ZigBee是一種短距離(10~100米)、低速率(20~250Kbps)、底成本、低功耗的無線網絡技術,主要用於近離無線通訊。能夠做到在數千個微小的傳感器之間相互協調實現通訊,這些傳感器只需要很少的能力,以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳送到另一個傳感器,節點的發射功率和通訊范圍都是有限的。
ZigBee協議棧版本:
ZigBee 2004
ZigBee 2006
ZigBee 2007
ZigBee 2007-pro
ZigBee協議棧底層基於IEEE 802.15.4協議,上層由ZigBee聯盟定義網絡層、應用層和安全服務層。整體結構如下:
詳細結構描述如下圖:
不同設備之間同層進行溝通,如下圖所示:
在ZigBee協議框架下,設備有三種角色類型和兩種設備功能,這三種角色在ZigBee協議和IEEE 802.15.4中稱呼不同,具體差別如下圖:
在組網能力上,ZigBee網絡支持星型網絡或者點對點網絡,每個設備都具有16位的網絡短地址和64位IEEE長地址。
在無線通訊上面,采用免沖突多載波接入(CSMA-CA),有效避免無線電載波之間的沖突,傳輸可靠性由ZigBee的應答機制來保證。
為了保證ZigBee設備之間通信數據的安全保密性,在MAC層可以采用AES-128位的加密算法,對所傳輸的信息進行加密處理。
ZigBee傳輸中總體幀結構如下圖:
上層數據作為下層的有效載荷進入下層處理流程,MAC層對數據進行CRC計算,並附加一個MFR校驗字段,最后的到PHY層的處理字節。
作為最底層同射頻硬件的結構,傳輸每個域的低位字節先傳輸,每個字節內部的低位先傳輸。首先傳輸的是SHR的最低位四位,其次為SHR的高四位,先通過偽隨機碼映射成為32位的偽碼,然后進行O_QPSK的調制。
碼片的映射分組。
進行O_QPSK的調制前的准備。
O_QPSK的調制框圖。