ZigBee技术网络层的路由算法分析
ZigBee技术是一种低功耗、低数据速率、短距离无线通信标准，其拥有小型化、低成本的优点，被广泛用于物联网、智能家居、工业控制等领域。在ZigBee技术中，网络层的路由算
法是至关重要的一部分，因为它能够确保数据包正确的传输。
在ZigBee技术中，常用的路由算法主要有基于距离向量的算法、基于链路状态的算法和基于源路由的算法。其中，基于距离向量的算法是ZigBee网络中最广泛应用的算法之一，主要
是利用每个节点的距离向量信息计算出最佳的路径。这种算法的优点是实现简单、易于部署、对网络的稳定性有好处。但是，由于节点仅能获得其邻居节点的信息，使得该算法无法得到全局网络状态信息，容易产生路由环路问题，限制了它的应用范围。
基于链路状态的路由算法解决了距离向量算法中存在的路由环路问题，具有更好的路由总体性能。该算法的主要思想是每个节点通过收集相邻节点的链路状态信息，构建出整个网络的拓扑结构，根据链路质量和信号强度等信息为每个节点计算出最佳的路由路径。但是，该算法需要广泛的网络信息和大量的网络带宽，因此实现和部署成本较高，对节点能耗的影响也较大。
基于源路由的算法可以有效地避免路由环路问题和冗余流量，因为整个路径都是在源节点中计算的，而不是在网络中的中间节点上计算。源节点负责为每个数据包计算出到目标节点的完整路径，并将该路径信息附加到数据包的首部。该算法的优点是具有不可逆性和确定性等特点，可以提高网络的稳定性和性
能，同时也更加灵活。但是，实现该算法需要高速处理器和大规模的存储器，因此成本比较高。
总的来说，不同的路由算法具有适用于不同ZigBee网络环境的优缺点。在实际应用中，需要根据具体的应用场景和网络规模选择适合的路由算法，以达到最佳的路由效果。
ZIGBEE技术规范与协议栈分析 篇一：ZigBee知识无线龙 1.协议栈工作流程和无线收发控制 LED 实验内容： 1. ZigBee 协议栈简介 2. 如何使用 ZigBee 协议栈 3. ZigBee 协议栈的安装、编译与下载 4. 协议栈无线收发控制 LED 5. 协议栈工作流程实现现象： 协调器、终端上电，组网成功后 D1 灯闪烁 1. ZigBee 协议栈简介 什么是 ZigBee 协议栈呢？它和 ZigBee 协议有什么关系呢?协议是一系列的通信标准，通信双方需要共同按照这一标准进行正常的数据发射和接收。协议栈是协议的具体实现形式，通俗点来理解就是协议栈是协议和用户之间的一个接口，开发人员通过使用协议栈来使用这个协议的，进而实现无线数据收发。图 1 展示了 ZigBee 无线网络协议层的架构图。ZigBee 的协议分为两部分，IEEE 802.15.4 定义了 PHY（物理层）和 MAC（介质访问层）技术规范；ZigBee联盟定义了NWK（网络层）、APS（应用程序支持子层）、APL（应用层）技术规范。ZigBee协议栈就是将各个层定义的协议都集合在一直，以函数的形式实现，并给用户提供 API(应用层)，用户可以直接调用。 图 1 ZigBee 无线网络协议层 2. 如何使用 ZigBee 协议栈 协议栈是协议的实现，可以理解为代码，函数库，供上层应用调用，协议较底下的层与应用是相互独立的。商业化的协议
栈就是给你写好了底层的代码，符合协议标准，提供给你一个功能模块给你调用。你需要关心的就是你的应用逻辑，数据从哪里到哪里，怎么存储，处理；还有系统里的设备之间的通信顺序什么的，当你的应用需要数据通信时，调用组网函数给你组建你想要的网络；当你想从一个设备发数据到另一个设备时，调用无线数据发送函数；当然，接收端就调用接收函数；当你的设备没事干的时候，你就调用睡眠函数；要干活的时候就调用唤醒函数。所以当你做具体应用时，不需要关心协议栈是怎么写的，里面的每条代码是什么意思。除非你要做协议研究。每个厂商的协议栈有区别，也就是函数名称和参数可能有区别，这个要看具体的例子、说明文档。 怎么使用 ZigBee 协议栈?举个例子，用户实现一个简单的无线数据通信时的一般步骤： 1、组网：调用协议栈的组网函数、加入网络函数，实现网络的建立与节点的加入。 2、发送：发送节点调用协议栈的无线数据发送函数，实现无线数据发送。 3、接收：接收节点调用协议栈的无线数据接收函数，实现无线数据接收。 是不是看上去很简单啊，其实协议栈很多都封装好了，下面我们大概看看无线发送函数： 1. afStatus_t AF_DataRequest( afAddrType_t *dstAddr, 2. afStatus_t AF_DataRequest( afAddrType_t *dstAddr, 2. endPointDesc_t *srcEP, 3. endPointDesc_t *srcEP, 3. uint16 cID, 4. uint16 cID, 4. uint16 len, 5. uint16 len, 5. uint8 *buf, 6. uint8 *buf,
基于zigbee 1、引言 建立基于实时数据库的生产信息管理系统，实现对控制装置的数据上传，实时数据监测，形成一个工业控制网络是现代企业工业化管理的特征，如图1。随着计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的相互渗透、结合，无线通讯技术逐渐在工业控制领域，为各种智能现场设备、移动机器人以及各种自动化设备之间的通信提供无线数据链路，特别是在一些特殊环境下弥补有线网络的不足，进一步完善工业控制网络的通信性能，成为工业通信的新宠。在GPRS、蓝牙、WiFi、ZigBee等无线通信标准中，ZigBee以功耗低、可靠性高、网络容量大、时延小、成本低等优点在工业通信领域脱颖而出。 图1 ZigBee是由ZigBee Alliance（ZigBee联盟）制定的无线网络协议，是一种近距离、低功耗、低数据速率、低复杂度、低成本的双向无线接入技术，主要适合于自动控制和远程监控领域。ZigBee联盟在制定ZigBee标准时，采用了 IEEE802. 15. 4协议作为其物理层和媒体接入层规范。在其基础之上，ZigBee 联盟制定了网络层(NWK)和应用编程接口(API)规范,并负责高层应用、测试和市场推广等方面的工作,见图2。 图2 2、IEEE802.15.4协议
