摘要：依据Zigbee网络的分层网络结构体系结构和以IEEE802.15. 4为根底的协议栈架构，选用理论介B和试验验证相结合的办法，首要对Zigbee网络结构结构体系进行了介绍，接着经过无线操控开关与照明设备间的无线衔接方法和路由挑选试验，来验证Zigbee网络的自主查找、自主组网的技能特色，最终得出Zigbee作为一种新式的无线网络方法，在无线物联传感方面有巨大的优势，必将在无线传感网络中取得更广泛的运用。
在曩昔的几年里，跟着信息技能的开展，核算机、网络已经成为人们日常日子的一部分。相对于有线和远间隔无线传输的不方便和贵重资费，人们提出在本身周边几米或许几十米规模之内短间隔通讯的需求，需求推进科技开展。所以呈现了无线个人区域网络(Wireless Perso nal Area Network，WPAN)的概念。WPAN网络为短间隔规模内的网络设备树立无线衔接，把几米或许几十米规模内的多个网络设备经过无线的方法衔接在一起，使它们能够彼此通讯乃至能够经过某个设备接人局域网(LAN)或Internet。短间隔、无线通讯技能一时如火如荼，成为信息通讯技能研讨和开展的热门。各种新的无线通讯技能层出不穷，无线局域网络日渐走入人们的日子。Wi—Fi、蓝牙(Blue Tooth)、WLAN，Zig bee，红外线等无线技能相继呈现，也逐步为人们所熟知。无可否认，各种无线技能在市场化的过程中展示了具大的运用潜力，但于此一起，各种无线链接方法的优缺点也都饱尝诟病。就像Wi—Fi的穿透性、间隔;蓝牙的传输速度、红外线的无障碍、直线要求。就现在移动公司大力推广的、如日中天的WLAN来说，区域规模小和根底安置的高费用也一向困扰着办理者和运用者。各种无线网络要求都在尽力寻找合适自己的无线网络传输方法。
伴跟着物联我国(IOT China)概念的提出，物联网(The Internet of Things)作为一个全新的概念呈现在人们的视界中，物联网所发起的主动感应、辨认技能得到了人们的广泛重视，无线通讯技能和传感器技能取得了飞速开展，无线传感器网络在工业生产、军事勘探、智能家居、医疗保健、教育科研中有了更广泛的运用。工业主动化和家庭智能化对无线数据通讯的需求也越来越激烈。低速率、低功耗、可嵌入、网络自愈力强的无线要求使得在无线网络传达中一向默默无闻的Zigbee异军突起，成为作为无线传感器网络的首要支撑技能。
1 Zigbee的结构体系结构
Zigbee是由英文单词“zig”和“bee”组成的，zig的意思为Z型的转向，bee为蜜蜂，合起来表明蜜蜂的8字形舞蹈。众所周知，蜜蜂在发现花粉后会经过一种特别的飞翔动作言语来奉告伙伴新发现的花粉的方位信息，这种肢体言语便是Zigbee舞蹈，是蜜蜂之间一种简略传达信息的方法。人们用Zigbee来命名这种无线通讯方法，也是由于Zigbee也有蜜蜂8字舞相同近间隔、低复杂度、自组织的特色。
Zigbee选用了OSI模型体系结构，由称之为层的各个模块(实体)组成，不同的模块(实体)担任不同的功用，每一层为其上一层供给数据整合和传输服务。每个服务模块经过相应的服务接入点SAP(Service Access Point，SAP)为其上层供给数据服务接口，每个服务接入点SAP经过服务原语来完结所对应的功用。通常将Zigbee的协议栈结构分为六层结构，如图1所示：
1)IEEE802.15.4协议
Zigbee选用了OSI的分层结构，其实也能够说是TCP/IP协议的分层结构，由于它只选用了下面两层，物理层(Physical Layer，PHY)和数据链路层(Data Link Layer，DLL)。又将数据链路层分成了两个子层：媒体接入层(Media Access Control，MAC)和链路层(Logical Link Control，LLC)。这两层的协议规范由IEEE802.15.4协议作业小组拟定，这也是许多文献说Zigbee选用IEEE802.15.4协议的原因。
①物理层
物理层是协议的最底层，承担着和外界进行信息交流的使命，并操控RF收发器作业，还界说了物理层和MAC子层之间的接口。
②MAC子层
MAC子层担任处理一切的物理无线信道拜访，保证MAC协议数据单元在物理层数据服务中正确收发，并发生网络定位信号，所以MAC在日常中也被人们称为的网卡地址。别的，MAC还支撑个人局域网PAN(Personal Area Network，PAN)衔接和退出，并为新参加的PAN供给MAC数据接入链接。LLC子层为网络层供给数据接口。
2)Zigbee Alliance规范
Zigbee Alliance在IEEE802.15.4协议的根底上对网络层进行了标示化，并在网络层的根底上开发了安全层。
