Zigbee系列（概覽）

 

Zigbee技術特點

1. 低速率： 數據傳輸速率只有20~250kb/s, 2.4GHZ提供250kb/s, 915MHz對應40kb/s, 868Mhz對應20kb/s
2. 低功耗：睡眠模式設備使用電池供電，可使用6個月~幾年。如傳感器、門鎖等。
3. 低成本：協議簡單，對硬件要求低，如TI使用8051單片機實現zigbee軟件協議棧。
4. 容量大：理論上最大可接入65000個設備，實際接入過200~1000設備。
5. 時延短：指的是從睡眠狀態轉入工作狀態接入網絡，一般只需幾十毫秒。藍牙和wifi設備一般需要3~10s
6. 近距離：10~100m之間點對點通信，大范圍覆蓋需要router設備中轉實現。
7. 安全高：提供三級安全模式。
8. 傳輸可靠：CSMA/CA 沖突避免，MAC層需要接收方確認，重發機制（ARQ）APS層和應用層均可選確認機制。

 

Zigbee協議棧結構

來源: 《docs-05-3474-21-0csg-zigbee-specification.pdf》

 

Zigbee PHY

Zigbee的PHY和MAC層使用802.15.4標准。

 

物理層PHY包含的功能包括：

1. 射頻收發器控制
2. 當前信道的能量檢測
3. 信道空閑檢測與沖突避免CSMA-CA
4. 信道頻率選擇
5. 數據收發

 

標准定義了幾種類型的PHY

 

 

2450MHz PHY 處理順序：

…

    

 

 

O-QPSK 正交 4相移鍵控: 使用4個相位代表不同數據。

 

 

 

Zigbee MAC

MAC層由802.15.4標准制定，zigbee只需要支持部分標准。

 

1. 同步網絡、非同步網絡（zigbee PRO僅支持非同步網絡）

 

 

支持的服務列表：

 

Zigbee網絡層

標准由 zigbee協議規范 指定

提供的服務包括：

1. 設備配置: 包括形成網絡、加入網絡等
2. 建立網絡
3. Join、rejoin、leave網絡
4. 地址分配
5. 鄰居發現
6. 路由發現
7. 報文路由
8. 報文接收控制

    

Zigbee APS

標准由 zigbee協議規范 指定

提供的服務包括：

1. 協議格式封裝 （application layer PDU）
2. Binding
3. Group address filter
4. 可靠傳輸：重傳機制
5. 重復報文識別：序號
6. 報文分片、重組
7. 安全管理

    

Zigbee 應用層框架

Device profile定義設備之間交互的方式。如Home Automation就是其中的一個profile

功能包括：

1. 設備和服務發現
2. End device bind
3. Bind、unbind
4. Binding table維護
5. Network management

 

各種具體功能定義參考 zigbee-cluster-library-specification

如：燈、開關、窗簾。