2。4 ZigBee协议栈架构

   ZigBee协议与其他网络通信协议一样采用了分层模型，对各层所实现的功能和在整个协议中所起的作用做出了明确的划分。完整的ZigBee协议栈结构如图2-2所示。

    ZigBee协议栈架构中的每一层为上面的层执行一组特定的服务：数据传输服务由数据实体支持供给，其他的服务依托于管理实体的支持供给。   

ZigBee协议栈架构基于开放系统互联模型七层模型，包含IEEE 802。15。4标准及该联盟独自定义的网络层和应用层协议。ZigBee协议的体系结构如图2-3所示。

图2-2 ZigBee协议栈

图2-3 ZigBee协议体系结构

   物理层是遵循IEEE802。15。4协议的，是协议的最低层，承担的任务是与外界直接相互作用，控制RF收发器的工作，采用扩频通信。物理层功能可以简单概括为以下作用：无线收发信机的开启或关闭、能量检测、评估空闲信道、链路质量指示、选取信道、收发数据。物理层提供了868-868。6MHz、902-928MHz及2400-2483。5MHz三种载波频率供选择，其所用范围分别是欧洲、北美、全球。868/915频段均使用了BPSK调制方式，2450频段使用了Q-QPSK调制方式，三种频段分别实现20kb/s、40kb/s及250kb/s的传输速率。论文网

数据链路层可划分成逻辑链路控制子层（LLC）和介质访问控制子层（MAC）[1]。IEEE802。15。4的LLC层功能包括传输可靠性保障、分段或重新组织数据包、按先后顺序传输数据包。IEEE802。15。4的MAC子层通过业务相关的汇聚子层（SSCS）协议能支持多种LLC标准，功能包括设备间无线链路的创建、拆除和维护、帧校验、模式帧收发的校验确认，信道的接入与控制、管理预留时隙以及管理广播信息。

网络层的主要功能就是提供一些必要的函数，确保MAC层能正常工作，并且为应用层提供合适的接口。它的关键任务包括启动网络与分配网络地址、移动网络中的设备或者添加网络中的设备、通过路由将信息送往目的节点、加密已发送的数据及在网状网络中执行路由 寻址并且存储路由表。

应用层定义了各种类型的应用业务，是协议栈的最上层。应用层支持层负责把不同的应用映射到ZigBee网络层，包括MAC管理、拓扑管理、路由管理和安全管理。

在ZigBee协议栈中，所有的通信数据都是利用帧的格式来组织的，协议栈的每一层都有特定的帧结构。当应用程序需要发送数据时，它将通过APS数据实体发送数据请求到APS。

2。5 ZigBee的技术特点与应用前景

   ZigBee是近年来兴起的一种短距离，低功耗，低成本，灵活的组网，无线通信技术，适用于数据传输量小，功率有更高的要求，网络节点需要更多的场合。具有以下特点： 

 （1）低功耗：由于工作时间比较短，接受和发送信息功能消耗比较低并且多数情况下采用了休眠模式，使得ZigBee节点很省电。 

 （2）低成本：由于数据传输速率低，且协议简单，降低了成本，另外ZigBee的价格，目前仅几美分，并且ZigBee 协议是不收专利费的。 

 （3）数据传输速率低：ZigBee工作在20～250kbps的较低速率，专注于低速应用。

 （4）可靠:为了避免发送数据时发生数据的竞争与冲突，ZigBee技术采用了避免碰撞机制，使每个数据包的发送都必须等到接收方确认信息后再发送。 

 （5）时延短：ZigBee 针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都很的短。 

 （6）网络容量大：一个ZigBee网络可容纳一个主设备和254个从设备，一个区域内可以同时布置多大100个ZigBee网络。