigBee 2006网络中运行，反之亦然。 由于路由选择不同，ZigBee Pro设备必须变成非路由ZigBee End-Devices（ZEDs）设备才可加入ZigBee 2006或ZigBee 2007网络。同样ZigBee 2006或ZigBee 2007设备必须变成ZEDs才可加入ZigBee Pro 网络。在这些设备上的应用程序工作是相同的，它们不管在这些设备上的协议栈模板。 下面的图表从高层次进行比较，列出2004、2006及2007/PRO ZigBee规范之间的异同。 比较图
与蜂共舞—ZigBee技术一瞥 本文从ZigBee的发展历史入手，探讨了这种基于无线传感器技术的网络应用的协议栈、性能分析和各种应用领域，全面构建了完整的ZigBee技术应用与发展蓝图。 “ZigBee”是什么?从字面上猜像是一种蜜蜂。因为“ZigBee”这个词由“Zig”和“Bee”两部分组成，“Zig”取自英文单词“zigzag”，意思是走“之”字形，“bee”英文是蜜蜂的意思，所以“ZigBee”就是跳着“之”字形舞的蜜蜂。不过，ZigBee 并非是一种蜜蜂，事实上，它与蓝牙类似是一种新兴的短距离无线通信技术，国内也有人翻译成“紫蜂”。下面就让我们一起进入这只蜜蜂的世界，与蜂共舞吧! 这只蜜蜂的来头还是要从它的历史开始说起，早在上世纪末，就已经有人在考虑发展一种新的通信技术，用于传感控制应用(sensor and control)，这个想法后来在IEEE 802.15工作组当中提出来，于是就成立了TG4工作组，并且制定了规范IEEE 802.15.4。但是IEEE 802的规范只专注于底层，要达到产品的互操作和兼容，还需要定义高层的规范，于是2002年ZigBee Alliance成立，正式有了“ZigBee”这个名词。两年之后，ZigBee的第一个规范ZigBee V1.0诞生，但这个规范推出的比较仓促，存在一些错误，并不实用。此后ZigBee Alliance又经过两年的努力，推出了新的规范ZigBee 2006，这是一个比较完善的规范。据联盟最新的消息，今年年底将会发布更新版本的规范ZigBee 2007，这个版本增加了一些新的特性。 从ZigBee的发展历史可以看到，它和IEEE 802.15.4有着密切的关系，事实上ZigBee的底层技术就是基于IEEE 802.15.4的，因此有一种说法认为ZigBee和IEEE 802.15.4是同一个东西，或者说“ZigBee”只是IEEE 802.15.4的名字而已，其实这是一种误解。实际上ZigBee和IEEE 802.15.4的关系，有点类似于WiMAX和IEEE 802.16，Wi-Fi和IEEE 802.11，Bluetooth和IEEE 802.15.1。“ZigBee”可以看作是一个商标，也可以看作是一种技术，当把它看作一种技术的时候，它表示一种高层的技术，而物理层和MAC层直接引用IEEE 802.15.4。事物是不断的发展变化的，尤其是通信技术，可以想象将来的ZigBee可能不会使用IEEE 802.15.4定义的底层，就跟蓝牙(Bluetooth)宣布下一代底层采用UWB技术一样，但是“ZigBee”这个商标以及高层的技术还会继续保留。 ZigBee协议栈速读 我们无法预料将来ZigBee会基于怎样的底层技术，只好从它现在的底层——IEEE 802.15.4开始了解，IEEE 802.15.4包括物理层和MAC层两部分。ZigBee工作在三种频带上，分别是用于欧洲的868MHz频带，用于美国的915MHz频带，以及全球通用的2.4GHz频带，但这三个频带的物理层并不相同，它们各自的信道带宽分别是0.6MHz, 2MHz和5MHz，分别有1个，10个和16个信道。不同频带的扩频和调制方式也有所区别，虽然都使用了直接序列扩频(DSSS)的方式，但从比特到码片的变换方式有比较大的差别;调制方面都使用了调相技术，但868MHz和915MHz频段采用的是BPSK，而2.4GHz频段采用的是OQPSK。我们可以以2.4GHz频段为例看看发射机基带部分的框图(如图1)，可以看到物理层部分非常简单，而IEEE 802.15.4芯片的低价格正是得益于底层的简单性。可能我们会担心它的性能，但我们可以再看看它和Bluetooth/IEEE 802.15.1以及WiFi/IEEE 802.11的性能比较(如图2)，
