浅析Zigbee技术.ppt
《浅析Zigbee技术.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《浅析Zigbee技术.ppt(48页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、浅析浅析ZigbeeZigbee技术技术目 录第一章 ZigBee技术发展第二章 ZigBee技术的网络构架第三章 ZigBee技术应用第四章 几种ZigBee产品第一章 ZigBee技术发展1.1 ZigBee简介1.2 IEEE 802.15.4协议1.3 ZigBee的特点1.4 几种无线通信技术比较1.1 ZigBee简介ZigZag:“之字形 弯弯曲曲”,是蜜蜂之间一种简单传达信息的方式;Bee:蜜蜂。借此意义Zigbee作为新一代无线通讯技术的命名。在此之前Zigbee也被称为“HomeRF Lite”、“RF-EasyLink”或“fireFly”无线电技术,目前统称为Zigbe
2、e。1.1.1 ZigBee的产生背景各种无线通信迅猛发展较成熟的无线通信技术比较复杂,耗费资源多,成本高,并不适用于短距离无线通信的场合蓝牙可以实现短距离无线通信,但是其协议较复杂、功耗高、成本高等特点不太适用于要求低成本、低功耗的工业控制和家庭网络 1.1.2 ZigBee的发展2000年12月IEEE成了802.15.4工作组,制定了Zigbee的物理层(PHY)和MAC协议层2002年10月ZigBee联盟成立,该联盟由霍尼韦尔,Invensys、三菱、摩托罗拉、飞利浦等公司组成,联盟负责制订网络层、安全管理、应用界面规范 2004年12月正式定案Zigbee 1.0(ZigBee-2
3、004)2006年10月,ZigBee联盟制定完成ZigBee 2006(又称ZigBee 1.1),2007年1月开放网络下载。此外,ZigBee 2007(又称ZigBee Pro)的初稿也在2006年11月完成。2007年10月2日,ZigBee规格推出全面的新功能 1.1.3 ZigBee的应用范围小型化、低成本设备(如温度调节装置、照明控制器、环境检测传感器等)的无线联网要求能广泛地应用于工业、农业和日常生活中 图1.1 ZigBee的应用1.2 IEEE 802.15.4协议IEEE 802.15.4描述了低速率无线个人局域网(low-rate wireless personal
4、area network,LR-WPAN)的物理层和媒体介入控制层协议。它属于工作802.15组。协议能支持消耗功率最少,一般在个人活动空间(10 m直径或更小)工作的简单器件 IEEE 802.15.4是ZigBee,Wireless HART,和MiWi规范的基础。IEEE 802.15.4标准定义的LR-WPAN网络具有如下特点:1)在不同的载波频率下实现了20kbps、40kbps和250kbps三种不同的传输速率2)支持星型和点对点两种网络拓扑结构3)有16位和64位两种地址格式,其中64位地址是全球惟一的扩展地址4)支持冲突避免的载波多路侦听技术(carrier sense mul
5、tiple access with collision avoidance,CSMA/CA)5)支持确认(ACK)机制,保证传输可靠性 1.3 ZigBee的特点1)低功耗2)成本低3)时延短4)网络容量大5)可靠:采用CSMA/CA技术6)安全:基于循环冗余校验,采用AES-128的加密算法7)兼容性:ZigBee技术与现有的控制网络标准无缝集成。通过网络协调器自动建立网络,采用载波侦听/冲突检测(CSMA/CA)方式进行信道接入。为了可靠传递,还提供全握手协议。1.4 几种无线通信技术比较图1.2 几种无线传输标准1.4 几种无线通信技术比较图1.3 无线通信传输距离比较1.4 几种无线通
