ZigBee协议的研究+文献综述(5)
1.4 课题研究的目的和意义
ZigBee是一种无线数据传输多达216个节点的网络平台，是非常相似的现有的CDMA网络或GSM移动通信网络中，每个ZigBee节点类似的移动网络的基站，在整个网络的范围内，它们可以互相通信，每个网络节点之间的距离可以扩大从75米到几百米甚至几公里，整个ZigBee网络也可用于与其他现有的各种网络连接。
目前，大多数用户只能借助国外的原版ZigBee开发平台来进行应用层的开发。这些从国外引进的平台，开发工具，芯片的选择受到了更大的限制，并且核心协议层代码都以LIB形式提供。由于这些原因，国内ZigBee产业的发展在一定程度上受到了束缚。
ZigBee作为如此重要的技术，按照由ZigBee联盟定义的标准，实现了一套具有自主产权的协议库，最终实现协议库封装和模块化，从而使不同的硬件平台之间的协议，简单的应用系统之间迁移，是一件非常有意义的事情。这将给我们更大的自由度来解决实际应用的ZigBee问题。
1.5 主要研究内容
主要研究Zigbee无线通信协议的实现方法，关键技术。了解IEEE 802.15.4/ZigBee无线网络技术；了解ZigBee2006协议栈架构；分析各协议版本之间的差异；分析ZigBee技术的应用领域和目标市场。运用IAR软件模拟ZigBee协议实现点对点通信。
2 IEEE 802.15.4标准及ZigBee协议规范
2.1 IEEE 802.15.4标准
2.1.1 IEEE 802.15.4概述
IEEE 802.15.4是IEEE针对低速率无线个人区域网(low-rate wireless personal area networks，LR-WPAN)制定的无线通信标准。该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点目标，旨在为个人或者家庭内不同设备之间低速率无线互连提供统一标准。该标准定义的LR-WPAN网络的特征与无线传感器网络有很多相似之处，很多研究机构把它作为无线传感器网路的通信标准。
LR-WPAN网络具有如下特点：
（1）低功耗。
（2）实现250KB/S，40KB/S，20KB/S的传输速率。
（3）支持星型和点对点两种网络拓扑结构。
（4）在网络中采取两种地址:16位短地址或64位扩展地址。
（5）工作在ISM频段上，其中在2.4G MHz波段上的有16个信道，915 MHz波段上的有10个信道，在868MHz上有1个信道。
（6）具有16位短地址或64位扩展地址。
（7）使用冲突避免的载波侦听多路访问(carrier sense multiple access with collision avoidance，CSMA-CA)的信道访机制。
（8）用于可靠传输的全应答协议。
（9）链路质量指示(Link Quality Indication，LQI)。
（10）信道能量检测(ED ,Energy Detection)。
（11）采用可选的时隙保障(GTS, Guaranteed Time Slots)机制。
为了使供应商能够提供最低可能功耗的设备，IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气及电子工程师学会)定义了两种不同类型的设备：完整功能设备(full．functional device，FFD)，和简化功能设备(reduced-functional device，RFD)。
全功能设备（FFD）：可以担任网络协调者，形成网络，让其他的FFD或是精简功能装置（RFD）连结，FFD具备控制器的功能，可提供信息双向传输。附带由标准指定的全部802.15.4功能和所有特征。更多的存储器、计算能力可使其在空闲时起网络路由器作用。也能用作终端设备。
精简功能设备（RFD）：RFD只能传送信息给FFD或从FFD接收信息。附带有限的功能来控制成本和复杂性。在网络中通常用作终端设备。ZigBee相对简单的实现自然节省了费用。RFD由于省掉了内存和其他电路，降低了ZigBee部件的成本，而简单的8位处理器和小协议栈也有助于降低成本。
由于RFD非常简单，就像一个电灯开关或者一个红外线传感器，它们不需要发送大量的数据，并且一次只能同一个FFD关联，因此，RFD能够使用很少的资源和存储空间。
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