2.1 物理层 IEEE802.15.4定义了两个物理层标准，分别是2.4 GHz物理层和 868/915MHz物理层。两个物理层都基于DSSS（Direct Sequence SpreadSpectrum，直接序列扩频）技术，使用相同的物理层数据包格式，区别在于工作频率、调制技术、扩频码片长度和传输速率。2.4GHz波段为全球统一的无需申请的ISM 频段，划分成l6个信道, 码元速率为62.5kbaud，采用了l6进制正交调制，用码片长度为8的伪随机码直接扩频技术,能够提供250kb/s的传输速率.868MHz频段是欧洲的ISM 频段，有1个信道，数据传输速率为20kb ／s。915MHz频段是美国的ISM频段，划分为10个信道, 数据传输速率为40kb ／s，见表1 。后2个频段均采用了差分编码的二进制移相键控(BPSK)调制，用码片长度为15的M序列直接扩频。这两个频段的引入避免了2.4GHz附近各种无线通信设备的相互干扰。物理层的主要功能包括：数据的调制，激活和休眠射频收发器,信道能量检测,信道接收数据包的链路质量指示,空闲信道评估,收发数据等。 表1 2.2 数据链路层 数据链路层负责数据成帧、帧检测、介质访问和差错控制等。IEEE802系列标准把数据链路层分为媒质接入子层MAC和逻辑链路控制子层LLC。MAC子层依赖于物理层提供的服务实现设备之间无线链路的建立与拆除、数据帧传输等；LLC子层在MAC子层的基础上，为设备提供连接服务，由IEEE802.6定义，为IEE802系列标准公用。链路层通过两个服务访问点（SAP）访问高层，通用部
Zigbee无线通信技术 摘要：ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee 技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称（又称紫蜂协议）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。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌 入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee 是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层（PHY）、媒体 访问控制层（MAC）、传输层（TL）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。其中物理层和媒 体访问控制层遵循IEEE802.15.4标准的规定 关键词：ZigBee技术特性标准协议应用系统 引言 ZigBee作为一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，有效弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，其成功的关键在于丰富而便捷的应用，而不是技术本身。我们有理由相信在不远的将来，将有越来越多的内置式ZigBee功能的设备进入我们的生活，并将极大地改善我们的生活方式和体验。 一、Zigbee技术简介 什么是Zigbee？ Zigbee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时，通过跳ZigZag形舞蹈来告知同伴，达到交换信息的目的。可以说是一种小的动物通过简捷的方式实现“无线” 的沟通。人们借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术，亦包含此寓意。ZigBee联盟成立于2001年8月，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
ZigBee技术网络层的路由算法分析 ZigBee技术是一种低功耗、低数据速率、短距离无线通信标准，其拥有小型化、低成本的优点，被广泛用于物联网、智能家居、工业控制等领域。在ZigBee技术中，网络层的路由算 法是至关重要的一部分，因为它能够确保数据包正确的传输。 在ZigBee技术中，常用的路由算法主要有基于距离向量的算法、基于链路状态的算法和基于源路由的算法。其中，基于距离向量的算法是ZigBee网络中最广泛应用的算法之一，主要 是利用每个节点的距离向量信息计算出最佳的路径。这种算法的优点是实现简单、易于部署、对网络的稳定性有好处。但是，由于节点仅能获得其邻居节点的信息，使得该算法无法得到全局网络状态信息，容易产生路由环路问题，限制了它的应用范围。 基于链路状态的路由算法解决了距离向量算法中存在的路由环路问题，具有更好的路由总体性能。该算法的主要思想是每个节点通过收集相邻节点的链路状态信息，构建出整个网络的拓扑结构，根据链路质量和信号强度等信息为每个节点计算出最佳的路由路径。但是，该算法需要广泛的网络信息和大量的网络带宽，因此实现和部署成本较高，对节点能耗的影响也较大。 基于源路由的算法可以有效地避免路由环路问题和冗余流量，因为整个路径都是在源节点中计算的，而不是在网络中的中间节点上计算。源节点负责为每个数据包计算出到目标节点的完整路径，并将该路径信息附加到数据包的首部。该算法的优点是具有不可逆性和确定性等特点，可以提高网络的稳定性和性
