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2.4G无线技术--Zigbee浅谈
2021-02-17 [61680]

首页|zigbee说了什么是zigbee吗? 字面上看起来像蜜蜂。 ZigBee一词由Zig和Bee两部分组成,Zig来源于英语单词zigzag,意味着倒退的字形,Bee英语是蜜蜂的意思,因此ZigBee是锯齿形地跳舞的蜜蜂。 但是,ZigBee不是蜜蜂,实际上是与蓝牙相似的新短距离无线通信技术,在国内也被翻译成紫蜂。

这只蜜蜂的来头还得从它的历史中回忆起来。 在上世纪末,有人考虑发展新的通信技术作为传感控制应用(sensorandcontrol ),这个想法后来在IEEE802.15工作组中明确提出,TG4工作组正确但是,IEEE802的规范必须以基础为焦点,为了超越产品的互操作和兼容性,必须定义上层规范,所以2002年ZigBeeAlliance正式成立,月球上出现了ZigBee这个名词。

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两年后,ZigBee的第一个规范ZigBeeV1.0诞生了,但这个规范很快上市,没有几个错误,不简单。 之后,ZigBeeAlliance又经过两年的希望,推出了新的规范ZigBee2006。 这是比较完善的规范。 据联盟最近的消息,今年年底没有发表改版的规范ZigBee2007,这个版本减少了一些新的特性。

Zigbee是一种新的短距离、低速率、低功耗的无线网络技术,是介于无线标签技术和蓝牙之间的技术方案。 迄今为止被称为HomeRFLite和FireFly无线技术,主要用作近距离无线连接。

有自己的无线标准,在数千个微小的传感器之间相互协商构建通信。 这些传感器必须是低功耗的,因为用继电器方式从一个传感器向另一个传感器用电波传送数据,所以通信效率非常低。 最后,这些数据可以访问计算机作为分析使用,也可以通过WiMax等其他无线技术收集。

从ZigBee的发展史可以看出,与IEEE802.15.4有密切的关系,实际上ZigBee的基础技术是基于IEEE802.15.4的,因此ZigBee和IEEE802.15.4大多是相同的ZigBee和IEEE802.15.4之间的关系实质上类似于WiMAX和IEEE802.16、Wi-Fi和IEEE802.11、蓝牙和IEEE802.15.1。 ZigBee可以看作商标也可以看作技术。

如果看作技术,就会反应上层的技术。 物理层和MAC层必须提到IEEE802.15.4。 事情变化很大。 特别是在通信技术方面,未来的ZigBee可能会用于IEEE802.15.4中定义的基础,与蓝牙声明下一代基础使用UWB技术相同,但之后不再拥有ZigBee商标和上层技术。

ZigBee协议栈速读我们无法预料将来ZigBee不基于什么样的基础技术,但不得已从其现在的基础IEEE802.15.4理解,IEEE802.15.4包括物理层和MAC层两部分ZigBee在欧洲用的868MHz频带、美国用的915MHz频带、世界通用的2.4GHz频带这三个频带下工作,但这三个频带的物理层不同,各自的通道比特率分别为0.6MHz、2MHz、5MHz 不同频带的扩频和调制方式也不同,都用于必要序列扩频(DSSS )方式,但从比特到码片的变换方式大不相同。 调制端用于调制技术,但在868MHz频带和915MHz频带使用BPSK,在2.4GHz频带使用OQPSK。

我们可以以2.4GHz频带为例考虑发射机的基带部分的框图(图1 )。 物理层部分非常简单,但IEEE802.15.4芯片的低价是因为底层非常简单。

我们可能不担心其性能,但与蓝牙IEEE802.15.4和WiFi/IEEE802.11相比(图2 ),在某种程度上,在比特信噪比的情况下,可以认为是IEEE802.15.4。 必要的序列扩频技术具有一定的抗干扰效果,同时在其他条件完全相同的情况下,传输距离比跳频技术小。 发送功率为0dBm时,蓝牙通常有10m以上的范围,但基于IEEE802.15.4的ZigBee在室内通常有30~50m以上的距离。

