【简介】：现实生活中，系统传输的通常为小量的突发信号。

虽然能满足传输，但其成本高、体积大和能源消耗大等问题不得不让我们考虑，在这种情况下，体积小、成本低、能量消耗小和传输速率低的短距离无线通信Zigbee技术诞生了。

简单的说，Zigbee是一种高可靠的【无线数据传输网络】，类似于CDMA 和GSM网络。

Zigbee数传模块类似于移动网络基站。

通讯距离从标准的75m 到几百米、几公里，并且支持无限扩展。

Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。

与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，Zigbee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。

而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个Zigbee“基站”却不到1000元人民币。

每个Zigbee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。

除此之外，每一个Zigbee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。

【发展史】：1999年针对自动化应用需求的增加，低功耗、低成本以及多节点的无线网路技术概念ZigBee 因应而生。

2000年12月IEEE成立IEEE 802.15.4工作组，致力于开发一种可应用在固定、可携或移动设备上的低成本、低功耗以及多节点的低速率无线连接技术。

2001年8月美国Honeywell等公司发起成立ZigBee Alliance，他们提出的ZigBee技术被确认纳入为IEEE 802.15.4标准。

2002年10月TI、Motorola、Philips和日本三菱等重量级企业加盟ZigBee Alliance。

2003年5月IEEE 802.15.4标准获得通过。

2004年12月推出ZigBee技术规范1.0版本。

2006年ZigBee Alliance催生ZigBee 2006(V1.1)规范。

2007年01月11日TI宣布其Z-Stack已通过认证，成为业界第一套符合ZigBee 2006 标准的相容平台。

ZigBee开放活动(Open House)将移师北京。

【Zigbee技术】Zigbee技术是一种短距离、低速率无线网络技术，它是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而开发的，可广泛应用于各种自动控制领域。

Zigbee的基础是IEEE802.15.4无线个人域网标准，是介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。

API：Application Programming Interface应用程序编程接口OEM：OEM是Original Equipment Manufacture(原始设备制造商)的缩写，它是指一种"代工生产"方式，其含义是生产者不直接生产产品，而是利用自己掌握的"关键的核心技术"，负责设计和开发、控制销售"渠道"，具体的加工任务交给别的企业去做的方式。

这种方式是在电子产业大量发展起来以后才在世界范围内逐步生成的一种普遍现象，微软、IBM 等国际上的主要大企业均采用这种方式。

【ZigBee结构原理】ZigBee是一组基于IEEE 8802.15.4无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术，IEEE 8802.15.4仅处理MAC层和物理层协议，ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。

ZigBee是由ZigBee Alliance所主导的标准，定义了网络层（network layer）、安全层（Security Layer）、应用层（Application）以及各种应用产品的资料。

而由国际电子电机工程协会（IEEE）所定制的IEEE 8802.15.4 标准，则是定义了物理层（PHY Layer）、媒体存取层（Media Access Control Layer ，MAC）。

MAC层往上就属于ZigBee真正定义的部分。

底层技术，包括物理层和MAC层由IEEE 802.15.4制定，而高层的网络层、应用支持子层(APS)、应用框架(AF)、ZigBee设备对象(ZDO)和安全组件(SSP)，均由ZigBee Alliance所制定。

物理层的上面是【MAC层】(Medium Access Layer 中间通道层），它的核心是信道接入技术，包括时分复用GTS技术和随机接入信道技术CSMA/CA。

ZigBee/IEEE 802.15.4的网络所有节点都工作在同一个信道上，因此如果邻近的节点同时发送数据就有可能发生冲突。

为此MAC层采用了CSMA/CA的技术。

在MAC层当中还规定了两种信道接入模式，一种是信标(beacon)模式，另一种是非信标模式CSMA/CD：带有冲突检测的载波监听多路访问，可以检测冲突，但无法“避免” CSMA/CA：带有冲突避免的载波侦听多路访问，发送包的同时不能检测到信道上有无【网络层】ZigBee网络层的主要功能是路由，路由算法是它的核心。

目前ZigBee网络层主要支持两种路由算法—树路由和网状网路由。

树状路由不需要路由表，节省存储资源，但缺点是很不灵活，浪费了大量的地址空间，并且路由效率低。

网状网路由非常适合于低成本的无线自组织网络的路由。

它可以用于较大规模的网络，需要节点维护一个路由表，耗费一定的存储资源，但往往能达到最优的路由效率，而且使用灵活【安全层】ZigBee还提供了安全组件，采用了AES128的算法对网络层和应用层的数据进行加密保护，另外还规定了信任中心(trust center)的角色—全网有一个信任中心，用于管理密钥和管理设备，可以执行设置的安全策略。

