第四讲Zigbee

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1、第四讲 IEEE 802.15.4无线传感器网络通信标准主讲人：贾倩 班 级：13物联网应用技术相关知识点回顾ZigBee技术无线传感器网络ZigBee技术 ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。4无线传感器网络 无线传感器网络WSN，是由部署在检测区域内的大量廉价微型传感器节点组成，通过无线通信的

2、方式形成一个多跳的自组织的网络系统。 无线传感器网络是由数目众多且具有特殊功能的传感器节点通过无线自组织通信方式，互相传输信息，协同地完成特定功能的智能无线专用网络。本章内容简介 IEEE802.15.4标准概述 网络组成和拓扑结构 协议栈架构 物理层规范 MAC层规范 MAC/PHY信息交互流程 基于IEEE802.15.4标准的无线传感器网络IEEE802.15.4标准概述 传感器网络中的应用一般并不需要很高的信道带宽，却要求具有较低的传输延时和极低的功率消耗，使用户能在有限的电池寿命内完成任务。IEEE 802.15.4/ZigBee标准把低功耗、低成本作为主要目标，为传感器网络提供了一

3、种互联互通的平台，各个射频芯片厂商也陆续推出支持该标准的无线收发芯片。 本章主要介绍了当前工业界已有的或正在制定的与无线传感器网络协议想过的通信标准。包括IEEE 802.15.4/ZigBee协议标准。2.1 IEEE802.15.4标准概述 IEEE802.15.4通信协议是短距离无线通信的IEEE标准，它是无线传感器网络通信协议中物理层与MAC层的一个具体实现。 IEEE 802.15.4标准，即IEEE用于低速无线个人局域网(LR-WPAN)的物理层和媒体接入控制层规范。该协议支持两种网络拓扑，即单跳星状或当通信线路超过10m时的多跳对等拓扑。LR-WPAN中的器件既可以使用在关联过程

4、中指配的16位短地址，也可以使用64位IEEE地址。一个802.15.4网可以容纳最多216个器件。 WPAN 是一种与无线广域网、无线城域网、无线局域网并列但覆盖范围相对较小的无线网络。它位于整个网络链的末端，用于实现同一地点终端间的连接，如连接手机跟蓝牙耳机等，覆盖范围一般在10米半径内，价格便宜，体积小，易操作，功耗低。 802.15系列标准 802.15.1：蓝牙无线个人区域网络标准，中速，用于手机、PAD 802.15.2：研究802.15.1以及802.11的共存问题 802.15.3：研究高速传输速率无线个人区域网络标准 802.15.4：针对低速无线个人区域网络标准，把低传输速

5、率、低能量消耗、低成本作为重点目标。 2.1 IEEE802.15.4标准概述IEEE 802.15.4标准具有如下特点： （1）支持简单器件。 （2）工作频段和数据速率。 2.4GHZ ISM频段物理层和868、915MHZ频段，250kbps,20kbps. （3）数据传输和低功耗。 （4）信标方式和超帧结构。 （5）自配置。 在媒体接入控制层中加入了关联和分离功能，来支持自配置功。自配置不仅能建立起一个星状网，而且还允许创建自配置的对等网。 （6）安全性。2.2 网络组成和拓扑结构 IEEE 802.15.4网络根据应用的需要可以组织成两种拓扑结构：星型网络拓扑结构和点对点网络拓扑。 在

6、星型结构中，整个网络的形成以及数据的传输由中心的网络协调者集中控制，所有设备都与中心设备PAN网络协调器通信。各个终端设备（FFD或RFD）直接与网络协调者进行关联和数据传输。2.2 网络组成和拓扑结构 IEEE 802.15.4网络根据应用的需要可以组织成两种拓扑结构：星型网络拓扑结构和点对点网络拓扑。 点对点网络中也需要网络协调器，负责实现管理链路状态信息，认证设备身份等功能。但与星型网络不同，点对点网络只要彼此都在对方的无线辐射范围之内，任何两个设备之都可以直接通信。2.3 协议栈架构 IEEE 802.15.4网络协议栈基于开放系统互连模型（OSI），每一层都实现一部分通信功能，并向高