你知道Zigbee吗？ Zigbee无线技术全面介绍

Zigbee是物联网协议。

近年来，Zigbee已被广泛使用。

在上一篇文章中，编辑介绍了Zigbee的协议栈结构和Zigbee的技术特性。

为了提高大家对Zigbee的理解，本文将对Zigbee无线技术进行全面的解释。

如果您对Zigbee感兴趣，不妨继续阅读。

1.概述ZigBee是基于IEEE 802.15.4标准的低功耗IoT标准。

它由Zigbee联盟维护，可用于家庭自动化，医疗设备数据收集以及其他低功耗和低带宽应用场景。

与蓝牙和Wifi相比，它具有低功耗，近距离和自组织网络的特点。

它的最高速率为250 kbit / s，具有128位对称加密算法保护，具有很高的安全性。

ZigBee本身支持星形网络，树形网络和网状网络。

2.第一个ZigBee标准IEEE 802.15.4-2003于2004年12月获得批准。

2005年6月，宣布Zigbee规范v1.0可用。

我们将其称为zigbee2004。

2006年，zigbee 2006规范可用并被替换。

2004年使用的协议栈，2007年推出了Zigbee PRO。

2009年推出了Zigbee RF4CE，以简化协议并适应一对一和一对多网络，主要用于家用电器的控制。

2017年，Zigbee PRO 2017推出了。

3.使用场景Zigbee被设计为低功耗，低速率的应用场景，主要用于家庭自动化，无线传感器网络，工业控制系统，嵌入式传感器，医疗数据收集，烟雾和入侵者警报，楼宇自动化，远程无线麦克风配置等场合。

它不适用于高速和高速移动的场合。

4.传输特性Zigbee使用自由频率，包括2.4 -2.4835G，902 -928 MHz（美国和澳大利亚），868 -868.6 MHz（欧洲），在2.4G以下速率最高，具有16个通道和5M带宽，但仅使用2M，速度达到250kbit / s。

在915M和868M下，它可以达到40kbit / s和20kbit / s。

这些是理论上的最大比率。

由于数据包开销和处理延迟，实际数据吞吐量将小于指定的最大比特率。

当射频功率为20dbm（100mw）时，室内2.4G频率的传输距离约为10-20米，室外最大可达300米。

5.设备类型和操作模式Zigbee具有三种ZC设备类型：Zigbee协调器，功能最强大的设备。

协调器形成网络树的根，并且可以连接到其他网络。

每个网络中只有一个Zigbee协调器，因为首先是启动网络的设备。

它存储有关网络的信息，包括信任中心和存储库ZR：Zigbee路由器（充当安全密钥）。

除了运行应用程序功能外，路由器还可以充当中间路由器，以传递来自其他设备的数据。

ZED：Zigbee终端设备，仅包含足以与父节点（协调器或路由器）通信的功能；它不能中继来自其他设备的数据。

这种关系允许节点在相当长的一段时间内保持休眠状态，从而延长电池寿命。

ZED需要最少的内存量，因此其制造成本低于ZR或ZC。

当前的Zigbee网络中有两种模式，信标和非信标。

在未启用信标的网络中，使用没有时隙的CSMA / CA信道访问机制。

在这种类型的网络中，Zigbee路由器和接收器无法入睡，从而导致高功耗。

在启用信标的网络中，Zigbee路由器节点发送定期信标，而Zigbee接收节点将定期唤醒。

该节点在两个信标之间的时间中休眠，从而减少了其占空比并延长了其电池寿命。

信标间隔取决于数据速率，它们可以在250 kbit / s时从15.36 ms变为251.6582秒，在40 kbit / s时从24 ms变为393.216秒，在20 kbit / s时从48 ms变为786.432秒。

ZigBee协议层上图是ZigBee协议层的示意图。

IEEE 802.15.4定义了物理层和mac层。

2003版指定了两个基于直接序列扩频（DSSS）技术的物理层：一个工作在868/915 MHz频段，传输速率为20和40 kbit / s，另一个工作在2450 MHz频段，速率为250 kbit / s。

媒体访问控制（MAC）允许使用物理信道通过帧传输MAC。

除数据服务外，它还提供管理界面并自行管理对物理通道和网络信标的访问。

它还控制帧验证，保证时隙并处理节点关联。

最后，它提供