能，同时也更加灵活。但是，实现该算法需要高速处理器和大规模的存储器，因此成本比较高。 总的来说，不同的路由算法具有适用于不同ZigBee网络环境的优缺点。在实际应用中，需要根据具体的应用场景和网络规模选择适合的路由算法，以达到最佳的路由效果。
24G无线技术-ZIGBEE浅谈
2.4G无线技术--Zigbee浅谈 ?导读: Zigbee是一种新兴的短距离、低速 率、低功耗无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。它此前被称作“HomeRF Lite”或“FireFly”无线技 术，主要用于近距离无线连接。 o关键字 o 2.4G无线技术Zigbee ?zigbee概述 “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”。 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。 Zigbee是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。它此前被称作“Home RF Lite”或“FireFly”无线技术，主要用于近距离无线连接。它有自己的无线电标准，在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低的功耗，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，因此它们的通信效率非常高。最后，这些数据就可以进入计算机用于分析或者被另外一种无线技术如WiMax收集。
基于邻居表查询的ZigBee多播路由算法 白乐强;王佳林;张士宏 【摘要】由于ZigBee网络需要将信息以多播的方式进行传递,部分节点多次传输消耗大量能量,导致节点死亡,为缓解这个问题,提出了基于邻居表查询的ZigBee多播路由算法.该算法结合邻居表查询和ZigBee分布式地址分配特性,对ZigBee网络多播转发节点选择进行优化,使一个节点能给多个目的节点转发信息.仿真结果证明该算法减少了路由开销,节约了网络的能量,提高了网络的可靠性.%Due to lot of the ZigBee network information needs to be sent by the ways of multicast,parts of the nodes consume a large amount of energy in multiple transmissions,resulting nodes failure.To alleviate this problem,a ZigBee multicast routing algorithm based on neighbor table query is presented.The algorithm combines with neighbor table query and the ZigBee distributed addressing assignment scheme,making a node send the information to more destination nodes.The simulation results show that the algorithm reduces routing cost,economizes the energy of the ZigBee network and improves the reliability of the network. 【期刊名称】《沈阳大学学报》 【年(卷),期】2012(024)006 【总页数】5页(P38-42) 【关键词】ZigBee;邻居表;多播通信;路由选择;网络 【作者】白乐强;王佳林;张士宏
ZigBee网络Cluster－Tree优化路由算法研究 引言无线通信和嵌入式微传感器技术的快速发展促进了无线传感器网络的崛起。ZigBee协议基于IEEE 802．15．4无线标准制定，包括应用层、网络层、安全层等，实现了网络的自组织和自维护的功能。在无线传感器网络中，节点的能量是有限的，如果节点在最后因为自身的能量消耗殆尽而死亡，将会对整个网络的传输性能造成很大影响。因此，在实际应用中，根据不同的网络情况来选择最符合应用需求的路由协议，让路由协议根据网络拓扑选择合适的路径，平均分布节点的传输能量，降低网络的功耗是网络层必须要考虑的任务。1 ZigBee 路由算法研究依据设备的能力，ZigBee网络中的设备可以分为全功能设备(Full Function Device，FFD)和半功能设备(Reduced Function Device，RFD)。FFD能转发其他设备的数据帧，RFD则不能。当FFD加入一个网络时，它可以作为协调器。协调器会周期性地广播数据帧，周围的RFD能够发现并加入网络，形成一个星型拓扑网络。在星型拓扑中，协调器负责控制整个网络，所有终端设备都直接与协调器通信，并且由它维护。ZigBee网络层还支持树型和网状网络。树型网络采用分级路由的策略在网络中传送数据和控制信息，而网状网络则可以进行点对点的通信。在树型网络中，根节点(协调器节点)和所有的内部节点(路由器节点)是FFD，而RFD只能作为叶子节点(终端节点)。