ZigBee的基本概念

1、基本概念

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称（又称紫蜂协议）来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

2、设备类型

ZigBee有三种不同类型的设备：协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端节点（End Device）。

2.1 协调器（Coordinator）

协调器负责启动整个网络。它也是网络的第一个设备。协调器选择一个信道和一个网络ID(也称之为PAN ID，即Personal Area Network ID)，随后启动整个网络。协调器也可以用来协助建立网络中安全层和应用层的绑定(bindings)。当网络启动和配置工作完成之后，协调器的作用于路由器相同。

2.2 路由器

路由器的功能主要是：允许其他设备加入网络，多跳路由和协助它自己的由电池供电的终端设备的通讯。通常，路由器希望是一直处于活动状态，因此它必须使用主电源供电。但是当使用树状网络拓扑结构时，允许路由间隔一定的周期操作一次，这样就可以使用电池给其供电。

2.3 终端节点

终端设备没有特定的维持网络结构的责任，它可以睡眠或者唤醒，因此它可以可以是一个电池供电设备。通常，终端设备对存储空间(特别是RAM的需要)比较小。

终端节点通过协调器或者某个路由器加入网络后，便成为其“子节点”；对应的路由器或者协调器即成为“父节点”。由于终端节点可以进入睡眠模式，其父节点便有义务为其保留其他节点发来的数据，直至其醒来，并将此数据取走。

3、寻址方式

3.1 Zigbee 设备的地址类型

Zigbee 设备有两种不同的地址：16 位短地址和64 位IEEE 地址（下文简称长地址）。其中64 位地址是全球唯一的地址，在设备的整个生命周期内都将保持不变，它由国际IEEE 组织分配，在芯片出厂时已经写入芯片中，并且不能修改；而短地址是在设备加入一个Zigbee 网络时分配的，它只在这个网络中唯一，用于网络内数据收发时的地址识别。但由于短地址有时并不稳定，由于网络结构的变化会发生改变，所以在某些情况下必须以IEEE 地址作为通讯的目标地址，以保证数据有效送达。

 

3.2 Zigbee 设备地址分配方法

在任何一个由Zigbee设备组建的网络中，协调器的短地址为0x0000。而其他设备的短地址是随机生成的。当一个设备加入网络之后，它从其父节点获取一个随机地址，然后向整个网络广播一个包含其短地址和IEEE 地址的“设备声明”（Device Announce），如果另外一个设备收到此广播后，发现与自己地址相同，它将发出一个“地址冲突”（Address Conflict）的广播信息。有地址冲突的设备将全部重新更换地址，然后重复上述过程，直至整个网络中没有地址冲突。

3.3 协调器和路由器的短地址

协调器的短地址为0x0000，不会发生变化。而路由器短地址，是在其第一次上电时，按照上述规则，由其父节点成功分配一次分配得到的。

3.4 终端节点地址

终端节点可实现Zigbee 的“自组”、“自愈”功能。每次打开终端节点的电源，它将自动检查其附近的路由器/协调器与其连接的信号质量，选择信号质量最好的路由为其父节点加入网络。在加入网络之后，它将周期性地发送数据请求（MAC data requests），如果其父节点没有对其请求进行响应，并且重试几次后，仍无响应，则判定为父节点丢失，此时终端节点将重复上述过程，重新寻找并加入网络。