【技術(shù)分享】物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)詳解② — 組網(wǎng)類型

ZigBee是無(wú)線通信中最重要的無(wú)線協(xié)議之一，在各種物聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。ZigBee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的成功，與其強(qiáng)大的組網(wǎng)功能密不可分。本期文章和你一起了解ZigBee的組網(wǎng)類型。 ?ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型ZigBee為了充分利用硬件資源避免硬件資源的浪費(fèi)，同時(shí)兼顧低功耗、低成本的硬件考慮，定義了兩種設(shè)備類型，它們分別是全功能設(shè)備和精簡(jiǎn)功能設(shè)備。

• 全功能設(shè)備(Full-Function-Device)：具有數(shù)據(jù)發(fā)送、接收和轉(zhuǎn)發(fā)的能力。能建立新的網(wǎng)絡(luò)，也能進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)和維護(hù)等功能，提供全部的IEEE 802.15.04 MAC服務(wù)。
• 精簡(jiǎn)功能設(shè)備(Reduced-Function-Device)：占用資源少，存儲(chǔ)容量小，成本低。只具有數(shù)據(jù)發(fā)送、接收的能力，提供部分的IEEE 802.15.04 MAC服務(wù)。

?ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備角色定義了設(shè)備類型，接著就要讓設(shè)備在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)任不同的角色。在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，有三種設(shè)備角色：協(xié)調(diào)器，路由器、終端。三種設(shè)備角色有以下特點(diǎn)：

• 協(xié)調(diào)器(Co-Ordinator)：ZigBee協(xié)調(diào)器是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息集合點(diǎn)和核心節(jié)點(diǎn)。它負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、維護(hù)和管理。協(xié)調(diào)器通常為ZigBee的網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)與Wi-Fi等其他協(xié)議的轉(zhuǎn)換，同時(shí)具有路由器的所有功能。
• 路由器(Router)：路由器能進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的路徑搜索和維持，使路由器或終端設(shè)備能加入到網(wǎng)絡(luò)中，通常作為協(xié)調(diào)器與終端設(shè)備的中繼節(jié)點(diǎn)使用。
• 終端設(shè)備(End Device)：終端設(shè)備能進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，但不能進(jìn)行數(shù)據(jù)的路由。終端設(shè)備只能掛載到協(xié)調(diào)器或者路由器節(jié)點(diǎn)。通常為低功耗設(shè)備，如掛載各類傳感器、繼電器、開(kāi)關(guān)等。

?星型組網(wǎng)星型網(wǎng)絡(luò)是最常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)絡(luò)中一般包括協(xié)調(diào)器和終端兩種設(shè)備，協(xié)調(diào)器作為中央節(jié)點(diǎn)，所有終端節(jié)點(diǎn)的信息都直接發(fā)送給中央節(jié)點(diǎn)，形成星型結(jié)構(gòu)。這種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易用，由于所有節(jié)點(diǎn)均要連接在中央節(jié)點(diǎn)下，支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)量較少，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小。

圖1星型組網(wǎng)

ZLG致遠(yuǎn)電子推出的FastZigBee協(xié)議使用了星型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)星型網(wǎng)絡(luò)不同的是，F(xiàn)astZigBee沒(méi)有協(xié)調(diào)器（中央節(jié)點(diǎn)由某個(gè)終端設(shè)備擔(dān)任），所有設(shè)備均為終端節(jié)點(diǎn)，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)間可以互相通信。

?Mesh組網(wǎng)

Mesh網(wǎng)絡(luò)一般由協(xié)調(diào)器、路由和終端組成。其中協(xié)調(diào)器是必須的，它用于網(wǎng)絡(luò)的組建和維護(hù)。而路由可以進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，規(guī)劃信息路徑，讓通信路徑更加靈活的同時(shí)，增大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。在Mesh網(wǎng)絡(luò)中，終端信息可以經(jīng)過(guò)多級(jí)路由跳轉(zhuǎn)，最終到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。信息傳遞的路徑也不是唯一的，各級(jí)路由會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，選擇最合適的傳遞路徑，網(wǎng)絡(luò)可靠性和靈活性更高。相較于星型網(wǎng)絡(luò)，Mesh網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模更大，支持的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量更多，且由于多級(jí)路由的使用，組網(wǎng)距離也大大增加。

圖2Mesh組網(wǎng)

ZLG致遠(yuǎn)電子推出的ZLG Mesh協(xié)議使用了Mesh組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，該協(xié)議具有以下功能特點(diǎn)：

• 快速添加路由，智能路由算法，快速恢復(fù)通信；
• 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)維護(hù)路徑，不需要手動(dòng)配置路由器;
• 支持多級(jí)跳轉(zhuǎn)，最高15級(jí)路由。

需要注意的是，F(xiàn)astZigBee與ZLG Mesh屬于兩種不同的通信協(xié)議，兩者不能互相通信。