当协调器或路由器加入网络时，它必须被分配唯一的网络地址。1．1 网络地址分配ZigBee协议规范使用一个分布式地址方案分配网络地址，它设计为给每个潜在父节点提供一个有限的网络地址子块。当一个设备成功加入网络后，其父节点给该节点自动分配一个唯一的网络地址。1．2 ZigBee路由算法网络层支持Cluster-Tree、AODVjr和Cluster-Tree+AODVjr算法(以下简称C+A算法)等多种路由算法，因此ZigBee网络的路由协议兼具树型网络和网状网络的特性。1．2．1 Cluster-Tree算法树路由机制是根据网络地址和节点间的父子关系来实现路由的。如果目的地址设备不是该路由器的子孙，则直接将数据帧转发给该路由器的父节点，其父节点将按照同样的步骤进行路由。1．2．2 AODVjr算法AODVjr是对AODV算法的一种简化改进，当源节点要寻找到达目的节点的路径时，先向其邻居节点组播RREQ分组。收到该分组的邻居节点若具备路由能力，则建立指向源节点的反向路由回复，同时继续向自己的邻居节点组播该RREQ分组。若不具备路由能力，则通过Cluster-Tree路由算法将该分组交由其子孙节点或父节点进行转发。当目的节点接收到此RREQ分组后，通过单播的方式向源节点回复RREP分组，同时，所有接收到此RREP分组的节点都将更新记录自己的邻居表，路由建立成功。实验证明，AODVjr算法在保持了AODV原始功能的基础上，控制开销比AODV算法更小，因此更节能。1．2．3 Cluster-Tree+AODVjr算法在此算法中，网络中的节点被分成了4类：Coordinator、RN+、RN-和RFD。其中RN+具有足够的存储空间和能力来进行AODVjr协议；而RN-则因存储空间受限，不能够进行AODVjr协议。Coordinator、RN+、RN-都具有路由功能，在通信时，如果目的节点不是邻居节点，RN+将会启动AODVjr，主动查找到达目地节点的最佳路径；RN-节点只能通过树路由算法来寻找下一跳的节点。仿真证明，采用Cluster-Tree和AODVjr相结合的路由协议在保证分组递交率的情况下，具有比单独使用其中一种路由协议更低的控制开销和平均时延。2 优化ZigBee路由算法2．1 ZigBee路由算法问题Cluster-Tree算法必须按照簇树型结构地址分配方式来寻址，路由效率低，并且源节点到目的节点的传输路径由于跳数过多，会影响网络时延。AODVjr算法在路由发现过程中，会产生分组大量泛洪问题。例如，当目的节点是源节点的子节点时，若采用AODVjr向邻居节点发送RREQ分组，则向其父节点以上的节点发送RREQ分组是多余的；若目的节点不是源节点的子节点，则采用AODVjr向其子节点方向发送RREQ分组是多余的。假设网络的最大深度是1，则数据帧可能被转发的最长路径是21，因此当跳数大于21时，就应停止对RREQ分组的继续广播，将其丢弃；假设从源节点到目的节点的最小跳数为M，当RREQ分组被转发的次数大于M时，再继续转发是多余的。
ZigBee网络技术研究综述 本文对ZigBee网络技术进行了全面的研究综述。介绍了ZigBee网络技术的定义、应用范围及其优势。分析了ZigBee网络技术目前的发展趋势。本文的综述将有助于读者深入了解ZigBee网络技术的现状、优缺点和发展方向。 ZigBee是一种基于IEEE 4标准的低速无线个人区域网络（LR-WPAN）技术。它具有低功耗、低成本、低速率和近距离的特点，主要应用于智能家居、工业自动化和环境监测等领域。ZigBee网络技术以其独特的优势，正在改变我们的生活方式和生产模式。 （1）低功耗：ZigBee设备通常使用电池供电，其功耗较低，可实现长时间的工作寿命。 （2）低成本：ZigBee设备的制造成本较低，有利于大规模应用。（3）低速率：ZigBee设备的传输速率较低，适合于低数据率的应用场景。 （4）近距离：ZigBee设备的通信距离较短，一般不超过100米，适合于局部区域内的通信。
ZigBee网络技术的优点主要包括：低功耗、低成本、低速率和近距离等特点，这些特点使得ZigBee技术在智能家居、工业自动化和环境监测等领域具有广泛的应用前景。但是，ZigBee网络技术也存在一些缺点，如传输速率较慢、通信距离较短等，这些缺点限制了其应用范围。 ZigBee网络技术的应用范围非常广泛，主要包括以下几个方面：（1）智能家居：ZigBee网络技术可以用于实现智能家居设备的互联互通，提高家居生活的便利性和舒适度。 （2）工业自动化：ZigBee网络技术可以应用于工业自动化领域，实现设备的远程监控和自动化控制。 （3）环境监测：ZigBee网络技术可以用于环境监测领域，实现大气、水质等环境因素的实时监测。 （4）智能交通：ZigBee网络技术可以应用于智能交通领域，实现车辆的智能调度和管理。 本文对ZigBee网络技术的研究表明，该技术在低功耗、低成本、低速率和近距离等方面具有独特优势，应用范围广泛。然而，ZigBee 网络技术在传输速率和通信距离等方面仍存在局限性。未来研究应如
ZigBee协议层次分析总结 ZigBee协议层次及结构 图1 ZigBee帧结构 ZigBee物理层 ZigBee物理层协议数据单元（PPDU）又称物理层数据包，其格式如图所示。 4字节1字节1字节可变 前同步码帧定界符帧长度 (7位) 保留位 (1位) PSDU 同步包头物理层包头物理层载荷 表1 物理层帧结构 1、前同步码 接收设备根据接收的前同步码获得同步信息，识别每一位，从而进一步区分出“字符”。IEEE802.15.4规定前同步码由32个0组成。 2、帧定界符 帧定界符（SFD）用来指示前同步码结束和数据包的开始，由1字节组成，其值用二进制表示为11100101 3、物理层帧首部 物理层帧首部由1字节组成，其中的7位用来表示帧的长度，即有效载 4、PSDU域 PSDU是物理层携带的有效载荷，也就是欲通过物理层发送出去的数据。PSDU 的长度为0~127字节。当长度值等于5字节或大于7字节时，PSDU是MAC 层的有效帧。 ZigBee MAC层 一个完整的MAC层帧由帧首部、帧载荷（即数据）和帧尾3部分构成。其
