浅谈Zigbee技术

摘　要：进入了二十一世纪，信息技术的迅猛发展使人们的生活水平和工作效率极大地提高。但是，在较近的距离内使各种设备都能够实现无线通讯，目前仍是一个难题。目前也有着几种发展比较成熟的无线通讯技术，但往往成本高，耗费资源多，蓝牙就是这样一种技术，这种技术都不适用于需要低成本，低耗能的家庭网络和工业网络。本文将一种介绍一种比较符合上述要求的短距离无线通讯接入技术——Zigbee。这种技术将使短距离无线通讯技术广泛地应用于生产生活中成为可能。

关键词：Zigbee技术；无线通讯技术
　　1、Zigbee技术概述及其特征
　　1.1Zigbee技术概述
　　Zigbee技术是一种可以实现短距离内双向无线通讯的技术。Zigbee技术以其复杂程度低、能耗低、成本低取胜于其余的短距离无线通讯技术。其主要应用于短距离内，传输速度要求不高的电子通讯设备之间的数据传输和典型的有周期性、间歇性和地反应时间的数据的传输。
　　1.2Zigbee技术的主要特征
　　Zigbee技术相对于其他的无线通迅技术，资源消耗更少，复杂性更低，其主要特点有：
　　（1）功耗低：Zigbee终端工作六个月到两年的时间所需要的能量只是普通的两节五号电池的能量。功耗低是Zigbee技术的一个主要特点。
　　（2）成本低：Zigbee技术成本低是因为其协议简单，因而所需的内存空间小。Zigbee不仅协议是免专利费的，而且芯片价格低，每块只需要两美元。
　　（3）较小的传输范围：一般来说，在Zigbee节点的有效传输范围内，普通的办公区域或是家庭都能覆盖到。
　　（4）数据传输时的可靠性较高：Zigbee技术中避免碰撞的机制可以通过为宽带等预留时隙而避免传送数据时发生竞争或是冲突。并且，通过Zigbee技术发送的每个数据包是否被对方接收都必须得到完全的确认，这就使Zigbee技术在数据传输环节中具有较高的可靠性。
　　1.3Zigbee技术的应用
　　Zigbee技术由于其功耗低、成本低等的技术特点，在实际应用中有着巨大的优势，其主要应用的几大领域有：
　　家庭网络中的应用：Zigbee技术的出现会使家庭控制步入一个自动化的阶段，如应用了Zigbee技术可以降低灯具、电视、窗帘等的远程控制的成本，而且可以更加节能，一些家庭中的自动检测系统的灵敏度可以提高，从而提高其安全性。
　　工业中的应用：Zigbee技术和传感器的结合使数据的处理变得更加简单，提高了工厂中机器的运作效率。
　　还有在PC外设和医疗设备等中的应用，这里就不一一介绍了。
　　2、MAC层
　　2.1MAC层概述
　　为了使系统的兼容性得到提高，IEEE802.15.4在介入控制层时沿用的是载波多路帧听访问技术方式，这种方式在传统的局域网中也有应用。MAC协议中的功能有：和同步的网络设备或是信标（如宽带网）之间产生三个步骤：建立、维护、结束；对系统模式的帧的传送与接收进行确认；对于信道接入进行控制；对与帧的校验；还有对于广播信息的管理和预留时间间隙的管理。
　　2.2MAC层的管理与服务
　　MAC层的管理服务有MAC层的关联操作和解关联操作，以及MAC层的孤立操作和信道扫名
　　2.3MAC层帧的格式
　　MAC层有四种不同的帧的格式：信标帧、确认帧、MAC命令帧以及数据帧。另外，协议数据单元的长度不会超过127字节。
　　2.4MAC层的安全机制
　　安全机制是Zigbee用来加密除数据帧之外的另外三种帧的，MAC帧的真实性、完整性以及机密性是通过一种名为AES的加密算法来保证的。在MAC头部的部位是有一个比是特地用来指示该帧是否为加密过后的。如果使用MAC层的加密方法来传送帧，会有一个和帧的源地址有关的密匙，只有使用和这个密匙相匹配的安全组合来处理，才能完成该帧的传送或者接收。
　　3、关于应用层规范问题的论述
　　3.1关于应用层的概述
　　组成Zigbee应用层的有三个部分：包含应用商自己定义的应用对象以及APS子层和ZDO,ZDO中包含ZDO管理平台。
　　APS的接口的服务是由两个实体实现的，这两个实体有APS的数据实体和管理实体。同时，APS的接口是从应用商定义的应用对象到ZOD之间的服务集。APS数据实体提供的数据通讯是在相同的网络中，在一个或者多个应用实体之间的。APS管理实体提供的主要是维护数据库的服务，也有绑定设备等服务。
　　3.2应用层框架
　　Zigbee技术中的应用框架是用来为应用对象提供其活动环境的，这些应用对象是存在于Zigbee设备中的。对于应用对象，其端点编号均是从1到240的，而最多可以定义的应用对象的数目为240个。此外，0这个端点编号是固定在ZDO接口的，而255这个端点编号固定使用于所有对象的广播数据接口。这是两个特殊附加的终端节点。
　　3.3Zigbee技术设备对象
　　设备对象即ZDO，ZDO的基本作用有：ZDO描述的是一个基本的功能函数，它用来初始化网络层和应用支持子层，以及对安全服务进行规范。此外，它还可以根据配置的信息来对于安全管理、绑定管理、网络管理进行确定。
　　4、结语
　　本文对于Zigbee技术的介绍仅仅是Zigbee技术的皮毛，Zigbee技术所包含的东西实际上还要更加博大精深，其所带来的现实意义也更加广泛，而且还有许多潜在的东西是有待我们去继续探讨的。
　　在Zigbee中定义了物理层、MAC层，安全服务层和应用层、网络层。Zigbee技术在实际中具有十分迅猛的发展势头和良好的发展契机，可以广泛应用于军事、工业，以及家庭及建筑物的自动化控制中，其所涉及的领域及其广泛，可以应用于各种短距离的无线通讯系统、自动缴费系统、以及各种检测系统等。总而言之，今后，Zigbee技术还将继续被人们开发利用其更多、更新的功能，应用于更广的领域。
　　参考文献：
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　　[2]金纯，罗祖秋，罗凤，Zigbee技术基础及案例分析[M].北京，国防工业出版社，2008
　　[3]朱向庆，王建明，Zigbee协议网络层的研究与实现[J].电子技术应用，2006,（01）