2ZigBee 技术及应用 

2。1ZigBee 技术概述

ZigBee 是一种低速率、短距离传输的无线网络协议，介于无线标记技术与蓝牙技术之间， 底层采用 IEEE 802。15。4 标准规范的实体层和媒体存取层。我们观察到蜜蜂在采蜜的时候，会 有一个规律的飞行状态，如同是在跳着一只优美的舞蹈一般，并且形成 ZigZag 的形状。后来， 人们发现蜜蜂正是通过这种舞蹈来相互间传递消息，从而获得共享食物源的方向、距离以及 位置等信息。另外，又因为蜜蜂自身体积小，所需能量少，因此，人们便用 ZigBee 技术来表 示这种具有成本低、体积小和功耗低特点的无线通信技术。 

2000 年 12 月 ，电气与电子工程师协会（ Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE）成立了 IEEE 802。15。4 工作组，该组织的主要作用是定义一种低功耗、低速 率、低成本无线通信技术。ZigBee 正是这种技术的商业化命名，该项技术主要被应用于自动 控制和远程控制领域。 论文网

与 TCP/IP 协议相似，ZigBee 协议层也被分了不同层次，最底层是物理层（PHY），往上 一层是媒体存取层（MAC），再往上是网络层（NWK），最高层是应用层（APL），IEEE 802。15。4 工作组主要负责定义协议的 PHY 层和 MAC 层，而网络层和应用层由 ZigBee 联盟负责定义。 网络装置的角色可分为协调器（ZigBee  Coordinator）、路由器（ZigBee  Router）、终端设备

（ZigBee EndDevice）三种，作用分别为： 

（1） 协调器：协调器负责启动整个网络，是整个网络最重要的一个设备，没有协调器， 网络中的其它设备都不能正常工作，因此它也是整个网络的第一个设备。协调器 会先选择一个信道和一个网络 ID（Personal Area Network ID，PAN ID），随后启动 整个网络。根据 ZigBee 网络的特性，一旦这些工作全部完成之后，协调器的主要 工作也就告一段落，接下来它的作用便与路由器相似。 

（2） 路由器：路由器的功能主要是允许其他设备加入网络，多跳路由以及协助自身与 由电池供电的终端设备进行通信。通常路由器要一直处于活动状态，因此它一般 不使用电池作为供电电源。 

（3） 终端设备：终端设备对于组网以及维持网络没有任何作用，主要负责的是收集信 息。它即可以保持睡眠状态，也可以保持唤醒状态。 

2。2ZigBee 技术的特点

ZigBee 是一种无线连接，一般工作在 3 个频段上： 

868MHz 传输速率为 20Kbps，适用于欧洲。 

915MHz 传输速率为 40Kbps，适用于美国。 

2。4GHz 传输速率为 250Kbps，全球通用。 作为一种无线通信技术，ZigBee 具有如下特点： 

（1） 低功耗： ZigBee 网络的传输速率低，不仅如此，对于部分不需要一直运行的节 点设备还可以采取休眠模式，这使得 ZigBee 设备在使用过程中可以十分节能。 据估算，使用两节 5 号电池就可以使用 ZigBee 设备最少 6 个月，最长甚至 2 年 左右的时间，这使得别的无线设备根本不能与之相比。 

（2） 成本低：ZigBee 是种十分简洁的通信协议，它的大小不到蓝牙的十分之一，因此 对通信控制器的要求不高。据分析，若采用 8051 的 8 位微控制器，运行一个路 由器或协调器节点，它只需要 32KB 大小的代码量，对于子节点来说，代码量更 少，大致 4KB。另外，由于 ZigBee 是项免专利的协议，任何人在使用它时都不 需要交任何专利费，这极大地降低了使用成本。 

（3） 时延短：一般来说，ZigBee 设备从初始化到搜索再到运行，全部的时延之和不超 过 1 秒。相比较而言，蓝牙需要 3-10 秒，WiFi 需要 3 秒。从中可以看出，ZigBee 时延短的优势十分明显。 文献综述