【干貨】ZigBee的三種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

ZigBee作為一種短距離、低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸速率的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍牙技術(shù)之間的技術(shù)方案。

ZigBee之所以能在傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域應(yīng)用中被廣泛應(yīng)用，這得益于它強大的組網(wǎng)能力，可以形成星型網(wǎng)、樹型網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)等三種ZigBee網(wǎng)絡(luò)，可以根據(jù)實際的開發(fā)項目需要來選擇適合的ZigBee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行組網(wǎng)，這三種ZigBee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也各有千秋。

01

星形拓撲

星形拓撲是其三種拓撲結(jié)構(gòu)中最為簡單的一個拓撲形式，它包含一個Co-ordinator（中央?yún)f(xié)調(diào)器） 節(jié)點和多個End Device（終端）節(jié)點。每一個End Device （終端）節(jié)點只能和 Co-ordinator （協(xié)調(diào)器）節(jié)點進行鏈接通信，不能再鏈接其他End Device （終端）節(jié)點。如果需要在兩個 End Device （終端）節(jié)點之間進行互相的通信必須得通過鏈接Co-ordinator （協(xié)調(diào)器）節(jié)點才能進行信息的接收、轉(zhuǎn)發(fā)。

這種拓撲形式具有一個缺點：節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸途徑有且只有一條唯一的路由。Co-ordinator（協(xié)調(diào)器）節(jié)點的狀態(tài)有可能成為整個網(wǎng)絡(luò)的影響點。

星形網(wǎng)絡(luò)拓撲實現(xiàn)的組網(wǎng)不需要使用 ZigBee 的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，因為本身IEEE 802.15.4的協(xié)議層就已經(jīng)是在星形拓撲形式的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，但是這增加開發(fā)者在應(yīng)用層更多的工作，包括需要自己進行處理信息的接收、轉(zhuǎn)發(fā)等工作。

02

樹形拓撲

樹形拓撲包括一個Co-ordinator（協(xié)調(diào)器）節(jié)點以及多個的 Router（路由器） 和 End Device（終端）節(jié)點。Co-ordinator （協(xié)調(diào)器）連接多個Router（路由）和 End Device（終端）節(jié)點， 其子節(jié)點的 Router（路由）也可以連接多個Router（路由）和End Device（終端）節(jié)點，通過這樣子進行重復(fù)疊加多個層級形成樹狀網(wǎng)。樹形拓撲結(jié)構(gòu)如圖：

需要注意的是：

Co-ordinator （協(xié)調(diào)器）節(jié)點和 Router （路由）節(jié)點可以由多個連接的子節(jié)點。但End Device（終端）節(jié)點不能再連接其他子節(jié)點。有同一個父節(jié)點（協(xié)調(diào)器或路由）的節(jié)點之間可以稱為兄弟節(jié)點。有同一個祖父節(jié)點（協(xié)調(diào)器或路由）的節(jié)點之間可以稱為堂兄弟節(jié)點。

樹狀拓撲中的通信規(guī)則：

每一個路由節(jié)點都只能和他的父節(jié)點和子節(jié)點之間進行通信。

如果需要從節(jié)點與節(jié)點之間需要發(fā)送數(shù)據(jù)，那信息就會沿著樹的路由往上上傳遞到最近的一個祖先節(jié)點后，再往下傳遞到目標(biāo)節(jié)點。

樹形拓撲的缺點：信息有且只有唯一的一條路由通道。而且信息的傳遞路由是通過協(xié)議棧層進行處理的，整個的通信路由過程對于應(yīng)用層來說是相對完全透明的。

03

Mesh拓撲（網(wǎng)狀拓撲）

Mesh拓撲包含一個Co-ordinator（協(xié)調(diào)器）節(jié)點和多個Router（路由）節(jié)點和End Device（終端）節(jié)點。Mesh網(wǎng)絡(luò)拓撲形式和樹形拓撲大致相同；但是基于樹狀結(jié)構(gòu)來說，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓撲是具有更靈活的通信路由規(guī)則的拓撲形式，在可能的情況下，路由節(jié)點之間是可以進行直接通信的。

這種路由機制使得節(jié)點間的信息通信變得更加的有效率，而且這也意味當(dāng)通信時一個路由路徑中出現(xiàn)了問題，信息也可以沿著其他的路由自動進行傳輸。Mesh網(wǎng)狀拓撲的示意圖如下所示：

Mesh 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有非常強大的功能，網(wǎng)絡(luò)可以通過“多級跳”的方式來進行通信；而且Mesh 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)還可以組成非常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)；其組成的網(wǎng)絡(luò)還具備自組織、自愈的功能。

星型和樹型網(wǎng)絡(luò)都比較適合點對多點且傳輸距離較近的應(yīng)用。