ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層（ PHY）、媒體接入控偉g層（MAC）、傳輸層（TL）. 網(wǎng)絡(luò)層（NWK）和應(yīng)用層（APL）等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。而ZigBee聯(lián)盟對網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和應(yīng)用框架進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。

1、物理層。ZigBee技術(shù)的物理層分2.4GHz物理層和868/915MHz物理層。其中，2.4GHz是運(yùn)行在2.4GHz工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)頻帶上的;而868/915MHZ物理層，歐洲采用的是868MHz物理層，美國采用的是915MHz頻帶上，為避免被干擾，各個(gè)頻段均采用直擴(kuò)序列調(diào)制方式?？墒褂玫男诺婪謩e有16、1、10個(gè)，各自提供250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，其傳輸范圍介于10～100rn之間。它們除了在工作頻率、調(diào)制技術(shù)、擴(kuò)頻碼片長度和傳輸速率方面存在差別之外，使用的均為相同的物理層數(shù)據(jù)包格式。

物理層的主要功能包括激活和休眠射頻收發(fā)器、信道能量檢測、信道接收數(shù)據(jù)包的鏈路質(zhì)量指示、空閑信道評(píng)估和收發(fā)數(shù)據(jù)。

2、媒體接入控制層（MAC）。MAC子層使用物理層提供的服務(wù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)幀傳輸。它的核心是信道接入技術(shù)，主要是指隨機(jī)接入信道技術(shù)（ CSMA/CA）。這種機(jī)制就是模塊仕厭述裂掂之痢鄉(xiāng)臣監(jiān)聽rFl-逼，如果信道空閑就發(fā)送數(shù)據(jù)，否則就要延遲一段隨機(jī)時(shí)間，然后再進(jìn)行監(jiān)聽，這個(gè)退避的時(shí)間是呈指數(shù)增長的，但有一個(gè)最大值，即如果上一次退避之后再次監(jiān)聽信道忙，退避時(shí)間就要增倍，這樣做的原因是如果多次監(jiān)聽信道都忙，就有可能表明信道上的數(shù)據(jù)量大，因此讓模塊等待更多的時(shí)間，以避免繁忙的監(jiān)聽。通過這種信道接入技術(shù)，所有模塊競爭共享同一個(gè)信道。在MAC層當(dāng)中還規(guī)定了兩種信道接入模式，一種是信標(biāo)（ Beacon）模式，另一種是非信標(biāo)模式。在信標(biāo)模式當(dāng)中規(guī)定了一種“超幀”的格式，在超幀的開始發(fā)送信標(biāo)幀，里面含有一些時(shí)序以及網(wǎng)絡(luò)的信息，緊接著是競爭接入時(shí)期，在這段時(shí)間內(nèi)各模塊以競爭方式接入信道，再后面是非競爭接入時(shí)期，模塊采用時(shí)分復(fù)用的方式接入信道，然后是非活躍時(shí)期，模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下一個(gè)超幀周期的開始又發(fā)送信標(biāo)幀。而非信標(biāo)模式則比較靈活，模塊均以競爭方式接入信道，不需要周期性的發(fā)送信標(biāo)幀。MAC子層功能具體是，協(xié)調(diào)器產(chǎn)生并發(fā)送信標(biāo)幀，普通設(shè)備根據(jù)協(xié)調(diào)器的信標(biāo)幀與協(xié)調(diào)器同步。

