Zigbee系列（概览）

 

Zigbee技术特点

1. 低速率： 数据传输速率只有20~250kb/s, 2.4GHZ提供250kb/s, 915MHz对应40kb/s, 868Mhz对应20kb/s
2. 低功耗：睡眠模式设备使用电池供电，可使用6个月~几年。如传感器、门锁等。
3. 低成本：协议简单，对硬件要求低，如TI使用8051单片机实现zigbee软件协议栈。
4. 容量大：理论上最大可接入65000个设备，实际接入过200~1000设备。
5. 时延短：指的是从睡眠状态转入工作状态接入网络，一般只需几十毫秒。蓝牙和wifi设备一般需要3~10s
6. 近距离：10~100m之间点对点通信，大范围覆盖需要router设备中转实现。
7. 安全高：提供三级安全模式。
8. 传输可靠：CSMA/CA 冲突避免，MAC层需要接收方确认，重发机制（ARQ）APS层和应用层均可选确认机制。

 

Zigbee协议栈结构

来源: 《docs-05-3474-21-0csg-zigbee-specification.pdf》

 

Zigbee PHY

Zigbee的PHY和MAC层使用802.15.4标准。

 

物理层PHY包含的功能包括：

1. 射频收发器控制
2. 当前信道的能量检测
3. 信道空闲检测与冲突避免CSMA-CA
4. 信道频率选择
5. 数据收发

 

标准定义了几种类型的PHY

 

 

2450MHz PHY 处理顺序：

…

    

 

 

O-QPSK 正交 4相移键控: 使用4个相位代表不同数据。

 

 

 

Zigbee MAC

MAC层由802.15.4标准制定，zigbee只需要支持部分标准。

 

1. 同步网络、非同步网络（zigbee PRO仅支持非同步网络）

 

 

支持的服务列表：

 

Zigbee网络层

标准由 zigbee协议规范 指定

提供的服务包括：

1. 设备配置: 包括形成网络、加入网络等
2. 建立网络
3. Join、rejoin、leave网络
4. 地址分配
5. 邻居发现
6. 路由发现
7. 报文路由
8. 报文接收控制

    

Zigbee APS

标准由 zigbee协议规范 指定

提供的服务包括：

1. 协议格式封装 （application layer PDU）
2. Binding
3. Group address filter
4. 可靠传输：重传机制
5. 重复报文识别：序号
6. 报文分片、重组
7. 安全管理

    

Zigbee 应用层框架

Device profile定义设备之间交互的方式。如Home Automation就是其中的一个profile

功能包括：

1. 设备和服务发现
2. End device bind
3. Bind、unbind
4. Binding table维护
5. Network management

 

各种具体功能定义参考 zigbee-cluster-library-specification

如：灯、开关、窗帘。