Zigbee协议介绍和应用场景
Zigbee协议介绍和应用场景
Zigbee协议是一种低功耗、低数据传输速率的无线通信协议，广泛应用于物联网领域。本文将详细介绍Zigbee协议的背景、特点、网络拓扑和应用场景，帮助读者全面了解这一重要的物联网技术。
Zigbee产生的背景
某些领域对数据吞吐量的要求很低，功率消耗也比现有标准提供的功率消耗低。因此设计一个维持最小流量的通信链路和低复杂度的无线收发信机；要考虑的核心问题是低功耗和低价格的设计。这就要求该标准应提供低带宽低数据传输速率的应用。
Zigbee和IEEE 802.15.4的关系
IEEE 802.15.4标准的优点：
- 低功耗
- 低价格
- 低数据传输率
IEEE 802.15.4标准制定小组的任务：
- 物理层 (DSSS)：数据的调制发送和接收解调，介质选择，信道选择。
- MAC层 (CSMA/CA)：产生网络信标，支持设备的安全性等。
Zigbee是建立在IEEE802.15.4标准之上，由于IEEE 802.15.4标准只定义了物理层协议和MAC层协议，于是成立了zigbee联盟， Zigbee联盟对其网络层协议和API进行了标准化，还开发了安全层。经过Zigbee联盟对IEEE 802.15.4的改进，这才真正形成了Zigbee协议栈(Zstack)。
Zigbee的特点
- 数据传输速率低：10KB/秒~250KB /秒，专注于低传输应用
- 功耗低：在低功耗待机模式下，两节普通5号电池可使用6~24个月
IEEE 802.15.4（Zigbee）工作在ISM频带，定义了两个频段，2.4GHz频段和896/915MHz频带。在IEEE 802.15.4中共规定了27个信道：
- 在2.4GHz频段，共有16个信道，信道通信速率为250kbps；
- 在915MHz频段，共有10个信道，信道通信速率为40kbps；
- 在896MHz频段，有1个信道，信道通信速率为20kbps。
Zigbee的网络拓扑模型
Zigbee网络拓扑结构主要有星形网络和网型网络。不同的网络拓扑对应于不同的应用领域，在Zigbee无线网络中，不同的网络拓扑结构对网络节点的配置也不同，网络节点的类型：协调器、路由器和终端节点，具体配置根据需要决定，具体内容会在后面章节中进行讲解，在此，读者只需要对网络拓扑结构有个概念性的认识即可。
MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过多级跳的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、自愈功能。
Zigbee应用范围
Zigbee已广泛应用于物联网产业链中的M2M行业，如智能电网、智能交通、智能家居、金融、移动POS终端、供应链自动化、工业自动化、智能建筑、消防、公共安全、环境保护、气象、数字化医疗、遥感勘测、农业、林业、水务、煤矿、石化等领域。
一个典型的Zigbee应用的体系框架
（此处省略具体框架内容，可根据需要补充）