与即将到来的旨在实现高速数据传输的新技术相比，Zigbee技术在设备的信息和通信较少的情况下，使用低数据传输速率提供了稳定、高效的网络。本文的目的是提供有关Zigbee技术、其架构、网络拓扑、应用、优点和缺点的信息。
Zigbee在物联网中是什么
该技术基于IEEE无线个人区域网络(wpan)标准规范。它是一种开放标准，基于数据包的协议，用于更可靠，低功耗无线网络．它们设计用于在868MHz、902- 928mhz和2.4 GHz频率下工作，这些频率要求在16个不同的通道上实现250 Kb/秒的低数据传输速率。
图1 - Zigbee技术简介
Zigbee的使用范围为10米~ 100米。它的无线网络设计更简单，成本更低，高度稳定，并提供更安全的网络。Zigbee协议的发现成功地消除了单点信号故障的风险。
当Zigbee设备通过Zigbee geaway集成到IoT(物联网)行业的系统中时，就建立了无线通信。
图2 - Zigbee模块和设备
Zigbee架构
- 基础层
- 应用及接口组
基础层
该层由IEEE 802.15.4标准定义。物理层和介质访问控制(MAC)层都是这项技术的基础层。
物理和电气特性由物理层定义。188bet登入官网而介质访问控制(MAC)层提供接口在物理层和网络层之间。
图3 - Zigbee架构(堆叠)
应用及接口组
该部分由Zigbee规范定义，包括网络层和应用层。
网络层提供MAC层和应用层之间的接口。它负责路由和建立不同的网络拓扑，即星形、网状和树形拓扑。网络的启动、分配节点地址、配置新设备、提供安全传输是网络层的责任。
应用层包括子层，即应用支持子层和应用框架。
应用支持子层(APS)负责过滤终端设备的数据包，检查数据包的表里不一，这在支持自动重试的网络中很常见。
应用程序框架表示如何实现端点，如何为特定的供应商执行数据请求和数据确认。
阅读更多关于Zigbee架构及其各个层的详细信息
Zigbee网络节点
Zigbee的系统结构由单个网络中的三个不同设备或节点组成。它们是:
- 协调员
- 路由器
- 终端设备
图4 -网络节点类型
协调员
Zigbee Coordinator负责建立集中式网络。协调器类似于路由器，增加了一些功能，比如在扫描可用通道后选择适当的通道，并选择扩展的PAN-ID。
路由器
Zigbee路由器提供到网络设备的路由服务。路由器被期望保持在“ON”状态，不像休眠终端设备在空闲时保持在“OFF”状态。
作为休眠端设备，协调器或路由器被指定为“主发现缓存设备”，提供与服务器相关的服务，如上传、存储信息和响应请求。
终端设备
终端设备是只通过其父节点通信的叶节点。终端设备根据网络堆栈分为两类。它们是:
- 昏昏欲睡的终端设备
- Non-Sleepy设备
昏昏欲睡的终端设备
当设备处于空闲状态时，它会关闭收音机，这有助于节约资源。
Non-Sleepy设备
即使设备处于空闲状态，设备也处于“ON”状态。标准的Zigbee设备就是这种类型。
Zigbee网络拓扑
该技术支持星型、树型和网格拓扑。
图5 - Zigbee网络拓扑
明星拓扑
这种类型的拓扑由一个协调器和几个节点或终端设备组成。节点仅与一个协调器进行通信。
节点之间的任何数据包交换都必须通过协调器，并且从源到目的地没有备用路径，因此可能会成为瓶颈。
树的拓扑结构
这种类型的拓扑结构由一个中心节点(协调器)、路由器和终端设备组成。路由器扩大了网络覆盖范围。
连接到路由器或协调器的结束节点称为它的子节点。终端设备总是与它的父设备(路由器或协调器)通信。
网状拓扑结构
网状拓扑也称为点对点网络或多跳网络。在这种拓扑结构中，数据包要经过多个跳才能到达目的地，这表明如果数据路径失败，则节点会找到另一条路径到达目的地。
当设备相互靠近时，该网络需要更少的电力来运行。这种类型的网络由一个协调器、几个路由器和终端设备组成。网络中加入的设备越多，网络的范围就越大。
Zigbee技术的应用
该技术的应用包括:-
1.收集医疗资料
该技术用于家庭患者监测，其中医疗数据的收集至关重要。在该系统中，患者佩戴一个Zigbee设备，该设备可以收集脉搏频率、体温、血压等信息。
2.智能烟雾报警器
该技术应用于智能烟雾报警器。该系统由烟雾探测模块、无线通信模块、数据采集模块和智能识别模块组成，智能识别模块可区分烹饪产生的烟雾、意外火灾产生的烟雾、雾天产生的烟雾等，从而提高用户的安全。
图6 - Zigbee技术应用
3.家庭自动化系统
这项技术被用于家庭自动化系统，从而创造出更智能的家庭，提高了用户的舒适性、便利性和安全性。智能空调、智能电视、智能冰箱、智能家居报警器都可以通过该技术实现互操作。
4.无线传感器网络
智能无线传感器网络系统有助于收集信息和监测空气质量、天气状况、交通等。
Zigbee技术的优势
该技术的优点包括:
- 更加稳定可靠。
- 它没有蓝牙那么复杂。
- 安装简单，耗电少。
- 它的协议专利是免费的，因此具有成本效益。
- 只需按一下按钮，就可以更轻松地控制和监控家庭设备。
Zigbee技术的缺点
该技术的缺点包括:
- 它在短距离上操作，即10-100米的视线。
- 传播率低。
- 它在内存大小、数据处理速度等方面有一定的局限性。
- 与基于Wi-Fi的安全系统相比，安全性较低。
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