ZigBee技術的研究與應用

張少凡　魏長軍　張少敏

摘要：ZigBee無線傳感器網絡已成為當前的一個研究和應用熱點，ZigBee是一種低功耗、低速率、低成本、近距離的新興無線通信技術，它具有廣泛的應用前景，本文首先介紹了ZigBee協議體系和組網方式和網絡的實現，接著概述了ZigBee技術目前的應用，最后對ZigBee技術提出展望。

關鍵詞：ZigBee；無線通信技術；協議體系；組網方式

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）02-0261-03

ZigBee Technology Research and Application

ZHANG Shao-fan1， WEI Chang-jun1， ZHANG Shao-min2

（1. ShenYang Ligong University，Shenyang 110159， China； 2. College of Information and Business， North University of China， Yuci 030600， China）

Abstract： Nowadays， ZigBee wireless sensor network has become a research and applied hotspot. ZigBee is a new wireless communication technology with low power ， low data rate， low cost and close range. It has wide application prospect. This paper introduces ZigBee protocol system and network mode and network implementation. Then， It will be summarized the application of ZigBee technology. Finally， the prospect of ZigBee technology is put forward.

Key words： ZigBee；wireless communication technology；protocol system；network mode

1 概述

ZigBee技術是一種短距離、低復雜度、低速率、低功耗、低成本的無線傳感器網絡技術。ZigBee是在IEEE 802.15.4的無線通信協議標準上建立的。主要由IEEE 802.15.4小組和ZigBee聯盟兩個組織負責制定標準的規范。ZigBee是由65000個無線數傳模塊組成的一個無線數傳網絡平臺， 每一個ZigBee 網絡模塊之間可以進行通信， 每個網絡節點間的距離可以從標準的75m到擴展后的幾百米，甚至幾千米；另外，整個ZigBee網絡不僅可以無限擴展，而且還可以與各種傳統網絡進行連接[1]。ZigBee技術主要應用在低速率無線通信領域，如：家庭自動化、家庭安全、工業與環境監控、個人醫療看護等行業中的。

2 ZigBee協議體系和網絡構成

2.1 ZigBee協議體系

ZigBee協議棧是在IEEE 802.15.4的基礎上建立的，IEEE 802.15.4是低速率個域網（LR-WPAN）的標準，只定義了ZigBee的物理（PYH）層和媒體接入控制（MAC）層，屬于IEEE 802.15.4工作組，而ZigBee聯盟規定了ZigBee協議的網絡層（Network Layer，NWK）、應用層（Application Layer，APL）和安全服務提供層。其中應用層包括應用支持子層（Application Support Sub-Layer，APS）、應用架構層（Application Framework，AF）、ZigBee設備對象（ZigBee Device Objects，ZDO）及制造商定義的應用對象[2]。ZigBee協議的體系架構如圖1所示。

2.2 ZigBee網絡構成

Zigbee網絡中的成員按照功能劃分分為終端節點ZE（ZigBee EndDevice）、路由節點ZR（ZigBee Router）和協調器ZC（ZigBee Coordinator）3種節點類型。……