《ZigBee技术概述》课件

技术概述ZigBee是一种低功耗、低成本的无线通信技术，广泛应用于智能家居、工业ZigBee自动化等领域技术概述ZigBee低功耗低成本自组网安全旨在为低功耗应用设的实现成本低，使之设备可以自组织成网提供安全功能，以保ZigBee ZigBee ZigBee ZigBee计，非常适合电池供电设备成为各种应用的可行选择络，无需中央控制护网络免受未经授权的访问的历史发展ZigBee年19981联盟成立，致力于制定无线通信标准ZigBee年20042规范版本发布，正式进入市场ZigBee

1.0年20063规范版本升级为规范版本，进一ZigBee

1.0ZigBee

1.

0.1步完善年20074规范版本升级为规范版本，优ZigBee

1.

0.1ZigBee

1.

0.2化协议栈年20085规范版本发布，引入新的功能和特性ZigBee

2.0的特点ZigBee低功耗低成本12采用低功耗无线通信使用标准化的协议，ZigBee ZigBee技术，延长设备电池寿命降低硬件和软件开发成本高安全性3具备完善的安全机制，保护网络数据安全ZigBee应用领域ZigBee智能家居工业自动化医疗保健控制照明、温度、安全系统和其他家用电监控和控制生产过程，提高效率和安全性远程患者监控、医疗设备管理和数据收集器网络拓扑结构ZigBee网络支持多种拓扑结构，以满足不同的应用需求常见拓扑结构包括ZigBee星型、树型、网状型等星型结构以一个中心协调器为主，其他节点直接连接到协调器，结构简单，但扩展性较差树型结构以一个中心协调器为主，其他节点分层级连接，扩展性比星型结构好，但层次较多，管理复杂网状结构每个节点都可以作为路由器，节点之间相互连接，形成一个网状网络，扩展性强，可靠性高，但管理复杂，功耗相对较高网络构建ZigBee网络规划1确定网络规模和节点数量节点配置2设置节点地址、角色和功能网络连接3协调器与节点建立连接网络管理4监控网络状态、更新配置网络层次ZigBee应用层网络层负责与用户交互，提供应用接口负责网络路由，数据转发和管理数据链路层物理层负责数据帧的封装和解封装负责信号的传输和接收协议栈ZigBee应用层网络层实现各种应用功能，如数据采集负责网络的建立、维护和数据路、控制和通信等由数据链路层物理层管理数据帧的传输和接收，并提负责数据在无线信道上的传输，供可靠的数据传输机制定义了信号频率、调制方式和数据传输速率等参数物理层概述定义和功能无线通信标准12物理层定义了无线信物理层支持多种无线ZigBee ZigBee号传输的物理特性，如频率范通信标准，例如IEEE围、传输速率和功率等级和频段的

802.

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42.4GHz技术DSSS数据传输3负责将数据转换为无线信号，并通过空中接口进行传输物理层技术特点低功耗抗干扰能力强传输距离短物理层采用低功耗设计，支持多物理层采用跳频扩频技术，可有物理层采用频段，ZigBee ZigBee ZigBee

