无线通信技术综合训练实验指导书II-ZigBee部分

　　第一章 ZigBee 协议体系结构

　　1.1 ZigBee 定义

　　物联网：通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、无线传感器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

　　无线传感器网络：大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的传感器网络。其中的节点是同构的、成本较低、体积较小，大部分节点不移动，被随意撒布在工作区域，要求网络系统有尽可能长的工作时间。在通信方式上，虽然可以采用有线、无线、红外和光等多种形式，但一般认为短距离的无线低功率通信技术最适合传感器网络使用，为明确起见，一般称无线传感器网络(WSN：Wireless Sensor Network)。

　　ZigBee：是IEEE 802.15.4 标准的延伸与拓展。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称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、低成本。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。

　　无线传感网络的无线通信技术可以采用ZigBee 技术、蓝牙、Wi-Fi 和红外等技术。ZigBee 技术是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术或无线网络技术，是一组基于IEEE802.15.4 无线标准研制开发的组网、安全和应用软件方面的通信技术。

　　协议栈：指网络中各层协议的总和，其形象地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。使用最广泛的是Internet TCP/IP 协议栈，由上到下的协议分别是：应用层(HTTP，TELNET，DNS，EMAIL 等)，传输层(TCP，UDP)，网络层(IP)，数据链路层(WI-FI，以太网，令牌环，FDDI 等)，物理层。

　　ZigBee 联盟于2005 年公布了第一份ZigBee 规范“ZigBee Specification V1.0”。ZigBee 协议规范使用了IEEE 802.15.4 定义的物理层(PHY)和媒体介质访问层(MAC)，并在此基础上定义了网络层(NWK)和应用层(APL)架构。

　　1.2 IEEE 802.15.4 标准概述

　　IEEE 802.15.4 是一个低速率无线个人局域网(Low Rate Wireless PersonalArea N etworks，LR-WPAN)标准。该标准定义了物理层(PHY)和介质访问控制层(MAC)。这种低速率无线个人局域网的网络结构简单、成本低廉、具有有限的功率和灵活的吞吐量。低速率无线个人局域网的主要目标是实现安装容易、数据传输可靠、短距离通信、极低的成本、合理的电池寿命，并且拥有一个简单而且灵活的通信网络协议。

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