原標(biāo)題：大佬帶你了解Zigbee網(wǎng)絡(luò)，Zigbee網(wǎng)絡(luò)全方位介紹

Zigbee網(wǎng)絡(luò)是一種基于Zigbee協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它以其低功耗、低成本、自組網(wǎng)等顯著優(yōu)勢，在多個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。以下是對Zigbee網(wǎng)絡(luò)的全方位介紹：

一、Zigbee網(wǎng)絡(luò)概述

Zigbee由Zigbee聯(lián)盟制定的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上設(shè)計，是一種自愈、安全和穩(wěn)健的網(wǎng)狀網(wǎng)協(xié)議，可擴展到更大范圍內(nèi)的數(shù)百個節(jié)點。它主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳輸，以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。核心市場包括消費類電子產(chǎn)品、能源管理和效率、醫(yī)療保健、家庭自動化、電信服務(wù)、樓宇自動化以及工業(yè)自動化等。

二、Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點類型

Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點一般有三種，分別為協(xié)調(diào)器或中心節(jié)點（Coordinator）、路由節(jié)點（Router）、終端節(jié)點（End Device）。

1. 中心節(jié)點：是三種設(shè)備類型中最復(fù)雜的一種，負(fù)責(zé)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立和維護一個網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、尋找一對節(jié)點間的路由消息、不斷地接收信息。

2. 路由節(jié)點：可以擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，維護整個網(wǎng)絡(luò)的正常運行，形成網(wǎng)絡(luò)，讓其它的路由或者終端連接，起到數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)功能和自動尋找最捷徑的路由表。也可用作終端設(shè)備，兼轉(zhuǎn)發(fā)和終端功能。

3. 終端節(jié)點：用有限的功能來控制成本和復(fù)雜性，網(wǎng)絡(luò)中通常用作終端設(shè)備。通常定義為電池供電設(shè)備，可周期性喚醒并執(zhí)行設(shè)定的任務(wù)。

每個節(jié)點的物理特性相同，僅僅是軟件配置不同從而控制節(jié)點類型。一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)中有且只能有一個中心節(jié)點。

三、Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

Zigbee網(wǎng)絡(luò)是MESH結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)狀網(wǎng)），最大特點是自動路由及動態(tài)維護路由。Mesh網(wǎng)絡(luò)也可以稱為對等網(wǎng)絡(luò)（peer-to-peer），由互相連接（互相可以通信）的路由器和終端設(shè)備組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個路由器通常通過至少兩個路徑連接，并且可以為其鄰居中繼消息。

Mesh網(wǎng)絡(luò)支持“多跳”（multi-hop）通信，通過使用最可靠的通信鏈路和最具成本效益的路徑，從一個設(shè)備到另一個設(shè)備，直至到達(dá)目的地，在設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳遞。多跳功能還有助于提供容錯能力，因為如果一臺設(shè)備發(fā)生故障或受到干擾，則網(wǎng)絡(luò)可以使用其余設(shè)備重新路由自己。由于路由器可以中繼網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，mesh網(wǎng)絡(luò)可以大大增加網(wǎng)絡(luò)范圍。

四、Zigbee網(wǎng)絡(luò)入網(wǎng)方式

有兩種入網(wǎng)方式：MAC association和NWK rejoin。

1. MAC association：當(dāng)coordinator期望其他設(shè)備入網(wǎng)時，首先會廣播發(fā)送允許消息，而要入網(wǎng)的設(shè)備通過頻道掃描找到適合的可以加入的網(wǎng)絡(luò)，則可以發(fā)送入網(wǎng)請求。由于此時coordinator網(wǎng)絡(luò)是允許加入狀態(tài)，其發(fā)送的數(shù)據(jù)是明文公開的，其他滿足zigbee規(guī)范的設(shè)備都可以加入該網(wǎng)絡(luò)，因此，MAC association過程可以認(rèn)為是不安全的。但一旦入網(wǎng)過程完成，每個zigbee設(shè)備都分配了密鑰，后續(xù)的通信是安全的。