室外障碍物少的话有100m以上的距离。 同时调制技术的误码性能高于调频和调幅技术。 因此,IEEE802.15.4综合具备性能良好的物理层。 另一方面,IEEE802.15.4的数据速率不低,2.4GHz频带只有250kb/s秒,而868MHz频带只有20kb/s秒,915MHz频带只有40kb/s秒。

因此,我们几乎不属于低速率的短距离无线通信技术。 图1IEEE802 15.4物理层2.4GHz频带发射机的基带块图2中的一些无线通信技术的性能在物理层上有MAC层,其核心是信道终端技术,还包括时分复用GTS技术和随机终端信道技术CSMA/CA。 但是,由于ZigBee实质上没有与时分复用GTS技术的展开相关的反对,所以我们可以不考虑它而专注于CSMA/CA。

ZigBee/IEEE802.15.4网络中的所有节点都在同一通道上运行,因此附近的节点同时发送数据可能会发生冲突。 因此,MAC层使用CSMA/CA技术,非常简单地说,节点可以在发送数据之前监听信道,如果有空信道就发送数据。 否则,展开随机后退,推迟随机时间,然后展开听力。

这个后退的时间会指数增加,但有最大值。 通过这样的信道终端技术,所有节点竞争共享相同的信道。 在MAC层中还规定了两个信道终端模式,一个是信标模式,另一个是所谓的信标模式。 在信标模式中,规定了在超强帧开始时发送到信标帧的格式,其中包含几个定时和网络的信息,接着竞争终端时期,各节点在竞争终端中终端信道,进而称为竞争终端时期然后,被称为活动时期,节点转移到休止状态,不是等待下一个超强帧周期开始的信标模式而是灵活的,节点都是以竞争方式终端信道,不需要周期性地发送到信标帧。

信标模式下有周期性信标,因此整个网络的所有节点似乎都可以实时展开,但这种实时网络的规模会相当大。 实质上在ZigBee中使用更多的可能被称为信标模式。 MAC层向上属于ZigBee确定定义的部分。

请参见ZigBee协议栈(图3 )。 下层技术是由IEEE802.15.4制定的物理层和MAC层,应用于上层网络层、相反子层(APS ),框架(AF )、ZigBee设备对象(ZDO )和安全组件(ZDO ) 在图3的3ZigBee协议栈的这些部分中位于最下面的是网络层。

与其他技术一样,ZigBee网络层的主要功能是路由,路由算法是其核心。 目前,ZigBee网络层主要反对两种路由算法的树路由和网状网络路由。

树路由使用类似的算法明确可以参考ZigBee的协议栈规范。 把整个网络看作以协商者为根的一棵树。 协商者的子节点可以是路由器或终端节点,路由器的子节点可以是路由器或终端节点,终端节点没有子节点,与树叶相同。

这种结构又是蜂群的结构,协商者等于蜂后唯一,但路由器等于雄蜂,数量少,末端节点等于数量最少的工蜂。 只是,只要有很多需要细心的地方,就可以找到ZigBee和蜂群的很多相似之处。 树根利用同样的地址分配算法,计算仅次于4个参数深度、深度的子节点数的新节点的地址,在传输速度时根据地址计算有效路径,根仅向子节点发送2个方向树路由不需要路由表,需要节约存储资源,但由于缺乏灵活性,浪费了大量的地址空间,路由效率低,因此作为最终的路由方法或不需要缆线性ZigBee的另一种路由方法来自网状网络,该方法实质上是AODV路由算法的修改版,非常适合低成本的无线自组织网络路由。

可以作为大规模的网络使用。 节点必须保留路由表,消耗一定的存储资源,但通常可以超越合适的路由效率,灵活地使用。 除了这两种路由表方法之外,ZigBee还可以展开家族表路由表,但家族表可以视为类似的路由表。

但是,只需跳就可以发送到目标节点。。

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