Zigbee的協議棧結構和技術特點的詳細介紹

　　Zigbee網絡是近幾年比較火熱的焦點之一，對于Zigbee網絡，大家可能也有所了解。為增進大家對Zigbee的了解，本文將對Zigbee的協議棧結構、Zigbee適用之處以及Zigbee的技術特點加以介紹。如果你對Zigbee，抑或是本文內容具有興趣，不妨繼續往下閱讀哦。

　　一、ZigBee

　　ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網協議。根據國際標準規定，ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。這一名稱（又稱紫蜂協議）來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率。主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網通訊技術。ZigBee是一種低速短距離傳輸的無線網絡協議。ZigBee協議從下到上分別為物理層（PHY）、媒體訪問控制層（MAC）、傳輸層（TL）、網絡層（NWK）、應用層（APL）等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE802.15.4標準的規定。

　　二、Zigbee的協議棧結構

　　接下來我們再了解一下Zigbee的協議棧，如下圖所示。

　　從上圖可以看出，協議層結構分為硬件與軟件，硬件層包括IEEE802.15.4定義的PHY（物理層）和MAC（介質訪問層），軟件層為Zigbee聯盟定義的NWK（網絡層）、APS（應用程序支持層）、APL（應用層）。對于Zigbee協議棧的使用者而言，無非就是利用協議棧實現Zigbee設備組網、數據發送和數據接收功能。智能家居開發工程師在采用Zigbee技術上一般可以通過以下兩種方式實現。

　　一為直接采用Zigbee模塊，模塊與系統控制MCU通信，將要組網和數據收發功能通過Zigbee模塊去實現。這樣做的優點是系統開發周期短、技術難度小、回避射頻設計，缺點是成本高，體積大。

　　另一種為采用帶有Zigbee功能的SoC，將系統應用與Zigbee系統融合為一體。優點為集成度高、成本低;缺點為技術難度高，需要具有一定的射頻設計能力。

　　三、Zigbee適用于何處

　　需要無線通信交換信息的低成本裝置;

　　數據的交換量較小、傳輸的速率要求不高;

　　功耗要求極低，采用電池供電且需要維持較長時間;

　　需要多個（尤其是大量）設備組成無線通信網絡，主要進行監測和控制的場合。

　　Zigbee傳輸距離為數十米，使用頻段為免費的2.4GHz與900MHz頻段，傳輸速率為20kbps至250kbps。BobHeile認為，相對于現有的各種無線通信技術，ZigBee技術的低功耗、低速率是最適合作為傳感器網絡的標準，這將成為未來Zigbee技術主要的發展方向。此外，Zigbee成本低、結構簡單、耗電量小等特點，使得利用Zigbee技術組成的網絡具備省電、可靠、成本低、容量大、安全、自愈性強等諸多優勢，基于Zigbee技術的網狀網結構在組網和選擇網絡路徑時更加靈活、自由。

　　四、zigbee技術特點

　　1、數據傳輸率低。只有10kb/s~250kb/s，專注于低傳輸應用。

　　2、功耗低。在低耗電待機模式下，兩節普通5號干電池可使用6個月以上。這也是zigbee的支持者所一直引以為豪的獨特優勢。

　　3、低成本。因為zigbee數據傳輸速率低，協議簡單，所以大大降低了成本;積極投入zigbee開發的Motorola以及Philips，均已在2003年正式推出芯片，飛利浦預估，應用于主機端的芯片成本和其它終端產品的成本比藍牙更具有價格競爭力。

　　4、網絡容量大。每個zigbee網絡最多可支持255個設備，也就是說每個zigbee設備可以與另外254臺設備相連接。

　　5、有效范圍小。有效覆蓋范圍10~75m之間，具體依據實際****功率的大小和各種不同的應用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環境。

　　6、工作頻段靈活。使用的頻段分別為2.4GHz、868MHz（歐洲）915MHz（美國），均為免執照頻段。