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1 ZigBee 技术的概述

ZigBee 是一种新兴的短距离、低功率无线网络技术，它是一种介于无线标

记技术和蓝牙之间的技术方案。

[35]

ZigBee 技术的特点包括以下几点：

[36]

（1）可靠，采用碰撞避免机制，同时为需要固定宽带通信业务预留了专用

时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；节点模块之间具有自动动态组网的功能，

信息在整个 ZigBee 网络中通过自动路由的方式进行传输，ZigBee 的 MAC 层采

用载波监听多路访问/冲突避免接入算法，从而保证了信息传输的可靠性。

（2）时延短，针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和从休眠状态激活

时延都非常短，通常时延都在 15ms 到 30ms 之间。

（3）容量大，在一个 ZigBee 网路中一个主节点最多可管理 254 个从节点，

若是通过网络协调器，整个网路最多可支持 65000 个网络节点。

（4）安全，ZigBee 提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用通用

的 AES128，具有高保密性：64 位出厂编号和支持 AES-128 加密。

（5）数据传输速率低，ZigBee 分别提供 250kbps（2.4GHz）40kbps（915MHz）

和 20kbps（868MHz）的原始数据吞吐率，从能量和成本效率看，不同的数据速

率能为不同的应用提供较好的选择，只有 10kb/s 到 250kb/s，专注于传输应用。

（6）功耗低，在低耗电待机模式下，两节普通 5 号干电池可使用 6 个月到

年，免去了充电或者频繁更换电池的麻烦。

（7）成本低，因为ZigBee 数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成

本，且 ZigBee 协议免收专利费。

（8）优良网络拓扑能力，ZigBee 设备具有无线网路自愈能力，ZigBee 具有

星状、树状和网状网络结构的能力。因此通过 ZigBee 无线网络拓扑能简单覆盖

范围更广。

（9）有效范围大，有效覆盖范围 10m 到 75m 之间（通过功放可在低功耗条

件下实现 1 千米以上通信），具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模

式而定，基本上能够覆盖普通家庭或办公室环境。

ZigBee 协议栈

1.1 PHY 层

在 OSI 参考模型中，物理层处于最底层，是整个开发系统的基础。向下

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