2. NWK rejoin：在coordinator創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)后，該網(wǎng)絡(luò)有一個網(wǎng)絡(luò)密鑰（NWKkey），如果不通過MAC association過程，而是通過其他方式能獲取到該網(wǎng)絡(luò)密鑰，那么就可以將該密鑰設(shè)置到要入網(wǎng)的設(shè)置中，此時，該設(shè)備可以直接發(fā)起rejoin流程來完成入網(wǎng)認(rèn)證。

五、Zigbee網(wǎng)絡(luò)特性

1. 低功耗：Zigbee設(shè)備使用休眠機制延長電池壽命，兩節(jié)5號干電池可以使用6至24個月，適用于長期部署場景。

2. 低速率傳輸：工作頻段包括2.4GHz（全球）、868MHz（歐洲）和915MHz（美國），傳輸速率20~250kbps，適合傳感器等小數(shù)據(jù)量場景。

3. 高容量：理論支持65535個節(jié)點，滿足大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)需求。

4. 高安全性：支持AES-128加密算法，提供三級安全模式保障通信安全。

5. 低成本：協(xié)議棧精簡（僅32/64/128KB），芯片成本低于WiFi/藍(lán)牙，適合批量部署。

六、Zigbee網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景

Zigbee技術(shù)的應(yīng)用場景相當(dāng)廣泛，主要涵蓋了以下幾個領(lǐng)域：

1. 家庭自動化：實現(xiàn)家庭設(shè)備之間的互聯(lián)互通，如智能燈具、溫控設(shè)備、安防系統(tǒng)等。用戶可以通過智能手機或智能音箱等終端設(shè)備，對家中的電器進行遠(yuǎn)程控制和自動化設(shè)置，提高生活的便捷性和舒適度。

2. 智能社區(qū)：智能門鎖、智能垃圾桶等設(shè)備可以通過Zigbee協(xié)議進行連接，實現(xiàn)更加智能化的社區(qū)管理。

3. 工業(yè)自動化：如傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線監(jiān)控、倉庫管理、自動化控制和機器人等。這些應(yīng)用可以提高生產(chǎn)效率、降低運營成本，并增強產(chǎn)品質(zhì)量。

4. 農(nóng)業(yè)：通過Zigbee技術(shù)，可以采集環(huán)境數(shù)據(jù)并實時傳輸至控制中心，實現(xiàn)灌溉、施肥與溫濕度維護等過程的遠(yuǎn)程自動化操作。這有助于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化管理體系的建立，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。

5. 醫(yī)療：通過無線設(shè)備實時獲取患者健康狀態(tài)數(shù)據(jù)，并發(fā)送給醫(yī)生或親屬等，有助于提早發(fā)現(xiàn)健康問題并及時進行治療。

6. 環(huán)境監(jiān)測：如空氣質(zhì)量、水質(zhì)、土壤等指標(biāo)的監(jiān)測。通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，可以實現(xiàn)對環(huán)境的實時監(jiān)測和預(yù)警。

7. 智慧城市：在城市交通系統(tǒng)、物流管理和自動化智能家居等領(lǐng)域，Zigbee技術(shù)可以實現(xiàn)公共部門協(xié)調(diào)、資源整合、環(huán)境監(jiān)測和出行服務(wù)等各種功能，從而提高城市的生活品質(zhì)和競爭力。

七、Zigbee網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，Zigbee技術(shù)將發(fā)揮更加重要的作用。其低功耗、低成本、自組網(wǎng)等顯著優(yōu)勢，將使其在智能家居、工業(yè)自動化、醫(yī)療健康等多個領(lǐng)域繼續(xù)拓展應(yīng)用。同時，Zigbee技術(shù)也將不斷演進和完善，以更好地滿足市場需求和技術(shù)挑戰(zhàn)。

綜上所述，Zigbee網(wǎng)絡(luò)以其獨特的優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域扮演著越來越重要的角色。