ZigBee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
發(fā)布時(shí)間:2012/3/29 19:16:15 訪問(wèn)次數(shù):8684
ZigBee可以構(gòu)建一個(gè)由多達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)無(wú)UCLAMP0511T.TCT線節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò),每個(gè)節(jié)點(diǎn)類似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站,在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)相互間通信;每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以達(dá)到上百米.而且ZigBee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其他各種網(wǎng)絡(luò)連接。
ZigBee支持3種靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[12]:星形、網(wǎng)狀(Mesh) [13]和混合型。這3種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以組成或簡(jiǎn)單或復(fù)雜的多種網(wǎng)絡(luò),其中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性,在自組網(wǎng)和選擇網(wǎng)絡(luò)路徑時(shí)更加靈活、自由,非常適合傳感器網(wǎng)絡(luò)的要求,也因此更加受到業(yè)界的青睞。星形網(wǎng)用一個(gè)功能強(qiáng)大的主器件,即全功能設(shè)備FFD (FullFunctional Device)作為網(wǎng)絡(luò)的中心,負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)全網(wǎng)的工作。簡(jiǎn)化功能設(shè)備RFD( Reduced FunctionDevice)或其他的FFD分布在其覆蓋范圍內(nèi),最多可達(dá)65 535個(gè)從屬設(shè)備。這種網(wǎng)絡(luò)屬于主從結(jié)構(gòu),它的控制和同步都比較簡(jiǎn)單,適用于設(shè)備數(shù)量比較少的場(chǎng)合。網(wǎng)狀網(wǎng)適合用對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求更復(fù)雜的情況。網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)FFD同時(shí)可作為路由器,根據(jù)Ad Hoc[141網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議優(yōu)化最短和最可靠的路徑,從而減小了功耗,節(jié)約了成本,并具有高度動(dòng)態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和自組織、自維護(hù)功能。Mesh網(wǎng)可以通過(guò)FFD擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò),組成Mesh網(wǎng)與星形網(wǎng)構(gòu)成的混合網(wǎng);旌暇W(wǎng)中,終端節(jié)點(diǎn)采集的信息首先傳到同一子網(wǎng)內(nèi)的協(xié)詞點(diǎn),再通過(guò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上傳到上一層網(wǎng)絡(luò)的PAN協(xié)調(diào)點(diǎn)。混合網(wǎng)都適用于覆蓋范圍較大的網(wǎng)絡(luò)。3種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2-17所示。
圖2-17 (a)、(b)、(c)中,黑色五角星代表網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,黑色實(shí)心圓代表全功能設(shè)備,黑色十字星代表簡(jiǎn)化功能設(shè)備。
ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備有3種類型:網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器(Coordinator)、全功能設(shè)備(FFD)和簡(jiǎn)化功能設(shè)備( RFD)。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器( Coordinator):包含所有的網(wǎng)絡(luò)消息,是網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備類型中最復(fù)雜的一種,存儲(chǔ)容量最大、計(jì)算能力最強(qiáng)。發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、尋找一對(duì)節(jié)點(diǎn)間的路由消息、不斷地接收信息。
全功能設(shè)備(FFD):可以擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,形成網(wǎng)絡(luò),讓其他的FFD或是簡(jiǎn)化功能設(shè)備( RFD)連接,F(xiàn)FD具備控制器的功能,可以和網(wǎng)絡(luò)中的任何一種設(shè)備進(jìn)行通信,可提供信息雙向傳輸。全功能設(shè)備附帶由標(biāo)準(zhǔn)指定的全部IEEE 802.15.4功能和所有特征;具有更多的存儲(chǔ)器、計(jì)算能力可使其在空閑時(shí)起網(wǎng)絡(luò)路由器作用;也能用于終端設(shè)備;支持任何一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
簡(jiǎn)化功能設(shè)備( RFD)只能傳送信息給FFD或從FFD接收信息。簡(jiǎn)化功能設(shè)備附帶有限的功能來(lái)控制成本和復(fù)雜性;在網(wǎng)絡(luò)中通常用于終端設(shè)備;只支持星形結(jié)構(gòu);不能成為協(xié)調(diào)囂。
一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的形成,必須由FFD率先擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,由協(xié)調(diào)器進(jìn)行掃描搜索以發(fā)現(xiàn)一個(gè)未用的最佳信道來(lái)建立網(wǎng)絡(luò);再讓其他的FFD或是RFD加入這個(gè)網(wǎng)絡(luò),事實(shí)上,人們可根據(jù)裝置在網(wǎng)絡(luò)中的角色和功能,預(yù)先對(duì)裝置編制好程序。如協(xié)調(diào)器的功能是通過(guò)掃描搜索,以發(fā)現(xiàn)一個(gè)未用的信道來(lái)組建一個(gè)網(wǎng)絡(luò);路由器(一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的Mesh裝置)的功能是通過(guò)掃描搜索,以發(fā)現(xiàn)一個(gè)激活的信道并將其連接,~然后允許其他裝置連接;而末端裝置的功能總是試圖連接到一個(gè)已存在的網(wǎng)絡(luò)。