中帧首部又有若干个域按一定顺序排列，但并不是所有的帧中都包含有全部的域。MAC层的帧结构如下图所示。由图可知，帧首部有帧控制域、序列号、地址域等，其中地址域又包含目的PAN（个人区域网）标识符、目的地址、源PAN标识 表3 MAC层帧结构 1、帧控制域 帧控制域的长度为16位，其结构如下表所示。 （1 表5 帧类型子域描述 （2）安全允许控制（Security Enabled）子域的长度为1位，如果该位置1，则对该帧按预定的方案进行加密处理后再传送到物理层；为0时，不 进行加密处理。 （3）未处理数据标记（Frame Pending）子域的长度为1位，如果该位置1，则表示除该帧的数据外，本设备中还有应发送给对方的数据。因此， 接收该帧的设备应向发送方再次发送请求数据命令，直到所有的数据 都传送完。若发送设备中已没有要发送给接收方的数据，则该位为0. （4）请求确认（Ack Request）子域的长度为1位，置1时，接收方接收到有效帧后应向发送方发送确认帧；为0时接收方不需要发送确认帧。 （5）PAN内部标记（Intra PAN）子域的长度为1位，置1时，表示该MAC 帧在本身所属的PAN内传输，这时帧的地址域中不包含源PAN标识符； 为0时，表示该帧是传输到另外一个PAN，帧中必须包含源和目的的 PAN标识符。 （6）目的地址模式（Dest Addressing Mode）子域的长度和源地址模式（Source Addressing Mode）子域的长度均为2位，表示的意义如表所 示。
基于ZigBee的低功耗数据传输网络 摘要 ZigBee是一种低功耗无线传输协议，由于其广泛应用于智能 家居、能源监测和工业控制等领域，越来越受到研究和应用的关注。本文研究了基于ZigBee的低功耗数据传输网络的设计 和优化，提出了一种深度睡眠机制，以达到节能的目的。本文的研究为ZigBee的应用提供了有价值的参考和启示，希望能 够对低功耗数据传输网络的研究产生积极的推动作用。 关键词：ZigBee、低功耗、数据传输网络、深度睡眠、节能 正文 一、引言 随着物联网技术的快速发展，基于无线传输协议的低功耗数据传输网络成为了智慧城市、智能家居等领域的重要组成部分。其中，ZigBee作为一种低功耗无线传输协议，具有较大的优势，因此被广泛应用于智能家居、能源监测和工业控制等领域。本文旨在研究基于ZigBee的低功耗数据传输网络的设计和优化，以提高其性能和节能效果。 二、ZigBee的工作原理 ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线传输协议，主要 用于低功耗、低数据传输速率、短距离无线通信传输。ZigBee
网络由一个协调器和多个终端设备组成，其中协调器负责网络的管理和控制，终端设备则承担数据的采集和传输任务。 ZigBee采用了一个面向消息的协议栈，分别包括应用层、应用支持子层、网络层、MAC层和物理层。其中，应用层用于向上层应用提供服务和支持，应用支持子层则提供数据缓冲、安全和拓扑结构管理等服务，网络层则提供数据包路由和组网管理等服务，MAC层负责在物理信道上传输数据帧，物理层则完成无线信号的调制以及解调等过程。 三、ZigBee的优化策略 为了提高ZigBee网络的性能和节能效果，本文提出了以下优化策略： 1.深度睡眠机制 在ZigBee的终端设备中，为了节省能量，采用了睡眠模式。然而，现有的睡眠模式无法完全满足低功耗数据传输网络的需求。因此，本文提出了一种深度睡眠机制，可以将终端设备的能耗降到最低。具体实现时，将终端设备进入深度睡眠模式，以最小的功耗进行休眠，在指定时间内唤醒终端设备，进行相关数据传输操作。 2.协调器优化 协调器是ZigBee网络的核心，因此对其进行优化可以提高整个网络的性能和稳定性。本文从协调器的路由算法、数据传输
三种zigbee网络架构详解 zigbee作为一种短距离、低功耗、低数据传输速率的无线网络技术，它是介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案，在传感器网络等领域应用非常广泛，这得益于它强大的组网能力，可以形成星型、树型和网状网三种zigbee网络，可以根据实际项目需要来选择合适的zigbee网络结构，三种zigbee网络结构各有优势。 星形拓扑是最简单的一种拓扑形式，他包含一个Co-ordinator（协调者）节点和一系列的End Device（终端）节点。每一个End Device 节点只能和Co-ordinator 节点进行通讯。如果需要在两个End Device 节点之间进行通讯必须通过Co-ordinator 节点进行信息的转发。 这种拓扑形式的缺点是节点之间的数据路由只有唯一的一个路径。Co-ordinator（协调者）有可能成为整个网络的瓶颈。实现星形网络拓扑不需要使用zigbee 的网络层协议，因为本身IEEE 802.15.4的协议层就已经实现了星形拓扑形式，但是这需要开发者在应用层作更多的工作，包括自己处理信息的转发。 树形拓扑包括一个Co-ordinator（协调者）以及一系列的Router（路由器）和End Device （终端）节点。Co-ordinator 连接一系列的Router 和End Device，他的子节点的Router 也可以连接一系列的Router 和End Device. 这样可以重复多个层级。树形拓扑的结构如下图所示： 需要注意的是： Co-ordinator 和Router 节点可以包含自己的子节点。 End Device 不能有自己的子节点。 有同一个父节点的节点之间称为兄弟节点 有同一个祖父节点的节点之间称为堂兄弟节点 树形拓扑中的通讯规则：
