本文第一部分先介绍ZigBee网络的技术起源与发展，基本结构与技术特点和其能耗研究，还有此技术的局限性，探究其未来应用前景。

第二部分再举例分析基于CC2530的ZigBee网络节点设计研究，探究分析ZigBee网络节点的特性。

第三部分探究对ZigBee无线传感器网络节点的构建框架和较为详尽的设计过程和测试。

第四部分结论与建议：对本文工作做出总结，并展望今后的工作。

2. ZigBee技术

2.1 ZigBee技术的介绍

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。在近距离和功耗不高且对传输速率要求不是很高的电子设备之间，完成周期性，间歇性数据和反应时间低的数据间传输，用Zigbee网络来实现是比较合适的。该协议组成由应用层，网络层，物理层和数据链路层。网络层以上协议由Zigbee联盟制定，IEEE802.15.4负责链路标准层和物理层。

2.2 ZigBee的技术特点

ZigBee是一种无线连接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz和915 MHz3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术，ZigBee具有如下特点[2]：

(1) 低功耗: 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,并且加入休眠模式，功耗不高,因此ZigBee设备省电上很好。据估算，Zignbee设备维持长达6个月到2年左右的使用时间，仅靠两节5号电池就可以完成,这是其它无线设备无法做到的。

(2) 成本低： ZigBee模块的成本仅需要6美元的价格，估计很快就能降到1.5—2.5美元, 并且ZigBee协议是不需要支付专利费的。ZigBee的低成本也是一个相当关键的因素。

(3) 时延短: 从休眠状态激活和通信的时延都很短，典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

(4) 网络容量大：一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备， 一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络, 而且网络组成非常自由和灵活。

(5) 可靠: 采取了碰撞避免的方法，同时预留了专用时隙给需要固定带宽的通信业务,这样就使发送数据的竞争和冲突避开了。MAC层使用了数据完全确认的传输方式， 每个发送的数据包都必须等待来自接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题还可以进行重新发送。

(6) 安全： ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证， 采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

2.3 ZigBee网络拓扑结构与网络数据传输机制

2.3.1 Zigbee网络中有三种类型的拓扑结构：星型、树型和网型

图2.1 三种拓扑结构

从网络结构上看，zigbee网络有3种模式，包括树形，星形和网状。按照网络节点功能划分可分为路由器节点(rp)，终端节点(ep)和协调器节点(cp)3种[3]。

其中，协调器节点的作用是负责发起和维护一个无线网络，同时识别网络中的设备并加入网络；路由器节点的作用是支撑网络链路结构，可以完成数据包的转发；终端节点是网络的感知者和执行者，负责数据采集和可执行的网络动作[3]。这就要求zigbee网络节点需做好终端感知部分，网络支持部分和网络协调的部分。

从功能上，zigbee节点组成应由微控制器模块，无线收发模块，存储器，电源模块和其它外设功能模块。