ZigBee可以構(gòu)建一個(gè)由多達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)無(wú)UCLAMP0511T.TCT線節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò),每個(gè)節(jié)點(diǎn)類似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站,在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)相互間通信;每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以達(dá)到上百米.而且ZigBee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其他各種網(wǎng)絡(luò)連接。
ZigBee支持3種靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[12]:星形、網(wǎng)狀(Mesh) [13]和混合型。這3種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以組成或簡(jiǎn)單或復(fù)雜的多種網(wǎng)絡(luò),其中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性,在自組網(wǎng)和選擇網(wǎng)絡(luò)路徑時(shí)更加靈活、自由,非常適合傳感器網(wǎng)絡(luò)的要求,也因此更加受到業(yè)界的青睞。星形網(wǎng)用一個(gè)功能強(qiáng)大的主器件,即全功能設(shè)備FFD (FullFunctional Device)作為網(wǎng)絡(luò)的中心,負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)全網(wǎng)的工作。簡(jiǎn)化功能設(shè)備RFD( Reduced FunctionDevice)或其他的FFD分布在其覆蓋范圍內(nèi),最多可達(dá)65 535個(gè)從屬設(shè)備。這種網(wǎng)絡(luò)屬于主從結(jié)構(gòu),它的控制和同步都比較簡(jiǎn)單,適用于設(shè)備數(shù)量比較少的場(chǎng)合。網(wǎng)狀網(wǎng)適合用對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求更復(fù)雜的情況。網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)FFD同時(shí)可作為路由器,根據(jù)Ad Hoc[141網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議優(yōu)化最短和最可靠的路徑,從而減小了功耗,節(jié)約了成本,并具有高度動(dòng)態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和自組織、自維護(hù)功能。Mesh網(wǎng)可以通過(guò)FFD擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò),組成Mesh網(wǎng)與星形網(wǎng)構(gòu)成的混合網(wǎng)。混合網(wǎng)中,終端節(jié)點(diǎn)采集的信息首先傳到同一子網(wǎng)內(nèi)的協(xié)詞點(diǎn),再通過(guò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上傳到上一層網(wǎng)絡(luò)的PAN協(xié)調(diào)點(diǎn);旌暇W(wǎng)都適用于覆蓋范圍較大的網(wǎng)絡(luò)。3種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2-17所示。
圖2-17 (a)、(b)、(c)中,黑色五角星代表網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,黑色實(shí)心圓代表全功能設(shè)備,黑色十字星代表簡(jiǎn)化功能設(shè)備。
ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備有3種類型:網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器(Coordinator)、全功能設(shè)備(FFD)和簡(jiǎn)化功能設(shè)備( RFD)。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器( Coordinator):包含所有的網(wǎng)絡(luò)消息,是網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備類型中最復(fù)雜的一種,存儲(chǔ)容量最大、計(jì)算能力最強(qiáng)。發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、尋找一對(duì)節(jié)點(diǎn)間的路由消息、不斷地接收信息。
全功能設(shè)備(FFD):可以擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,形成網(wǎng)絡(luò),讓其他的FFD或是簡(jiǎn)化功能設(shè)備( RFD)連接,F(xiàn)FD具備控制器的功能,可以和網(wǎng)絡(luò)中的任何一種設(shè)備進(jìn)行通信,可提供信息雙向傳輸。全功能設(shè)備附帶由標(biāo)準(zhǔn)指定的全部IEEE 802.15.4功能和所有特征;具有更多的存儲(chǔ)器、計(jì)算能力可使其在空閑時(shí)起網(wǎng)絡(luò)路由器作用;也能用于終端設(shè)備;支持任何一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
簡(jiǎn)化功能設(shè)備( RFD)只能傳送信息給FFD或從FFD接收信息。簡(jiǎn)化功能設(shè)備附帶有限的功能來(lái)控制成本和復(fù)雜性;在網(wǎng)絡(luò)中通常用于終端設(shè)備;只支持星形結(jié)構(gòu);不能成為協(xié)調(diào)囂。
一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的形成,必須由FFD率先擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,由協(xié)調(diào)器進(jìn)行掃描搜索以發(fā)現(xiàn)一個(gè)未用的最佳信道來(lái)建立網(wǎng)絡(luò);再讓其他的FFD或是RFD加入這個(gè)網(wǎng)絡(luò),事實(shí)上,人們可根據(jù)裝置在網(wǎng)絡(luò)中的角色和功能,預(yù)先對(duì)裝置編制好程序。如協(xié)調(diào)器的功能是通過(guò)掃描搜索,以發(fā)現(xiàn)一個(gè)未用的信道來(lái)組建一個(gè)網(wǎng)絡(luò);路由器(一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的Mesh裝置)的功能是通過(guò)掃描搜索,以發(fā)現(xiàn)一個(gè)激活的信道并將其連接,~然后允許其他裝置連接;而末端裝置的功能總是試圖連接到一個(gè)已存在的網(wǎng)絡(luò)。
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