zigbee实现方案 Zigbee 实现方案 Zigbee，是一种采用无线通信技术的低功耗、近距离无线通信标准，它基于IEEE 802.15.4协议，被广泛应用于智能家居、工业自动化以及 远程监控等领域。在本文中，将介绍Zigbee的原理和实现方案。 一、Zigbee的基本原理 Zigbee采用了类似于Mesh网络拓扑结构的方式进行通信，它由一 个协调器（Coordinator）和多个终端设备（End Device）组成，形成了 一个网络网状结构。协调器作为网络的核心，负责管理和分配网络资源，而终端设备则负责传输数据。此外，Zigbee还采用了CSMA/CA （Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）技术，以确保网络传输的可靠性和稳定性。 二、Zigbee的实现方案 1. Zigbee网络的组网方式 a. 点对点（P2P）方式：适用于只有两个设备需要进行通信的场景，通信简单、稳定，但无法实现多设备之间的联网和互通。 b. 网络网状结构：适用于多个设备之间需要相互通信的场景，可 以动态建立和拓展网络，具有较强的稳定性和可靠性。 2. Zigbee设备类型
a. 协调器（Coordinator）：负责管理整个网络，通常由主控设备 承担。 b. 路由器（Router）：提供数据转发功能，可实现多设备之间的 通信。 c. 终端设备（End Device）：主要用于数据采集、传感和环境监 控等功能。 3. Zigbee安全机制 a. 身份验证：协调器对每个加入网络的设备进行身份验证，防止 未经授权的设备进入网络。 b. 数据加密：利用AES（Advanced Encryption Standard）算法对 通信数据进行加密，确保数据传输的安全性。 c. 密钥管理：定期更换密钥、更新密钥，防止密钥泄露或被破解。 4. Zigbee应用场景 a. 智能家居：通过建立Zigbee网络，实现家居设备之间的联网和 互通，提高生活便利性和居住舒适度。 b. 工业自动化：利用Zigbee网络进行工业设备的监测和控制，提 高生产效率和安全性。 c. 远程监控：通过Zigbee网络实现对远程设备的监控和数据传输，方便进行远程管理和操作。 总结：
ZigBee技术网络层的路由算法分析 摘要基于IEEE802.15.4标准的ZigBee网络是一种具有强大组网能力的新型无线个域网，其中的路由算法是研发工作的重点。本文介绍了IEEE802.15.4标准及ZigBee规范的协议模型，重点研究了ZigBee协议网络层的路由算法，分析了Tree路由及Z-AODV路由算法，在此基础上提出了ZigBee 网格型网络中基于数据特性的路由选择机制，该机制在网络性能和低功耗方面有明显的优势，并且可以平衡节点能量，最后简单介绍了ZigBee节点的硬件实现。 关键词 ZigBee协议；网络；IEEE802.15.4；路由算法；Tree路由；Z-AODV路由 1 概述 ZigBee技术是由英国Invensy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等公司在2002年10月共同提出设计研究开发的具有低成本、体积小、能量消耗小和传输速率低的无通信技术。 2000年12月，IEEE 802 无线个域网（WPAN，Wireless Personal Area Network）小组成立，致力于WPAN无线传输协议的建立。2003年12月，IEEE正式发布了该技术物理层和MAC层所采用的标准协议，即IEEE 802.15.4协议标准，作为ZigBee技术的网络层和媒体接入层的标准协议。2004年12月，ZigBee联盟在IEEE 802.15.4 定义的物理层（PHY）和媒体接入层（MAC）的基础上定义了网络层和应用层，正式发布了基于IEEE 802.15.4的ZigBee标准协议。 2 网络层的研究 ZigBee技术的体系结构主要由物理层（PHY）、媒体接入层（MAC）、 网络/安全层以及应用框架层组成，各层之间的分布如图1所示。图 1 ZigBee技术协议组成 PHY层的特征是启动和关闭无线收发器、能量检测、链路质量、信道选择、清除信道评估（CCA）以及通过物理媒体对数据包进行发送和接收。MAC层可以实现信管理、信道接入、时隙管理、发送确认帧、发送连接及断开连接请求，还为应用合适的安全机制提供一些方法。它包含具有时间同步信标的可选超帧结构，采用免碰撞的载波侦听多址访问（CSMA-CA）。安全层主要实现密钥管理、存取等功能。网络层主要用于ZigBee的LR-WPAN网的组网连接、数据管理等。应用框架层主要负责向用户提供简单的应用软件接口（API），包括应用子层支持APS（Application Sub-layer Support）、ZigBee设备对象ZDO（ZigBee Device Object）等，实现应用层对设备的管理，为ZigBee技术的实际应用提供一些应用框架模型等，以便对ZigBee技术的开发应用。 网络层的定义包括网络拓扑、网络建立、网络维护、路由及路由的维护。 2.1 ZigBee的网络拓扑结构 ZigBee定义了三种拓扑结构：星型拓扑结构（Star），主要为一个节点与多个节点的简单通信设计；树型拓扑结构（Tree），使用分等级的树型路由机制；网格型拓扑结构（Mesh），将Z-AODV和分等级的树型（Tree）路由相结合的混合路由方法。三种拓扑结构如图2 所示。
