如今，随着各种关键技术的飞速发展，无线个域网在全球范围内得到了广泛应用。尤其 是各种关键技术的先后出现，使的 WPAN 在传输效率、功耗、成本和组网特性等方面显示出 了卓越的特性，其低功耗、低成本、传输能力强的特点给人们的生活带来更多的便利，个人 用户设备也不再需要线缆进行连接，至此，WPAN 已经在全球范围内广泛使用，而且越来越 受到人们的青睐。

1。2 Zigbee 技术文献综述

众所周知，蓝牙技术有许多优势，却也存在许多缺点。蓝牙技术相较于其他无线通信技 术过于复杂，而且存在功耗大、组网规模过小等弊端，因此对于工业和家庭自动化控制领域 而言，蓝牙技术并不合适；而另一方面，工业自动化领域对于无线数据通信的需求越来越大， 而且对于数据传输的安全性和可靠性要求也越来越高。因此，2003 年，历经众人的不断研究， Zigbee 协议正式面世。

基于 IEEE 802。15。4 的局域网协议 Zigbee，是一种具有统一技术标准的无线通信技术[2]， 其特点是传输速率低、通信距离短、功耗少，又称“紫蜂协议[2]”。Zigbee 主要适合用于自 动控制和远程控制领域，其特点是距离短、复杂度低、功耗低、自组织、数据速率低，本节 将详细介绍 Zigbee 技术的相关内容。

Zigbee 协议栈从上到下分别为应用层(APL)、网络层(NWK)、媒体访问控制层(MAC)和物 理层(PHY)[23]，其中，物理层和媒体访问控制层直接引用了 IEEE 802。15。4 对物理层和 MAC 层的规范标准。图 1。1 所示为 Zigbee 的协议组成。

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图 1。1 Zigbee 协议组成

从 Zigbee 的协议组成我们可以看出，相较于蓝牙和其他网络结构，Zigbee 的结构简单， 这在一定程度上保证了技术的灵活性。在 Zigbee 技术中，物理层提供了两种类型的服务，可 以通过无线信道发送和接收物理层协议数据单元；同样的，MAC 层也可以通过物理层发送和 接收 MAC 层协议数据单元[24]。这两层的具体功能将会在后续章节详细解释。

作为一种新兴的无线通信技术，Zigbee 的特性赋予了它相较于同类技术突出的优势。

（1）传输速率低。Zigbee 工作速率为 20 至 250kbps，能分别提供 250kbps(2。4GHz)、 40kbps(915 MHz)和 20kbps(868 MHz)的原始数据吞吐率[48]，这一特性能最大程度的满足追求 低速率传输数据的用户。

（2）功耗低。工作状态下，由于传输速率低，传输量小，因而数据的收发时间短。而非 工作状态下，Zigbee 节点将处于休眠状态[25]，由于数据收发时间短的特性，使得节点非常省 电。因此，两节 5 号干电池在节点处于低耗电待机模式时，可以支持 1 个节点长达 6～24 个 月的工作时间，甚至更长。相较之下，蓝牙只能工作数周，而 WiFi 仅可工作数小时，因此， 功耗低成为 Zigbee 的突出优势。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

（3）容量高。Zigbee 可采取星形、树形、线性或网状的网络结构[26]，在这些网络结构里

本科毕业设计说明书 第 5 页 通常有若干个子节点[27]，它们都由一个主节点[27]进行管理，一个主节点下管理的子节点最高 可达到 254 个。同时，上一层网络节点还可以负责管理下层的主节点，这种管理节点的模式

易于组成大型的大型网络拓扑结构，且该结构可含有的节点数最多能达 65000 个[27]。图 1。2

所示的是常见的 Zigbee 网络结构。