zigbee芯片与zigbee模块的区别和优缺点对比 ZigBee在个人网络中越来越被称为短距离无线通信协议。它的最大特点是具有低功耗，低网络，特别是可路由的网络功能，并且在理论上可以无限扩展ZigBee期望的通信范围。对于蓝牙，红外点对点通信和WLAN星型通信，ZigBee协议要复杂得多。因此，我应该选择ZigBee芯片自行开发协议，还是应该直接选择具有ZigBee协议的模块直接应用？ 芯片研发：需要足够的人力和技术储备以及长时间的开发 市场上的ZigBee无线收发器“芯片”实际上是符合物理层标准的芯片。因为它仅调制和解调无线通信信号，所以必须将其与单片机结合使用以完成数据收发器和协议的实现。另一方面，单片机仅集成了射频部分和单片机部分，并且不需要额外的单片机。它的优点是节省成本和简化电路。 在这两种情况下，用户都需要自己通过微控制器的结构和寄存器的设置自行开发所有软件部分，还要参考物理层部分的IEEE802.15.4协议和网络层部分的ZigBee协议。对于实际应用用户而言，这种工程量很大，开发周期和测试周期都非常长，并且由于它是无线通信产品，因此不容易保证其产品质量。 目前，许多ZigBee公司都在提供自己的芯片ZigBee协议栈，它仅提供该协议的功能，并不意味着它具有真正的适用性和可操作性。没有提供用户数据界面的详细描述。用户为什么可以忽略芯片中的程序，而只使用芯片来传输自己的数据？这不仅可以简单地实现包含ZigBee协议栈的芯片，也不能仅实现包含ZigBee协议栈的芯片。 所有这些都要求用户基于完整的协议代码和他们自己的上层通信协议，完整的简单
数据无线发送和接收，完整的路由，完整的网络通信以及调试步骤，来修改协议栈的内容。因此，对于实际应用的用户来说，开发周期大大延迟了，具有如此复杂协议的无线产品具有更多不确定因素，并且容易受到外部环境条件的影响。实际的发展问题是多种多样的，难以解决。 模块生产的成本 通过节省ZigBee开发周期，或许可以抓住项目推广的第一个机会。ZigBee模块已经包括所有外围电路和完整的协议栈。这是一种即用型产品。经过制造商的优化设置修订和老化测试，具有一定的质量保证。出色且可靠的zigBee应用程序“模块”紧凑，硬件小巧，具有芯片焊盘设置校正功能，能够内置芯片和外部SMA天线，通信距离范围为100米至1200米。 该软件包括完整的ZigBee协议栈。它在PC上具有自己的部署工具。它可以使用串行端口与用户的产品通信并部署模块的网络拓扑参数，例如发射功率和信道，使用方便快捷。 透传模块的优点在于，用户无需考虑其程序的工作方式，只要用户通过串行端口将其数据发送到模块，模块就会根据预设的网络自动无线传输数据结构体。
Zigbee 解决方案总结 一．非开源协议栈 1.freescale 解决方案 协议栈种类： 1.1 80 2.15.4标准mac 1.2 SMAC 1.3 SynkroRF 1.4 ZigBee RF4CE 1.5 ZigBee 2007 最简单的就是SMAC，是面向最简单的点对点应用的，不涉及网络的概念； 其次是IEEE802.15.4，一般用来组建简单的星型网络，而且提供了源代码，可以清楚地看到网络连接的每个步骤，分别调用了哪些函数； BeeStack（符合zigbee 2007）是提供的最复杂的协议栈，但是看不到代码，它提供给你一些封装好的函数，比如创建网络函数，你直接调用它，协调器就把网络创建好了，终端节点调用它则寻找可以加入的ZigBee网络并尝试加入。 其中硬件平台可以为下面中的任一种： MC13202 （2.4 GHz射频收发器） MC13213 （2.4 GHz射频收发器和带60K闪存的8位MCU）MC13224V （2.4 GHz平台级封装(PIP) –带有128KB闪存、96KB RAM、80KB ROM的32位TDMI ARM7处理器） MC13233 （带有HCS08 MCU的2.4 GHz片上系统） MC13202没有自带mcu，在做应用时，需要用户在自己的扩展板上加上mcu，既需要实现对外围设备的底层控制，也需要实现