ZigBee无线通信技术及其应用研究 ZigBee是一种低功耗、低速率、短距离无线通信技术，它被广泛应用于家庭自动化、工业控制、医疗保健、公共安全等领域。本文将重点介绍ZigBee的特点、架构、通信协议以及应用领域。 一、ZigBee的特点 1.低功耗：ZigBee的通信模式采用睡眠与唤醒相结合的方式，可以在睡眠状态下实现极低的功耗，一般可以达到数年的电池寿命。 2.低速率：ZigBee的最高通信速率只有250kbps，这虽然限制了其传输数据的速率，但同时也降低了其功耗和成本。 3.短距离：ZigBee的理论通信距离为10-100米，但实际应用中取决于环境和信号传播的质量。 4.多节点：ZigBee支持多节点的通信，可以实现数百个节点的无线网络。 5.安全性：ZigBee采用AES-128加密算法和128位的安全密钥，保证了通信的安全性。 ZigBee的架构分为三层：应用层、网络层和物理层。其中应用层定义了节点之间的通信协议，网络层协调节点之间的通信，物理层实现了数据的传输。 1.应用层：ZigBee应用层定义了各种设备之间的应用。它包括全球统一的应用框架、应用对象层以及特定应用领域的特殊应用。 2.网络层：ZigBee网络层主要协调节点之间的通信，负责网络拓扑的构建、路由选择以及安全等。 3.物理层：ZigBee物理层实现了数据的传输。它定义了数据传输的方式、传输速率、功率控制等重要参数。 ZigBee的通信协议包括MAC协议和应用层协议。 1.MAC协议：ZigBee采用了一种时间分配算法，让节点在不同的时间片上进行通信，避免了节点之间的互相干扰。同时，还采用了碰撞检测机制，可以防止信号冲突和丢失。 2.应用层协议：ZigBee应用层协议定义了各种设备之间的通信协议，包括网络配置、数据的传输、网络路由等。其中，ZigBee簇的概念是最重要的，每个设备属于一个或多个簇，通过簇ID进行通信。同时，ZigBee还定义了多种服务和接口，可以方便应用的开发和集成。
Zigbee组网方案 介绍 Zigbee是一种低功耗、短距离、低速率的无线通信技术，常用于物联网应用。Zigbee组网方案是指在Zigbee网络中，如何合理布局设备和搭建网络结构，以实 现稳定的通信和高效的数据传输。 本文将介绍Zigbee组网的基本原理、网络拓扑结构以及常用的组网方案。 基本原理 Zigbee使用IEEE 802.15.4无线通信标准，工作于2.4GHz频段。它采用低功耗、低速率的通信方式，支持星型和网状拓扑结构，以及多种网络拓扑结构的组合。 Zigbee组网的基本原理是利用协调器（Coordinator）作为网络的核心，连接 所有的设备，并管理网络的功能。其他设备可以是从节点（End Device）或路由器（Router），将数据通过网络传输给协调器。 协调器负责设备的加入和离开、数据的传输和路由选择等功能。从节点负责传 感器数据的采集和发送，路由器则负责数据的中继和路由选择。 网络拓扑结构 Zigbee网络支持多种网络拓扑结构的组合，常见的有星型和网状两种。 星型结构 星型结构是最简单的网络拓扑结构，所有设备都直接连接到协调器。这种结构下，数据传输的距离较近，通信效果稳定可靠。然而，星型结构下的设备数量有限，且中心节点容易成为瓶颈。 星型结构 星型结构 网状结构 网状结构是一种多对多的网络拓扑结构。各个设备可通过路由器相互连接，数 据可以从源设备通过多个中继节点传输到目标设备。这种结构下，网络的扩展性较好，且传输距离也可以更远。 网状结构 网状结构
组网方案 根据实际应用需求，选择合适的组网方案是关键。下面介绍几种常用的Zigbee 组网方案。 单一网状结构 在小型范围内，可使用单一网状结构。所有设备通过路由器连接，数据可以从源设备直接传输到目标设备。这种方案易于部署，但设备数量和覆盖范围有限。 多层级网状结构 对于大范围的应用场景，可使用多层级网状结构。将网络划分为多个区域，每个区域内有一个协调器和多个路由器。协调器之间通过路由器连接，形成多层级的网状结构。这种方案可有效扩展网络规模，并提高网络的稳定性和可靠性。 混合结构 在一些复杂的场景中，可以采用混合结构。例如，将星型结构作为基础网络，辅以一些网状结构的子网。这种方案既能满足对小范围高稳定性的要求，又能满足对大范围覆盖和扩展性的要求。 总结 Zigbee组网方案是在Zigbee网络中，根据实际需求选择合适的网络拓扑结构和组网方案，以实现稳定的通信和高效的数据传输。 常见的Zigbee组网方案有单一网状结构、多层级网状结构和混合结构。选择合适的方案需要考虑设备数量、覆盖范围和网络稳定性等因素。 通过合理布局设备，搭建稳定可靠的Zigbee组网，可以实现物联网应用中的数据采集、远程控制等功能，为提升生活和工作效率带来便利。
