ZigBee基础知识点.ppt

2018-4-12 1 ZigBee基础知识 2018-4-12 2 Contents 2018-4-12 3 ZigBee简介 ZigBee这个字源于蜜蜂群发现食物源的时候，通过跳“之”字形的舞蹈（Zig舞）在同伴中传递信息，以到达彼此沟通讯息的目的，故以此做新一代无线通讯技术的命名。 ZigBee技术是一种结构简单、低成本、低功耗、低速率和可靠性高的短距离无线通信新技术。 ZigBee的网络标准由IEEE 802.15工作组负责制定，被称作802.15.4(ZigBee)技术标准。 2018-4-12 4 ZigBee简介 2018-4-12 5 ZigBee发展历史 近年来，各种无线通信技术迅猛发展，极大的提高了人们的工作效率和生活质量。然而，在日常生活中，我们仍然被各种电缆所束缚，我们思考能否在近距离范围内实现各种设备之间的无线通信? 纵观目前发展较成熟的无线通信技术，这些技术比较复杂，耗费资源多，成本较高，并不适用于短距离无线通信的场合。1999年蓝牙技术走向应用，但因芯片价格高，功耗高，协议较复杂，厂商支持力度不够，传输距离限制以及抗干扰能力差等特点而发展缓慢，蓝牙技术不适用于要求低成本、低功耗的工业控制和家庭网络。低功耗、低成本的无线网络需求促使ZigBee应运而生。 2018-4-12 6 ZigBee发展历史 2000年12月IEEE(美国电子和电气工程师协会)成立了802.15.4工作组，致力于开发低成本、低功耗和低速率的无线连接技术。 2001年8月，美国发起成立ZigBee联盟，他们提出的ZigBee技术被确认为IEEE 802.15.4标准。 2003年5月，IEEE 802.15.4标准获得通过。 目前ZigBee联盟在全球有300多个成员公司(包括日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司、荷兰飞利浦半导体公司、我国华为公司等)。 2018-4-12 7 ZigBee技术特点 低速率：数据传输速率只有20~250kb/s，分别提供250kb/s(2.4GHz)，40kb/s(915MHz)和20kb/s(868MHz)的原始数据吞吐率,满足低速率的传输数据的应用需求。 低功耗：在低功耗待机模式下，2节普通5号电池可使用6~24月，这也是ZigBee的支持者一直引以为豪的独特优势。 低成本：因为ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本；并且ZigBee协议免收专利费。ZigBee网络节点模块一般在1000元以下，而主要使用的网络子节点价格可降到100元以下。 容量大：ZigBee网络可由一个节点管理若干子节点，最多一个节点可以管理254个子节点，同时该节点还可由上一层网络节点管理，可组成65000个节点的大型网络 时延短：ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠状态转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需要30ms。相对而言，蓝牙需要3~10s，WiFi需要3s。这样一方面节省了能量消耗，另一方面更适用于对时延敏感的场合，例如一些应用在工业上的传感器就需要以毫秒的速度获取信息，以及安装在厨房内的烟雾探测器也需要在尽量短的时间内获取信息并传输给网络控制者，从而阻止火灾的发生。 2018-4-12 8 ZigBee技术特点 近距离：传输范围一般介于10~100m之间，能覆盖普通的家庭和办公场所，在增加RF发射功率后，可增加到1~3KM。 安全高：ZigBee提供了三级安全模式，保证安全性。 可靠：采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式, 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可进行重发。 2018-4-12 10 ZigBee协议层作用 物理层 MAC层 网络/安全层 支持/应用层 作用： 作用： 作用： 建立新网络，保证数据的传输。对数据进行加密，保证数据的完整性 作用： 物理层是协议的最底层，承付着和外界直接作用的任务。 主要目的：控制RF收发器工作 负责设备间无线数据链路的建立、维护和结束确认模式的数据传送和接收。 应用支持层根据服务和需求使多个器件之间进行通信。 应用层主要根据具体应用由用户开发。 2018-4-12 11 ZigBee含义 ZigBee三种含义： 这三种含义是三位一体的关系，联盟是协议和技术的主要开发者；协议犹如社会法律、交通的规则，联盟和技术都要遵守；技术是联盟的和协议的载体和具体表现。总而言之：三者是一个整体的三个方面。 1. ZigBee联盟 ZigBee联盟2002年成立，现超过300多个成员单位。 联盟使命：为可靠，低价、低功率无线联网的监控产品建立开放的全球标准。 联盟目标：通过给日常设备注入无线能力和智能