【应用层】主要规定了一些和应用相关的功能，包括端点(endpoint)的规定，还有绑定(binding)、服务发现和设备发现等等。

其中端点是应用对象存在的地方，ZigBee允许多个应用同时位于一个节点上。

“绑定”可以说是通信的一方了解另一方的通信信息的方法。

服务发现和设备发现是应用层需要提供的，ZigBee定义了几种描述符，对设备以及提供的服务可以进行描述，于是可以通过这些描述符来寻找合适的服务或者设备。

【安全模式】1.非安全模式：不提供安全服务，对传输数据无安全保护2．ACL【接入控制清单】模式：MAC层有能力判断收到的帧是否来自可信方，这种模式并不对数据信息进行密码服务3．安全模式：主要提供以下四种服务（1）接入服务：类似ACL安全模式（2）数据加密：通过对称密钥保护所传送的数据（被加密的数据通常位：新标载荷，命令载荷，数据载荷），使用ASE 128位加密（3）帧完整性检验：利用“信息完整代码（MIC）”来保护数据（4）有序刷新：采用规定的接收帧顺序对帧进行处理。

当接收一个帧信息后，得到一个新的刷新值，将该值与前一个刷新值比较，如果新的更新校验成功，替换前一刷新值；反之，校验失败。

该服务能保证设备接收的数据信息总是最新的数据信息。

ZigBee/IEEE802.15.4定义了两种类型的设备：它们是全功能设备（FFD，Full Function Device）和精减功能设备（RFD，Reduced Function Device）。

FFD可以（网络协调器，中继器，终端设备）当作一个网络协调器或者一个普通的传感器节点，它可以和任何其他的设备通讯，传递由RFD发来的数据到其他设备，即充当了路由的功能。

而RFD只能是传感器节点（终端设备），它只能和FFD进行通讯，经过FFD（频分双工FDD(Frequency Division Duplexing):也称为全双工，操作时需要两个独立的信道。

一个信道用来向下传送信息，另一个信道用来向上传送信息）可以将自己测得数据传送出去。

在ZigBee网络中大多是这两种设备，网络中结点数理论上最多可达65，536个，可以组成三种类型网络：星型、网状型和簇状型。

【三种网络拓扑结构】紫色的：网络协调器；黄色的：全功能设备（FFD，Router）：可以支持任何一种拓扑结构，可以作为网络协商者和普通协商者，并且可以和任何一种设备进行通信。

绿色的：精简功能设备（RFD）：只支持星型网络结构，不能成为任何协商者。

可以和网络协商者进行通信，实现简单。

【ISM频段】ISM(Industrial Scientific Medical) Band，此频段( 2.4~2.4835GHz)主要是开放给工业，科学、医学，三个主要机构使用，该频段是依据美国联邦通讯委员会(FCC)所定义出来，属于Free License，并没有所谓使用授权的限制。

无需许可证，只需要遵守一定的发射功率(一般低于1W)，并且不要对其它频段造成干扰即可。

最初是由美国联邦通信委员会(FCC)分配的不必许可证的无线电频段（功率不能超过1W）。

在美国分为为工业（902-928MHz）,科学研究（2.42-2.4835GHz）和医疗（5.725-5.850GHz）三个频段。

而在欧洲900MHz 的频段则有部份用于GSM通信，用于ISM的低频段为868MHZ和433MHz。

2.4GHz为各国共同的ISM频段。

因此无线局域网，蓝牙，ZigBee等无线网络，均可工作在2.4GHz频段上。

【GSM】GSM是Global System for Mobile Communication 的缩写。

意思是全球移动通信系统。

分GSM900、DCS1800和PCS1900三个频段，一般的所谓的双频手机就是在GSM900和DCS1800频段切换的手机。

【1xRTT】CDMA2000 1xRTT (RTT－无线电传输技术) 是CDMA2000一个基础层,支持最高144kbps 数据速率.尽管获得3G技术的官方资格，但是通常被认为是2.5G或者2.75G技术，因为它的速率只是其他3G技术几分之一。

另外它拥有双倍的语音容量较之之前的CDMA网络。

【ZigBee与其它两个的比较】组网能力强在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。

对工业，家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等ZigBee跟Wi-Fi和蓝牙一样工作在2.4千兆赫的频率范围。

不过，与这两者不同的是，ZigBee无线技术采用低速率的传输方式。

这样设计是为了发送简单的命令例如如打开电视，或者短的数据位例如门是否锁上。

由于是低速率，ZigBee的能耗要远小于其他它网络技术。