ZigBee协议介绍

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我是靠谱客的博主标致发带，最近开发中收集的这篇文章主要介绍ZigBee协议介绍，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

简介

ZigBee是一种无线通信标准，是由ZigBee Alliance于 2001 年基于IEEE802.15.4标准定制的，这一标准界定了低功耗、低传输速率、近距离无线通信技术所需的所有相关通信协议。基于ZigBee协议的无线通信网络的工作频段主要有2.4GHz、915MHz、868MHz三个频段可供选择，通信过程中的数据传输速率最大可以到 250kbps。
基于ZigBee的无线通信技术被广泛应用在无线传感网、智能家居、物联网、智能楼宇、工业控制、农业、医疗等众多领域。

ZigBee协议架构

ZigBee的协议架构是基于OSI参考模型的基础实现的，该协议根据无线网络通信的特点，利用分层的思想设计。协议参考OSI模型共分为5层，从上到下分别是

应用层（Application Layer）
安全层（Security Layer）
网络层（Network Layer）
媒体访问控制层（Media Access Control Layer）
物理层（PHY Layer）

从上图中可以看出，IEEE802.15.4标准仅仅定义了物理层和媒体访问控制层的通信规范，ZigBee Alliance定义了网络层、安全层、应用层的通信规范。接下来分别对协议架构中各层的作用进行简单介绍。

物理层（PHY）：该层定义了3种不同的工作频段分别为2.4GHz、915MHz、868MHz，并且定义了MAC层和无线信道之间的接口。主要功能包括，物理链路的管理、工作频段的选择、信道的选择、信道质量检测、无线信道的数据传输等。
媒体访问控制层（MAC）：主要负责处理物理层面上相连节点之间的数据通信，即无线信道的接入。主要功能包括，为两个对等的 MAC 实体提供稳定可靠的通信链路、无线网络中的协调器产生网络信标并且实现同步、对个域网（PAN）链路的管理、为网络中的设备提供安全支持、实现无线信道接入的CSMA-CA机制。
网络层（NWK）：主要负责网络拓扑结构的建立和管理。主要功能包括，网络拓扑结构的选择、网络地址分配、路由寻址、为信息的传输提供安全支持、网络中设备的断开连接管理。
安全层（SL）：主要负责MAC层数据帧的完整性以及安全性。主要功能包括，提供128位AES加密算法、提供IEEE802.15.4标准的安全机制。
应用层（APL）：该层主要由ZigBee设备对象、应用支持子层以及制造商定义的应用对象组成。其中，ZigBee设备对象的主要功能包括，定义网络中设备的角色、为网络中的设备提供安全机制、发现网络中设备并提供应用服务、发起或响应绑定请求。应用支持子层的主要功能包括，维持绑定表并在绑定的设备间传输数据信息。

ZigBee网络拓扑结构

ZigBee 的网络拓扑结构主要有三种，树状拓扑结构、网状拓扑结构、星型拓扑结构。在ZigBee的网路拓扑结构中定义了三种类型的网络设备，协调器（Coordinator）、路由器（Router）、终端节点（End Device），其中每个ZigBee网络拓扑结构中只允许有一个协调器，同时允许有多个终端节点和路由器。协调器主要功能包括，无线网络的创建、无线网络的管理、路由寻址、数据转发等；路由器主要功能包括，路由寻址、数据的转发；终端节点仅仅只能发送和接收消息，不能实现数据的转发。