原標題：大佬帶你了解Zigbee網(wǎng)絡，Zigbee網(wǎng)絡全方位介紹

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

一、Zigbee網(wǎng)絡概述

Zigbee由Zigbee聯(lián)盟制定的無線網(wǎng)絡協(xié)議，在IEEE 802.15.4標準的基礎上設計，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)和低反應時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?。核心市場包括消費類電子產品、能源管理和效率、醫(yī)療保健、家庭自動化、電信服務、樓宇自動化以及工業(yè)自動化等。

二、Zigbee網(wǎng)絡節(jié)點類型

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

1. 中心節(jié)點：是三種設備類型中最復雜的一種，負責發(fā)送網(wǎng)絡信標、建立和維護一個網(wǎng)絡、管理網(wǎng)絡節(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：可以擔任網(wǎng)絡協(xié)調者，維護整個網(wǎng)絡的正常運行，形成網(wǎng)絡，讓其它的路由或者終端連接，起到數(shù)據(jù)的轉發(fā)功能和自動尋找最捷徑的路由表。也可用作終端設備，兼轉發(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雜性，網(wǎng)絡中通常用作終端設備。通常定義為電池供電設備，可周期性喚醒并執(zhí)行設定的任務。

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)絡中有且只能有一個中心節(jié)點。

三、Zigbee網(wǎng)絡拓撲結構

Zigbee網(wǎng)絡是MESH結構網(wǎng)絡（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)絡也可以稱為對等網(wǎng)絡（peer-to-peer），由互相連接（互相可以通信）的路由器和終端設備組成的網(wǎng)狀結構，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，從一個設備到另一個設備，直至到達目的地，在設備之間進行數(shù)據(jù)傳遞。多跳功能還有助于提供容錯能力，因為如果一臺設備發(fā)生故障或受到干擾，則網(wǎng)絡可以使用其余設備重新路由自己。由于路由器可以中繼網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)，mesh網(wǎng)絡可以大大增加網(wǎng)絡范圍。

四、Zigbee網(wǎng)絡入網(wǎng)方式

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

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

2. NWK rejoin：在coordinator創(chuàng)建網(wǎng)絡后，該網(wǎng)絡有一個網(wǎng)絡密鑰（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)絡密鑰，那么就可以將該密鑰設置到要入網(wǎng)的設置中，此時，該設備可以直接發(fā)起rejoin流程來完成入網(wǎng)認證。

五、Zigbee網(wǎng)絡特性

1. 低功耗：Zigbee設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/藍牙，適合批量部署。

六、Zigbee網(wǎng)絡應用場景

Zigbee技術的應用場景相當廣泛，主要涵蓋了以下幾個領域：

1. 家庭自動化：實現(xiàn)家庭設備之間的互聯(lián)互通，如智能燈具、溫控設備、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備，對家中的電器進行遠程控制和自動化設置，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、無線監(jiān)控、倉庫管理、自動化控制和機器人等。這些應用可以提高生產效率、降低運營成本，并增強產品質量。

4. 農業(yè)：通過Zigbee技術，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程自動化操作。這有助于農業(yè)現(xiàn)代化管理體系的建立，提高農作物的產量和質量。

5. 醫(yī)療：通過無線設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：如空氣質量、水質、土壤等指標的監(jiān)測。通過Zigbee網(wǎng)絡將采集到的數(shù)據(jù)上傳至服務器，可以實現(xiàn)對環(huán)境的實時監(jiān)測和預警。

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域，Zigbee技術可以實現(xiàn)公共部門協(xié)調、資源整合、環(huán)境監(jiān)測和出行服務等各種功能，從而提高城市的生活品質和競爭力。

七、Zigbee網(wǎng)絡未來發(fā)展

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展和普及，Zigbee技術將發(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)療健康等多個領域繼續(xù)拓展應用。同時，Zigbee技術也將不斷演進和完善，以更好地滿足市場需求和技術挑戰(zhàn)。

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