ZigBee协议栈的分析与设计 ZigBee协议栈的分析与设计 引言 随着物联网的不断发展，无线传感器网络（WSN）得到了 广泛的应用。ZigBee作为一种低功耗、短距离、低带宽的无 线通信协议，逐渐成为物联网中最受欢迎的通信协议之一。本文将对ZigBee协议栈进行深入的分析与设计，以期更好地理 解其工作原理并提供一种优化方案。 一、ZigBee协议栈的结构与功能 1. ZigBee协议栈结构 ZigBee协议栈由两部分组成：上层和下层。上层包括应 用层（Application Layer）、网络层（Network Layer）和安全层（Security Layer）。下层包括物理层（Physical Layer）和介质访问控制层（Media Access Control Layer）。 2. ZigBee协议栈功能 - 物理层（Physical Layer）：负责将数据转换为无线信号，通过无线传输介质进行通信。ZigBee协议栈支持多种物 理层标准，例如2.4GHz、900MHz和868MHz等。 - 介质访问控制层（Media Access Control Layer）：负责数据帧的分发和接收，同时处理多跳中继和协议转发。 - 网络层（Network Layer）：提供网络拓扑管理、路由 选择、数据包传输和安全性等功能。ZigBee协议栈使用了Ad-hoc On-Demand Distance Vector（AODV）路由协议来实现自 组网和动态路由选择。 - 应用层（Application Layer）：定义应用程序的协议 和接口，包括设备发现、网络配置、设备控制等功能。
ZigBee技术的无线传感网络研究 一、引言 随着物联网的迅速发展，无线传感网络技术正逐渐成为现代通信领域的研究热点。作 为无线传感网络技术的一种重要的代表，ZigBee技术以其低功耗、低成本、自组织以及可靠性高等特点，被广泛应用于家庭自动化、智能环境监测、工业控制、医疗健康等领域。 本文将对ZigBee技术的无线传感网络进行深入研究和探讨。 二、ZigBee技术的概述 ZigBee技术是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速、低功耗、短距离的无线通信技术。与其他无线传感网络技术相比，ZigBee技术具有以下几个突出特点。 1. 低功耗：ZigBee技术采用了休眠唤醒技术，节点在不进行通信时会进入休眠状态，大大降低了能耗，因此非常适用于需要长时间运行的设备。 2. 低成本：ZigBee技术的硬件成本较低，且协议栈的内存要求也不高，这使得其在 大规模部署中有着较大的优势。 3. 自组织性：ZigBee网络中的节点可以自动进行组网和组网优化，无需手动配置， 降低了部署和维护的复杂性。 4. 可靠性高：ZigBee技术采用了AES-128位加密算法，保障了数据的安全性，同时 还具备网络重组能力和自愈能力，保证了网络的高可靠性。 ZigBee技术适用于对功耗和成本要求较高，对数据传输距离较短，且对网络可靠性有一定要求的应用场景。 三、ZigBee技术的无线传感网络架构 ZigBee技术中的无线传感网络通常由网络协调器（Coordinator）、路由器（Router）、终端设备（End Device）三种类型的节点组成。 1. 网络协调器：网络协调器是ZigBee网络的核心，负责启动和维护网络，处理网络 配置和管理，协调网络中其他节点的通信。一个ZigBee网络中只能有一个网络协调器。 2. 路由器：路由器主要是用来转发数据包的中间节点，可以帮助网络协调器扩大网 络范围，提升网络的容量和覆盖范围。 3. 终端设备：终端设备通常是网络中的传感器或执行器，负责采集数据或执行相应 的动作，它们不能转发数据包，只能与网络协调器或路由器进行通信。
ZigBee网络中的路由问题 摘要：Zigbee协议是Zigbee联盟在IEEE802.4.15基础上提出的无线网 络通信协议，相比较于蓝牙技术具有组网简单，功耗低等特点，主要应用于消费电子，工业、家庭自动化，农业自动化，个人电脑和医疗护理等，有着广阔的市场应用前景。目前国内仍处于研究初步阶段，本文对Zigbee网络中的路由问题加以整 理以供国内同行参考，主要包括路由算法，路由发现和路由修复。 关键字：Zigbee 路由路由发现路有修复 Abstract： The ZigBee Alliance is developing a new wireless communications standard on the basis of IEEE 802.4.15. It’s more simple, lower power consumption than Bluetooth .The ZigBee standard will be widely used in consumer electronics, home and building automation, agriculture automation, PC peripherals and medical sensor applications. It’s a new technology in china, and this passage will give you a general description about some Routing questions in Zigbee net. Key words：Zigbee Routing Route Discovery Route Repair 1 概述 随着无线通信和网络技术的不断发展，ZigBee联盟在2004年推出了面向低 成本设备无线联网要求的ZigBee技术，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低 数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制、远程控制领域及家用设备联网。 ZigBee网络基本组成如图1所示。每个ZigBee网络中有协调器（A）、路由 器（B）和终端（C）三种设备。协调器是整个网络的核心设备，负责网络的建立和全部设备的管理，可以允许其他设备加入或离开网络，具有路由、启动路由发现和