ZigBee技术概述PPT课件下载推荐.ppt

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2002年下半年，英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布加盟“Zigbee联盟”，以研发名为“Zigbee”的下一代无线通信标准，这一事件成为该项技术发展过程中的里程碑。

ZigBee概述,2004年12月ZigBee1.0标准（又称为ZigBee2004）敲定，这使得ZigBee有了自己的发展基本标准。

2005年9月公布ZigBee1.0标准并提供下载。

但是该版本存在一些漏洞，应用很少，与后面的版本也不兼容。

在这一年里，华为技术有限公司和IBM公司加入了ZigBee联盟。

2006年12月进行标准修订，推出ZigBee1.1版（又称为ZigBee2006）。

该协议虽然命名为ZigBee1.1，但是与ZigBee1.0版是不兼容的。

ZigBee概述,2007年10月完成再次修订（称为ZigBee2007/PRO）。

能够兼容之前的ZigBee2006版本，并且加入了ZibgeePRO部分。

此时，ZigBee联盟更加专注于以下三个方面：

家庭自动化（HomeAutomation；

HA）；

建筑/商业大楼自动化（BuildingAutomation；

BA）；

先进抄表基础建设（AdvancedMeterInfrastructure；

AMI）。

ZigBee概述,ZigBee是一种开放式的基于IEEE802.15.4协议的无线个域网（WPAN,WirelessPersonalAreaNetworks）标准。

IEEE802.15.4定义了物理层和媒体接入控制层；

ZigBee则定义了网路层和应用层。

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。

ZigBee概述,ZigBee可工作在2.4GHz（全球流行）、868MHz（欧洲流行）和915MHz（美国流行）3个频段上,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。

868-868.6MHz902-928MHz2.4-2.4835GHz,ZigBee概述,ZigBee技术的特点1.低功耗由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功耗低，因此ZigBee设备非常省电。

据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间。

2.低成本由于ZigBee模块的复杂度不高，ZigBee协议免专利费，再加之使用的频段无需付费，所以它的成本较低。

ZigBee概述,3.时延短通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms。

相比较,蓝牙需要310s、WiFi需要3s。

4.网络容量大一个星型结构的ZigBee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备,一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络,而且网络组成灵活。

网状结构的ZigBee网络中可有65000（2552=65025）多个节点。

ZigBee概述,5.可靠采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。

MAC层采用了完全确认的数据传输模式,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。

如果传输过程中出现问题可进行重发。

6.安全ZigBee提供了基于循环冗余校验（CRC）的数据包完整性检查功能；

支持鉴权和认证,采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

ZigBee概述,ZigBee和其他两大主要无线网络技术的比较,ZigBee概述,ZigBee联盟组成成立于2001年9月。

成员为半导体厂商、无线IP供应商、OEM（OriginalEquipmentManufacturer,原始设备制造商）厂商及终端用户。

拥有150个成员，包括飞思卡尔、菲利普、三菱、三星、IBM及华为等。

ZigBee联盟的宗旨在一个开放式全球标准的基础上使稳定的、低成本的、低功耗的、无线联网的监控和控制产品成为可能。

ZigBee概述,ZigBee联盟的部分会员,CompXs,ZigBee技术体系,ZigBee设备类型1.ZigBee协调器（Coordinator）2.ZigBee路由器（Router）3.ZigBee终端设备（End-device）一个Zigbee网络一般由一个协调器节点、多个路由器和多个终端设备节点组成。

ZigBee技术体系,ZigBee协调器（Coordinator）它包含所有的网络信息，是3种设备中最复杂的，存储容量大、计算能力最强。

它主要用于发送网络信标、建立一个网络、管理网络节点、存储网络节点信息、寻找一对节点间的路由信息并且不断的接收信息。

ZigBee技术体系,ZigBee路由器（Router）它执行的功能包括允许其它设备加入网络，跳跃路由，辅助子树下电池供电终端的通信。

通常,路由器全时间处在活动状态,因此为主供电。

但是在树状拓扑中,允许路由器操作周期运行,因此这个情况下允许路由器电池供电。

ZigBee技术体系,ZigBee终端设备（End-device）一个终端设备对于维护这个网络设备没有具体的责任,所以它可以睡眠和唤配，看它自己的选择。

因此它能作为电池供电节点。

ZigBee技术体系,ZigBee网络拓扑ZigBee支持三种自组织无线网络类型，即星形（Star）、树形（Tree）和网状（Mesh）。

特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。

网络协调器：

一个网络中只能有一个网络协调器。

全功能设备（FFD）:

可以作为网络协调器、路由器或终端设备。

精简功能设备（RFD）:

只能作为终端设备，只能与一个路由器通信。

星形,树形,网状,ZigBee技术体系,ZigBee协议架构网络层以上协议由Zig-Bee联盟制定，IEEE802.15.4负责物理层和链路层标准。

ZigBee技术体系,物理层功能：

1.激活和休眠射频收发器；

2.信道能量检测（energydetect）；

3.检测接收数据包的链路质量指示（linkqualityindication,LQI）；

4.空闲信道评估（clearchannelassessment,CCA）；

5.收发数据。

ZigBee技术体系,数据链路层功能：

1.协调器产生并发送信标帧，普通设备根据协调器的信标帧与协调器同步；

2.支持PAN网络的关联（association）和取消关联（disassociation）操作；

3.支持无线信道通信安全；

4.使用CSMA-CA机制访问信道；

5.支持时槽保障（guaranteedtimeslot,GTS）机制；

6.支持不同设备的MAC层间可靠传输。

ZigBee技术体系,网络层功能：

ZigBee网络层的主要功能就是提供一些必要的函数，确保ZigBee的MAC层（IEEE802.15.4-2003）正常工作，并且为应用层提供合适的服务接口。

为了向应用层提供其接口，网络层提供了两个必须的功能服务实体，它们分别为数据服务实体和管理服务实体。

网络层数据实体（NLDE）通过网络层数据服务实体服务接入点（NLDE-SAP）提供数据传输服务；

网络层管理实体（NLME）通过网络层管理实体服务接入点（NLME-SAP）提供网络管理服务。

网络层管理实体利用网络层数据实体完成一些网络的管理工作，并且，网络层管理实体完成对网络信息库（NIB）的维护和管理。

ZigBee技术体系,应用层功能：

该层主要负责把不同的应用映射到ZigBee网络上，具体而言包括：

1.安全与鉴权2.多个业务数据流的会聚3.设备发现4.服务发现,ZigBee应用领域,ZigBee适应的应用场合,低速无线设备,工业、农业和商业,消费电子,个人健康监护,玩具和游戏,家庭自动化,PC机的外围设备,ZigBee应用领域,ZigBee技术的主要应用领域消费性电子设备家庭和楼宇自动化设备工业控制装置农业自动化电脑外设医用传感器玩具和游戏机等设备支持小范围的基于无线通信的控制和自动化等领域,ZigBee应用领域,结合ZigBee和GPRS的无线数据传输网络,ZigBee应用领域,基于ZigBee的油田油井遥测遥控无线通信,ZigBee应用领域,ZigBee技术在石油石化行业的应用,液化天然气罐远程监控,汽油管线的腐蚀监测,润滑油供应链,汽油管线侵入者监测,液化天然气容器跟踪,ZigBee应用领域,ZigBee技术在石油石化行业的应用,化工产品铁路槽车的远程信息处理,游船引擎震动监控,油罐车驾驶员安全措施,ZigBee应用领域,基于ZigBee技术的管道监测无线数据传输网络,ZigBee应用领域,基于ZigBee技术的无线三表远程抄表系统,采用MESH网状网络结构，保证数据传输的可靠性。

每幢单元楼设置一个ZigBee远端节点一个小区设置一个ZigBee中心节点ZigBee中心节点数据通过GPRS/CDMA或ADSL上传到集抄中心,ZigBee应用领域,基于ZigBee技术的无线三表远程抄表系统,ZigBee应用领域,基于ZigBee技术的水文水利监测无线数据传输网络,采用MESH网状网络结构，保证数据传输的可靠性每个水文水利计量处设置一个ZIGBEE远端节点一个区域监测点设置一个ZIGBEE中心节点ZIGBEE中心节点数据通过GPRS/CDMA或ADSL上传到监测中心,ZigBee应用领域,ZigBee智能交通控制系统无线通信方案,ZIGBEE无线通信的交通信号控制系统-交通路口控制通信,ZigBee应用领域,ZigBee智能交通控制系统无线通信方案,ZIGBEE无线通信的交通信号控制系统-远程实时控制通信,ZigBee应用领域,医院对病患、监护设备及设施进行医疗和健康监控,借助于各种传感器和ZIGBEE网络，准确且实时地监测病人的血压、体温和心跳速度等信息，从而减少医生查房的工作负担，有助于医生作出快速的反应，特别是对重病和病危患者的监护治疗。

ZigBee应用领域,基于ZigBee技术的无线点餐系统通信解决方案,ZigBee产品,1.日本OKI（冲电气工业株式会社）太阳能电池的ZigBee传感器网络实验机测定ZigBee电波传播特性测定太阳能电池供电性能测定移动装置定位性能推进利用ZigBee构筑无所不在的传感器网络,ZigBee产品,2.OKI的ZigBee生物传感器节点应用在医院等医疗单位患者实时身体状况信息通过ZigBee网络传送给医生或护理师,ZigBee产品,3.日立的压力检测传感器用于大型机械和建筑物的安全监控支持ZigBee规格，通信距离达100米每5分钟通信一次，1节5号锂电池可工作3年以上,ZigBee产品,4.三菱的ZigBee无线传感器尺寸：

5.4cm4.4cm0.8cm传感器模块配备温度、湿度、加速度、光照度、紫外线、人体感应及声压传感器用于家庭保安系统,ZigBee产品,5.韩国Pantech&

Curitel手机全球第一个内嵌ZigBee模块手机可实现对家庭电灯、电脑的开关和对湿度、温度的控制,ZigBee产品,6.Lusora垂饰专为老人提供居家安全保障内嵌照相机、加速计、各类传感器和收发器配合家居其他ZigBee传感器网络,ZigBee产品,7.菲利普楼宇无线照明控制照明开关光暗控制可根据光线亮度自动调节网络可随意增添传感器,