协议栈。下面的几种均有自带mcu，协议栈的实现在自带的mcu 上实现，功能较简单的可直接使用片上的mcu资源进行控制；功能复杂的应用，最好协议栈实现与外围控制分开，大多数应用都选择arm芯片作为控制芯片； 详细信息可以查看https://www.doczj.com/doc/4514862509.html,/products/rf/ZigBee.asp 2.microchip 解决方案 协议栈种类： ZigBee? Smart Energy Profile (SEP) Suite ZigBee? PRO ZigBee? RF4CE 均是一整套的协议集，价格不菲； 硬件平台: Pic18(mcu)+MRF24J40（2.4GHZ 射频收发器）+天线 与freescale 的mc13202相似，MRF24J40也只是射频收发器，不包含mcu，协议栈的实现需要借助于外围的mcu,当然微芯公司选择的是pic18及以上的芯片作为其主控mcu，通过spi接口与MRF24J40通信，查询其寄存器的状态，实现协议栈功能。 详见：https://www.doczj.com/doc/4514862509.html,/ 3.ST 意法半导体解决方案 协议栈： EMZNET ZigBee? protocol stack 硬件平台：
1.概述 1.1解析ZigBee堆栈架构 ZigBee堆栈是在IEEE 802.15.4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(NWK)、应用层和安全服务提供层。图1-1给出了这些组件的概况。 1.1.1ZigBee堆栈层 每个ZigBee设备都与一个特定模板有关，可能是公共模板或私有模板。这些模板定义了设备的应用环境、设备类型以及用于设备间通信的簇。公共模板可以确保不同供应商的设备在相同应用领域中的互操作性。 设备是由模板定义的，并以应用对象(Application Objects)的形式实现(见图1-1)。每个应用对象通过一个端点连接到ZigBee堆栈的余下部分，它们都是器件中可寻址的组件。 图1-1 zigbe堆栈框架 从应用角度看，通信的本质就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，目的是将这些灯点亮)。 端点之间的通信是通过称之为簇的数据结构实现的。这些簇是应用对象之间共享信息所需的全部属性的容器，在特殊应用中使用的簇在模板中有定义。图1-1-2就是设备及其接口的一个例子：
图1-1-2 每个接口都能接收(用于输入)或发送(用于输出)簇格式的数据。一共有二个特殊的端点，即端点0和端点255。端点0用于整个ZigBee设备的配置和管理。应用程序可以通过端点0与ZigBee 堆栈的其它层通信，从而实现对这些层的初始化和配置。附属在端点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。 所有端点都使用应用支持子层(APS)提供的服务。APS通过网络层和安全服务提供层与端点相接，并为数据传送、安全和绑定提供服务，因此能够适配不同但兼容的设备，比如带灯的开关。APS使用网络层(NWK)提供的服务。NWK负责设备到设备的通信，并负责网络中设备初始化所包含的活动、消息路由和网络发现。应用层可以通过ZigBee设备对象(ZD0)对网络层参数进行配置和访问。 1.1.2 80 2.15.4 MAC层 IEEE 802.15.4标准为低速率无线个人域网(LR-WPAN)定义了OSI模型开始的两层。PHY层定义了无线射频应该具备的特征，它支持二种不同的射频信号，分别位于2450MHz波段和868/915MHz 波段。2450MHz波段射频可以提供250kbps的数据速率和16个不同的信道。868 /915MHz波段中，868MHz支持1个数据速率为20kbps的信道，915MHz支持10个数据速率为40kbps的信道。MAC层负责相邻设备间的单跳数据通信。它负责建立与网络的同步，支持关联和去关联以及MAC 层安全：它能提供二个设备之间的可靠链接。 1.1.3 关于服务接入点 ZigBee堆栈的不同层与802.15.4 MAC通过服务接入点(SAP)进行通信。SAP是某一特定层提供的服务与上层之间的接口。 ZigBee堆栈的大多数层有两个接口：数据实体接口和管理实体接口。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务。管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。 1.1.4 ZigBee的安全性 安全机制由安全服务提供层提供。然而值得注意的是，系统的整体安全性是在模板级定义的，这意味着模板应该定义某一特定网络中应该实现何种类型的安全。 每一层(MAC、网络或应用层)都能被保护，为了降低存储要求，它们可以分享安全钥匙。SSP是通过ZD0进行初始化和配置的，要求实现高级加密标准(AES)。ZigBee规范定义了信任中心的用
