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ZigBee技术概述

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内容摘要

ZigBee技术简介
ZigBee硬件(CC2530)接口介绍
Z-Stack协议栈与IAR开发环境的构建
ZigBee模块常用软件介绍

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ZigBee技术简介

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ZigBee的概念

ZigBee是一种新兴的短距离、
低复杂度、低功耗、低数据速率、
低成本的无线网络技术。

主要用于近距离无线连接。它
依据IEEE802.15.4标准，在数千个
微小的传感器之间相互协调实现通
信。

ZigBee无线网络主要是为工业现场自动化控制数据传输
而建立。因此它具备简单、方便、稳定和低成本等特点。

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ZigBee的工作频段

ZigBee可使用的频段有3个，分别是2.4GHz的ISM频
段、欧洲的868MHz频段、以及美国的915MHz频段，而不
同频段可使用的信道分别是16、1、10个。

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2.4GHz信道的划分

ZigBee2.4GHz频段被划分为16个信道，信道间隔
5MHz，每个信道带宽是2MHz

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802.15.4和802.11b的共存性问题

利用802.15.4的信道#15、#20、#25和#26可避免受
802.11b的信道#1、#6和#11的干扰。后者的发射功率为
前者的30倍。

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ZigBee规范

ZigBee规范是由ZigBeeAlliance所主导的标准，定义
了网络层（NetworkLayer）、安全层（SecurityLayer）、
应用层（ApplicationLayer）、以及各种应用产品的资料（
Profile）；

而由国际电子电机工程协会
（IEEE）所制订的802.15.4标准，
则是定义了物理层（PHYLayer）
及媒体存取层（MediaAccess
ControlLayer；MACLayer）。

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ZigBee的版本

ZigBee2004规范
前后不兼容
ZigBee2006规范
完全向后兼容

ZigBee2007规范

StackProfile1：目标是消费电子产品和灯光商业应用环境
StackProfile2：目标是商业和工业环境

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ZigBee技术特点

数据传输速率低：20Kb/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
成本低：ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本。
网络容量大：网络可容纳65,000个设备。
时延短：通常时延都在15ms~30ms。
安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-128加密
算法。
有效范围小：有效覆盖范围10~75米，具体依据实际发射功率大小和
各种不同的应用模式而定。
传输可靠：采用碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的业务预留专用
时隙。

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ZigBee技术的应用

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ZigBee基本概念

设备类型:

Coordinator(协调器)
协调器负责启动整个网络。它也是网络的第一个设备。协调器选择一个信
道和一个网络ID(也称之为PANID，即PersonalAreaNetworkID)，随后
启动整个网络。
Router(路由器)
路由器的功能主要是：允许其他设备加入网络，多跳路由和协助它自己的
由电池供电的儿子终端设备的通讯。
End-Device(终端设备)
终端设备没有特定的维持网络结构的责任，它可以睡眠或者唤醒，因此它
可以可以是一个电池供电设备。

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ZigBee基本概念

网络拓扑

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ZigBee基本概念

ZigBee信道
2.4GHz的射频频段被分为16个独立的信道。每一个设备都有一个
DEFAULT_CHANLIST的默认信道集。协调器扫描自己的默认信道集并
选择一个信道上噪声最小的信道作为自己所建网络的信道。终端节点和
路由节点也要扫描默认信道集并选择一个信道上已经存在的网络加入。

PANID
PANID指网络编号，用来区分不同的ZigBee网络。协调器是通过选
择网络信道及PANID来启动一个无线网络的。
PANID的有效范围为0~0x3FFF。

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ZigBee基本概念

IEEE物理地址
每个ZigBee设备都有一个64位的IEEE长地址，即MAC地址。物理
地址是在出厂时候初始化的。它是全球唯一的。
当一个zigbee节点加入网络时候，它的IEEE地址不能与网络中现有
节点的IEEE地址冲突且不能为0xFFFFFFFFFFFFFFFF。
网络地址
网络地址也称短地址，通常用16位的短地址来标识自身和识别对方
，对于协调器来说，短地址始终为0x0000，对于路由器和节点来说，短
地址由其所在网络中的协调器分配。