ZigBee無線網絡設計(06-100)

　　ZigBee協議是一個全球化的開放性標準，以實現測、控功能的眾多應用提供低功耗的無線連接。ZigBee以靈活的、可擴充的網絡拓撲、便于安裝的綜合設置和智能路由技術、高防故障能力，增強了IEEE802.15.4功能。ZigBee還具有嚴格的安全措施，可以和其它無線技術，如藍牙和WiFi等在同一個工作環境中和平共處。

　　ZigBee的無線傳輸距離與工作環境密切相關。標準無線控制模塊在0dBm輸出功率時，室外工作距離可達450米，但在室內，由于墻體和其它物體的吸收、反射、衍射、駐波等效應，距離大大縮短；輸出功率大于15dBm功率模塊的工作距離約可增加10倍。此外，無線網絡的網形，簇樹形拓撲結構還能進一步增加工作距離。
　　
　　通信的安全性與可靠性

　　由于通信會受到無線干擾和較差的發送/接收條件的破壞，ZigBee使用多項技術來確保通信的可靠性。首先，ZigBee網絡在無線傳輸時采用編碼機制。在2.4GHz頻帶采用的是正交移相鍵控(QPSK)調制技術，同時將4位數據符號變換為32位片序列。這樣，既使在同一信道內，在同一時間有其它無線信號，ZigBee消息也能完整地到達目的地。

　　其次，它的傳輸采用帶沖突避免的載波偵聽、多點接入方案。簡單地說，節點在發送前首先要偵聽信道，看它是否是暢通的。要是信道正工作著，節點延時后再次偵聽，這樣反復進行直到信道暢道為止才開始發送消息。其次，消息到達目的地后，接收設備要送一個確認信號來表示消息已經收到。如果發送設備沒有收到確認信號，它將在一定時間間隔內再次發送原有的消息。

　　ZigBee內設“安全工具箱”來提供高安全性，主要措施有：

　　·接入控制表：只有預定義的“友好”節點才能加入網絡；

　　·128位AES基加密技術：一種高安全的密鑰基加密系統，某些無線微控制器還備有硬件保密功能。

　　·消息更新定時器：拒絕超時消息，防止外侵消息攻擊網絡。
　　
　　網絡結構

　　ZigBee網絡有三種拓撲形式：星形、簇樹形和網形(圖1)。消息從一個節點如何路由至另一個節點完全取決于網絡拓撲。星形網絡有一個中心節點，所有消息都經它傳輸。簇樹形網絡有一個頂端節點，下面有枝有葉，消息先上行再下傳。網形網絡與簇樹形相似，但它的某些枝、葉可直接鏈接。