ZigBee：巨头力挺前途难料 ZigBee联盟成立于2001年8月。但作为该项技术发展过程中具有里程碑意义的是，2002年下半年，英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布，它们将加盟「ZigBee联盟」，以研发名为「ZigBee」的下一代无线通信标准。到目前为止，除了Invensys、三菱电子、摩托罗拉和飞利浦等国际知名的大公司外，该联盟大约已有27家成员企业，并在迅速发展壮大。Zigbee联盟负责制定网络层以上协议。 ZigBee的芯片和产品已经面市，每个Zigbee通信模块的成本将有望控制在1.5美元到2.5美元之间。分析家认为，到2006年，ZigBee设备将会达到每年4亿台的市场规模。预计4～5年内，每个家庭将会安装大约50个ZigBee设备，最终达150个ZigBee设备6～7年内占据家庭自动化市场的三分之二。 但是也有人认为：ZigBee几年前刚出现时，它的支持者曾设想这种基于IEEE 802.15.4规范的无线技术拥有潜在的巨大市场。但现在看来当初的设想并没有成为现实，目前有消息称由于芯片厂商推迟出货，因而ZigBee的前景并不像先前设想的那样一帆风顺。 UWB：前途无量受困争战 UWB是一种无载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。UWB可在非常宽的带宽上传输信号，美国FCC对UWB的规定为：在3.1～10.6GHz频段中占用500MHz以上的带宽。 由于UWB可以利用低功耗、低复杂度发射/接收机实现高速数据传输而在近年来得到迅速发展。它在非常宽的频谱范围内采用低功率脉冲传送数据而不会对常规窄带无线通信系统造成大的干扰，并可充分利用频谱资源。基于UWB技术而构建的高速率数据收发机有着广泛的用途，从无线局域网到Ad hoc网络，从移动IP计算到集中式多媒体应用等。UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，低截获能力，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入，非常适于建立一个高效的无线局域网或无线个域网（WPAN）。 UWB标准于 2005年确定，但其中显然不只是技术原因，以Intel与TI为代表的MBOA提案，以及以摩托罗拉与XSI为代表的DS-CDMA提案是两种技术特性完全不同的方案，UWB标准只能二选其一。不过最近无线电制造商PulseLink对外宣布，它已经找到一种途径，允许基于不同技术的UWB系统共存。该公司正准备向IEEE 802.15.3a任务组成员详细讲解它的公共信号协议（CSP），该协议使原本相互冲突的多种UWB物理层可以共存。PulseLink希望协调UWB 的发展步伐，同时回避相互竞争的UWB标准提案之间的分歧。 一些产业观察家赞同PulseLink的提议，认为这为采用不同的实体层创造了整合的机会，因而使UWB的创新态势得以延续。但另一方面，其它人质疑在缺乏互通条件下共存没有什么价值，并认为这会产生鼓励开发多种PHY的负面效果。这最终会增加OEM厂商的负担，因为他们必须支持多种PHY。 PulseLink声称不会偏袒已经提交给IEEE的任何一种UWB技术。802.15.3a小组曾试图为这种高速个域网技术定义一个物理层，但由于双方拒绝做出妥协，这项努力被迫搁浅。最坏的结果可能是两大阵营将定义各自的事实标准，而由市场决定存亡。 Wi-Fi：发展迅速瓶颈犹存 Wi -Fi热点是通过在互联网连接上安装访问点来创建的。这个访问点将无线信号通过短程进行传输，一般覆盖300英尺。当一台支持Wi-Fi的设备遇到一个热点时，这个设备可以用无线方式连接到那个网络。大部分热点都位于供大众访问的地方，例如机场、咖啡店、旅馆、书店以及校园等等，许多家庭和办公室也拥有 Wi-Fi网络。互联网服务提供商（ISP）会在用户连接到互联网时收取一定费用。 Wi-Fi也存在着一些问题： *高昂的价格让消费者止步不前； *Wi-Fi的运营商很多，成为一个运营商的客户并不能共享其它运营商的资源；