2.4GHz ISM种低功耗模式，例如睡眠模式、休眠模效抵抗无线电干扰，确保数据传输的可传输距离一般在几十米到几百米之间，式等，有效延长电池寿命靠性适用于短距离通信场景介质访问控制层时隙分配确保不同设备之间数据传输的公平性冲突避免防止不同设备同时发送数据导致冲突安全机制提供数据加密和认证机制，保护数据安全介质访问控制层技术特点低功耗高可靠性自组织网络采用低功耗技术，延长电池寿命采用协议，防止数据允许设备自动加入和离开网络，ZigBee ZigBeeCSMA/CA ZigBee，适合无线传感器网络应用冲突，确保数据可靠传输无需人工配置，提高网络灵活性网络层路由数据报分片网络层负责将数据包从源节点路当数据包的大小超过网络链路的由到目标节点，通过寻址和路由最大传输单元时，网络MTU算法，确保数据包能够在网络中层会将数据包分成多个数据报片正确地传输，并在接收端进行重组拥塞控制网络层通过拥塞控制机制，避免网络过度拥塞，保证网络的稳定性和效率网络层功能路由寻址12数据包在不同设备之间传输时网络层为每个设备分配唯一的，需要通过网络层进行路由选网络地址，方便数据包识别和择，确定数据包的最佳路径路由数据包分段数据包重组34当数据包过大时，网络层会将在接收端，网络层会将接收到其分成更小的数据片段，方便的数据片段重新组装成完整的传输和处理原始数据包应用层应用层功能应用层协议应用层是协议栈中最接近用户的层级它负责提供应用应用层协议用于定义不同应用之间的通信方式和数据格式ZigBee级服务，例如数据收集、控制、监控等它与具体的应用需求密标准提供了一些通用的应用层协议，例如（ZigBee ZCL切相关，为不同应用场景提供定制化的功能），它定义了一系列预定义的集群和属ZigBee ClusterLibrary性，方便开发者快速开发应用应用层应用场景智能家居工业自动化控制灯光、温度、窗帘等远程监控、数据采集等医疗保健农业监测病人监测、远程医疗等土壤湿度、温度监测等安全机制ZigBee加密认证密钥管理使用先进的加密算法，例如设备在加入网络时需要进行身份验证，以采用密钥管理机制，对密钥进行安ZigBee AES-ZigBee，以保护数据在传输过程中的安全性确保其合法性，防止恶意设备接入全存储和分配，以保障通信的安全性128安全机制概述数据加密保障数据在传输和存储过程中的安全身份认证验证设备和用户的身份合法性访问控制限制未授权设备和用户对网络资源的访问密钥管理网络中的每个设备都有一个唯一的密钥，用于身份验证和加密ZigBee密钥管理系统负责密钥的生成、存储、分发和更新协议栈支持多种密钥管理机制，确保网络安全ZigBee认证和授权节点认证数据加密访问控制确保每个加入网络的节点都是可信的，防通过加密算法保护传输数据的安全，防止限制节点对网络资源的访问权限，保证网止恶意设备接入窃听和篡改络的安全性和稳定性芯片技术ZigBee低功耗高集成度芯片通常采用低功耗设计集成了射频收发器、处理器、存ZigBee，以延长电池寿命，适用于无线储器等功能，简化了开发流程，传感器网络等应用场景降低了成本低成本易于使用芯片的成本相对较低，使芯片通常提供丰富的开发ZigBeeZigBee其在各种应用中具有经济效益工具和软件库，简化了开发过程芯片选型ZigBee应用场景协议栈支持根据应用场景需求选择合适的选择支持完整协议栈ZigBee芯片，例如低功耗、高性能、的芯片，确保网络互操作性和低成本等兼容性集成度开发工具选择集成度高的芯片，例如包选择提供完善开发工具的芯片含射频、内存、处理器等，简，例如、调试器等，提高SDK化开发流程开发效率和其他无线技术对比ZigBee蓝牙蜂窝网络ZigBee Wi-Fi低功耗，低成本，低数据速中等功耗，中等成本，中等高功耗，高成本，高数据速高功耗，高成本，高数据速率，适用于短距离通信，如数据速率，适用于短距离通率，适用于长距离通信，如率，适用于长距离通信，如家庭自动化和传感器网络信，如无线音频和移动设备互联网连接和高速数据传输移动通信和物联网数据传输配对行业发展现状ZigBee发展趋势ZigBee低功耗和高效率1技术不断优化，将继续提升设备功耗和效率ZigBee安全性和可靠性2加强安全机制和协议，提高网络可靠性互操作性3与其他物联网技术更好地融合，实现互操作性在物联网中的应用ZigBee智能家居工业自动化控制灯光、温度、家电等设备，实现智能化家居管理数据采集、设备监控和控制，提高生产效率和安全医疗保健农业应用远程医疗监测、患者数据采集和管理，改善医疗服务环境监测、灌溉控制和作物管理，提高农业生产效率总结与展望成熟技术物联网未来技术已经发展成熟，广泛应用于智能家居、工业自动化等技术将在物联网发展中扮演重要角色，推动智慧城市、智ZigBeeZigBee领域能农业等领域的应用。