6、信技术比较市场名称GGRS/GSM/CDMAWi-FiBluetoothZigBee标准802.11802.15.1802.15.4应用远距离声音和数据Web/Emil/图像电缆替代品检测和控制耗能(天)1-70.5-51-7100-1000+网络大小1327-10255/65000带宽(kbps)64-128+11,000+72020-250传输距离1,000+1-1001-101-100优点覆盖面积大,质量优越速度高,灵活性好价格便宜,方便可靠,低功耗,价格便宜表1-1 几种无线通信技术比较第二章 ZigBee技术的网络构架2.1 ZigBee协议栈2.2 ZigBee的网络拓扑结构2.3
7、 ZigBee的自组网技术2.1 ZigBee协议栈图2.1 ZigBee协议栈体系结构1.层与层之通过服务访问点连接2.设备中的实体通过发送服务原语来实现的,其中实体包括数据实体和管理实体两种2.1 ZigBee协议栈 a.数据服务原语 b.管理服务原语图2.2 层与层的通信原语示意图服务原语是代表响应服务的符号和参数的一种格式化、规范化的表示,它与服务的具体实现方式无关,原语都是发 送给服务实体相邻层的,层与层之间的通信原语可以 分为四种。2.1.1 ZigBee协议栈物理层(PHY)服务有软硬件结合实现,定义物理无线信道和MAC子层 之间的接口,提供物理层数据服务(PLDE)和物理层管理
8、服务(PLME)。主要功能:1无线收发机的激活与关闭;2当前信道的能量检测(EnergyDetect,ED);3接受数据包的链路质量标识(LQI);4为载波侦听多路访问/冲突防止(CSMS/CA)提供空 闲信道评估(CCA);5工作信道选择;6数据发送和接收。2.1.2 ZigBee协议栈 MAC层MAC层也包括管理实体(MLME)和数据实体(MLDE)MAC层与物理层之间通过PLME-SAP和PD-SAP进行通信MAC数据实体服务点(MLDE-SAP)和MAC层管理实体服务接入点(MLME-SAP)向业务相关子层提供MAC层数据和管理服务MAC层能支持多种LLC标准,通过业务相关会聚子层(S
9、SCS)协议承载802.2类型的LLC标准2.1.2 ZigBee协议栈 MAC层MAC层功能:*设备间无线链路的建立、维护和结束;*确认模式的帧传送与接收;*信道接入控制;*帧校验;*预留时隙管理;*广播信息管理。2.1.3 ZigBee协议栈 网络层(NWK)网络层是每个Zigbee节点都包含的,Zigbee网络层主要功能:组建网络,为新加入网络访分配地址路由发现、路由维护确保ZigBee的MAC层正常工作,并且为应用层提供合适的服务接口网络层提供了网络数据服务实体(NLDE)和管理服务实体(NLME)两个必须的功能服务实体2.1.4 ZigBee协议栈 应用层(APL)ZigBee应用层
10、由三个部分组成:应用子层(APS)、设备对象(ZDO)和制造商定义的应用对象(App Obj)1.APS应用子层 APS通过网络层和安全服务提供层与端点相接,并为数据传送、安全和绑定提供服务,可以适配不同但兼容的节点 APS提供在NWK层和APL层之间的一个接口,通过一组ZDO到App Obj的通用服务集。这服务由两个实体实现:APS数据实体(APSDE)和APS管理实体(APSME)2.1.4 ZigBee协议栈 应用层(APL)2.应用构架ZigBee中的应用框架(APL Framework)为ZigBee节点中的应用对象提供活动的环境最多可以定义240个相对独立的应用程序对象(ZDO),
11、对象的端点编号从l到240端点号0固定用于ZDO数据接口,应用程序可以通过这个端点与ZigBee协议栈的其它层通信端点255固定用于所有应用对象广播数据的数据接口功能端点241-254保留为了扩展用户,用户不能使用2.1.4 ZigBee协议栈 应用层(APL)3.设备对象(ZDO)ZigBee 设备对象(ZDO),代表一个基础的函数类,提供应用对象、设备应用规范(profile)和 APS 之间的一个接口。ZDO 位于应用程序构架和应用支持子层之间。它满足了 ZigBee 协议栈所有应用程序操作的一般需求。ZDO 的职责:初始化应用支持子层(APS)、网络层(NWK)和安全服务提供者。组装来
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 浅析 Zigbee 技术
限制150内