ZigBee无线网络的产生是为了实现自动化控制数据传输。它操作简单、运用方便、运行稳定并且成本要求较低。

2。2 ZigBee特点及应用

ZigBee技术具有低功耗、低成本、短时延、高容量、高安全、自组织、低速率、近距离和免执照频段等特点[1]。

由于一个工作周期的时间较短且功率低，而且应用的休眠模式也大大提高了它的使用时间。ZigBee协议无需专利费，而且它使用简单，价格便宜，占用资源少，短延迟。设备的搜寻延迟为30ms,休眠激活延迟为15ms，活动设备信道接入延迟为15ms。传输速率最低为10kbps，最高为250kbps,在少量传输领域有着广泛的应用[2]。采用了分路机制，为需要带宽的通讯业务提前保留了时隙，防止发送数据时串扰与碰撞。MAC子层采用了确认的数据传送手段，传递的任何数据包全部要等待接收方的确认。254个设备能够同时与一个ZigBee设备相连，一个ZigBee网络可以连接最多65536个分设备和一个终端，一个地区内能够建立100个以上的ZigBee网络。网络拓扑分为星型、树型和网型。网络能够自动修复节点在连接和断开时留下的痕迹。2。4GHz为全球使用的免费频段，868MHz和915MHz分别是欧洲与美国的免费频段，均为免执照频段。ZigBee技术与如今使用的网络控制准则毫无冲突。运用网络协调器（Coordinator)自动创建网络，利用CSMA/CA载波侦听避免冲撞来进行信道中信息的存入与取出。为了能够快速有效的传递，建立设备之间的联系，从而进行传输。ZigBee能够检查数据是否完整，AES-128作为加密算法，安全属性也能够被各方确定，以保万无一失。

ZigBee技术在低速无线设备中运用普遍，例如消费电子如TV、VCR、DVD、CD；PC的外围设备如鼠标、键盘、操作杆；家庭自动化如保安、HVAC、照明、门禁等[3]。

2。3 ZigBee的协议模型

下图2-1为ZigBee协议的基本模型。

     应用层

  应用支持子层

安全层

网络层

MAC

物理层

安全层对数据进行加密，保证数据的完整性

网络层作为路由，保证网络内的点到点数据传输

MAC层即数据链路层；解决无线资源的竞争问题

设备间无线数据连接的建立、维护和结束

物理层实现“0”，“1”的传输

  图2-1 ZigBee协议基本模型

物理层：物理层作为设备之间数据通信的传输媒介由两个部分组成，射频（RF）模块和控制机制。基于IEEE802。15。4标准又分为两个部分，2。4GHz和868MHz/915MHz。运用相同的物理层数据格式以直扩扩频（DSSS）为依据。但是它们的工作频段、调制解调技术、扩频码长以及传输速率却各不相同。全球公用频段为2。4GHz，无需申请的ISM频段，采用的是O—QPSK调制技术，分配16个信道，它的理论传输速率为250kbps。在美国低频915MHz频段分配10个信道，采用了BPSK调制，但是理论传输速率只有40kbps，欧洲只分配了1个信道。传输速率可以参考香农定理，信号传输速率与频率有关，故此传输速率差距巨大。

物理层模型如下图2-2所示，PHY层为物理无线信道和MAC子层之间建立通信连接，并且在物理无线信道上传收数据和维护物理层数据库，称为数据服务和数据管理服务。物理层数据服务有着五种功能，分别为：

（1）激活和终止物理连接

（2）提供传送数据的数据通路

（3）提供足够带宽

（4）空闲信道检测

（5）接收和发送数据

物理层的参考模型

MAC：介质访问控制子层，MAC子层的参考模型如下图2-3所示。介质访问控制子层和物理层一样，也提供数据和管理服务。介质访问控制子层（MAC）的数据服务确保了数据在物理层上的收发是否正确进行，数据管理服务是用于维护MAC子层的数据库。MAC子层的功能主要为下面几点：论文网