①网络层
网络层是Zigbee协议栈的中心部分，Zigbee Alliance的大部分作业也都表现在网络层，网络层首要完成网络节点参加或脱离，路由查找及传送数据等功用。
Zigbee的主动组网和网络自愈功用也首要表现在网络层。当一个网络节点参加或许退出时，Zigbee能够主动从头核算网络，挑选最合适的网络传输线路。如图：
a)Zigbee能够主动查找和感知接近的网络，构成交互网络。台灯与无线开关之间构成网路。
b)需求信息传递时，主动查找最合适的网络。台顶与开关交互式，主动监测，经过粗的赤色线路构成数据交互链路。
c)当其间某个或多个节点封闭时，Zigbee主动从头链接网络，从头界说线路。当图中3个蓝色节点封闭后，台灯与无线开关从头界说并链接。如图4所示：
②安全层
安全层(Security Service Provider，SSP)是Zigbee独立开宣布来进行信息安全验证的功用模块，在OSI和TCP/IP模型中都没有表现。它首要担任完成信息交流的密钥办理、密钥存取等功用。
③运用程序接口
运用程序接口(Application Interface，API)担任向用户供给简略的运用软件接口，包含运用子层支撑(Application Sub-layger Suppo rt，APS)和Zigbee设备目标(Zigbee Device Object，ZDO)等，完成运用层对设备的办理。
运用于层支撑(Application Sub-layger Support，APS)供给网络层与运用层之间的链接界面，保持两个层面之间的链接表，并在链接之间传递信息，并保持树立着一个ASP资讯库。
Zigbee设备目标(Zigbee Device Object，ZDO)的功用包含开始运用支撑层次，网络层以及安全服务等，并担任树立上层运用所需求的各种资讯，宣布或回应前次运用的链接要求，发现同一个网络上的设备与运用服务、以及为网络设备之间树立安全联系等。
2 Zigbee的组网研讨
Zigbee的组网一般来说便是指以Zigbee为首要无线传达技能的无线局域网络建立。在无线局域网络的建立过程中，一般需求无线信息的接纳和发射设备，信息的调制解调设备等。
针对Zigbee的网络组成，Zigbee界说了2种网络设备：全功用设FFD(Full Functional Device，FFD)和精简功用设备RFD(Reduced Funct ion Device，RFD)。其间全功用设备FFD具有结构结构中MAC层的悉数的网络功用，即能够用作信息的发射和承受设备，也能够用作信息的调制解调设备;而精简功用设备RFD只供给了MAC的部分功用，即只能进行信息的发射和承受，不能进行信息调制解调。与功用相对应的，全功用设备FFD在网络链接中能够处于任何方位。
针对网络中各节点的链接方法，Zigbee界说了Zigbee网络的三种拓扑结构。由全功用设备FFD和精简功用设备RFD的设备功用不难发现，链接两个或两个以上节点的只能运用全功用设备FFD。所以大部分Zigbee网络的拓扑结构表明如图5所示。
其间：链接两个或两个网络节点的节点有必要为网络链接设备，能够是网络交流姐、网桥、集线器等，首要进行网络查找和链接功用，在Zigbee网络中能够运用全功用设备FFD，支撑任何一种拓扑结构，能够作为网络中心节点，也能够作为一般节点，而且能够和任何一种设备进行通讯。只链接一个节点的节点为网络终端节点，只能运用精简功用设备RFD，只支撑星型网络结构，作为网络终端运用。能够和中心节点和其他几点进行通讯，完成网络信息收发功用。
3 定论
依据Zigbee网络的低功耗、低成本、低报文吞吐率，高的网络自组织、自愈能力强的特色。别的，Zigbee耗电量少，不需求频频替换电池，十分合适运用与没有电源支撑的体系和便携式体系中，因此在传感器网络中必将取得的广泛的运用。
1)智能家居体系和楼宇主动化。首要包含家庭无人值守体系，主动感应家庭安全，放火防盗，家庭主动照明、感应体系等。
2)保健护理体系。在患者的服装里潜入Zigbee体系模块，主动检测搜集患者的血压、心跳、体温等。做到的患者的医疗状况能够进行24监控，保证医师随时把握患者状况。
3)工业检测体系。使用Zigbee和传感体系可主动搜集、剖析工业数据，检测风险信号，做事端的前期预告、高速运转体系的检测与修理。
4)现代农业主动办理体系。在现代农业中，主动办理成为农业现代化的一个重要组成。使用Zigbee的大容量信息检测功用，主动搜集土壤湿度、空气质量、温度、气压等信息，经无线传输至中央处理，依据预设信息，提前发现问题，或许对信息进行处理，主动发动升温、降水、光照体系等。