3、網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)功能是ZigBee最重要的特點(diǎn)，也是與其他無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)不同的地方。在網(wǎng)絡(luò)層方面，其主要。工作在于負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的建立與管理，并具有自我組態(tài)與自我修復(fù)功能。在網(wǎng)絡(luò)層中，ZigBee定義了3種角色：第一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立以及網(wǎng)絡(luò)位置的分配;第二個(gè)是路由器，主要負(fù)責(zé)找尋、建立及修復(fù)信息包的路由路徑，并負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)送信息包;第三個(gè)是末端裝置，只能選擇加入他人已經(jīng)形成的網(wǎng)絡(luò)，可以收發(fā)信息，但不能轉(zhuǎn)發(fā)信息，不具備路由功能。在同一個(gè)WPAN上，可以存在65536個(gè)ZigBee裝置，彼此可通過多重跳點(diǎn)的方式傳遞信息。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)層的主要功能除了組建網(wǎng)絡(luò)、加入網(wǎng)絡(luò)和離開網(wǎng)絡(luò)外，建立路由及路由算法是它的核心。目前ZigBee網(wǎng)絡(luò)層主要支持樹狀路由和網(wǎng)狀網(wǎng)路由這兩種路由算法。樹狀路由是把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)看作是以協(xié)調(diào)器為根，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由協(xié)調(diào)器建立，而協(xié)調(diào)器的子模塊可以是路由器或者是末端模塊，路由器的子模塊也可以是路由器或者末端模塊，而末端模塊沒有子模塊。網(wǎng)狀網(wǎng)路由是應(yīng)用比較廣泛的一種路由算法，可靠性很好，其主要依賴于多跳技術(shù)，多跳是指數(shù)據(jù)不斷從一個(gè)模塊跳到另一個(gè)模塊。因?yàn)閿?shù)據(jù)從一個(gè)模塊不斷被傳送到另一個(gè)模塊，又因?yàn)榫W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)有好多模塊，所以任何一個(gè)模塊到另一個(gè)模塊之間的路徑總是不止一個(gè)。在模塊加入網(wǎng)絡(luò)后，這些模塊和目的地模塊之間就會(huì)自動(dòng)生成路徑，模塊本身就能夠建路由，只要發(fā)送信息，鄰近信號(hào)收到信息后就轉(zhuǎn)發(fā)出去。這個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)過程會(huì)逐個(gè)模塊地重復(fù)下去，直到信息到達(dá)目的地為止。目的地模塊提供的確認(rèn)信號(hào)告訴始發(fā)模塊，完全路徑已建成，信息已成功抵達(dá)。

4、應(yīng)用層。ZigBee應(yīng)用層有3個(gè)組成部分，包括應(yīng)用支持子層（APS）、應(yīng)用框架（AF）和ZigBee設(shè)備對象（ZDO）。它們共同為各應(yīng)用開發(fā)者提供統(tǒng)一的接口，規(guī)定了與應(yīng)用相關(guān)的功能，如端點(diǎn)的規(guī)定、綁定、服務(wù)發(fā)現(xiàn)和設(shè)備發(fā)現(xiàn)等。

應(yīng)用層是ZigBee技術(shù)為實(shí)際的應(yīng)用提供一些應(yīng)用框架模型。該層為用戶應(yīng)用進(jìn)程間的數(shù)據(jù)通信提供接口，應(yīng)用進(jìn)程在調(diào)用應(yīng)用層服務(wù)時(shí)，應(yīng)該提供所有服務(wù)所需要的參數(shù)，然后由應(yīng)用層服務(wù)將數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼后，傳給網(wǎng)絡(luò)接口層對象，調(diào)用網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。在應(yīng)用層收到來自通信端口的數(shù)據(jù)后，上傳給應(yīng)用層服務(wù)，由應(yīng)用層服務(wù)根據(jù)服務(wù)報(bào)文中的目的應(yīng)用進(jìn)程標(biāo)識(shí)ID，將接收到的數(shù)據(jù)傳送到應(yīng)用層中相應(yīng)的用戶應(yīng)用進(jìn)程，由用戶應(yīng)用進(jìn)程對相應(yīng)的參量進(jìn)行更新和進(jìn)一步處理。應(yīng)用層的主要功能是定義設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色（如協(xié)調(diào)器和終端設(shè)備）、組建網(wǎng)絡(luò)、發(fā)起和響應(yīng)綁定請求、在綁定設(shè)備間傳遞消息等。

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