无线通信技术协议-Zigbee 3.0

物联网的无线通信技术有：短距离的无线局域网通信技术和长距离的无线广域网通信技术。

• 短距离局域网通信技术有Zigbee、Wi-Fi、Bluetooth、Z-wave、6LoWPAN等。
• 长距离广域网通信技术有非授权频段的Lora、Sigfox，授权频段的GSM、CDMA、WCDMA等较成熟的2G/3G蜂窝通信技术，4G/5G、NB-IoT窄带蜂窝通信技术等。

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低成本、低速率、短距离、端延时、高容量、高安全传输的低功耗局域网无线自组网通信技术协议。

Zigbee 3.0协议层：

Zigbee 3.0 OSI模型

IEEE 802.15.4物理层完成的主要任务：

　　1）开启和关闭无线收发信号

　　2）能量检测

　　3）链路质量指示

　　4）空闲信道评估

　　5）信道选择

　　6）数据发送和接收

PHY通过射频固件和硬件提供MAC层和物理无线信道直接的接口。PHY还包括PHY管理实体（PLME），以提供调用PHY管理功能的管理服务接口，同时PLME还负责维护物理层 PAN 信息库（PHY PAN）.

IEEE 802.15.4 MAC子层完成的主要任务：

　　1）协调器产生网络信标

　　2）信标同步

　　3）支持PAN关联和解关联

　　4）CSMA-CA信道访问机制

　　5）处理和维护保证时隙机制

　　6）在两个对等MAC实体间提供可靠链路

MAC层提供了特定服务汇聚子层（SSCS）和PHY之间的接口。MAC还包括MAC层管理实体（MLME），以提供调用MAC管理功能的管理服务接口，同时MLME还负责维护MAC层 PAN 信息库（MAC PAN）.

ZigBee频段：

　  全球频段：2450（2400 ～ 2483.5） MHz

欧洲频段：868 （868 ～ 868.6）MHz

北美频段：915 （9.2 ～ 928）MHz

ZigBee性能：

　　1. 数据速率比较低，在2.4GHz的频段只有250Kb/S，而且这只是链路上的速率，除掉信道竞争应答和重传等消耗，真正能被应用所利用的速率可能不足100Kb/s，并且余下的速率可能要被邻近多个节点和同一个节点的多个应用所瓜分，因此不适合做视频之类事情。适合的应用领域：传感和控制。

　　2. 在可靠性方面，ZigBee有很多方面进行保证。物理层采用了扩频技术，能够在一定程度上抵抗干扰，MAC应用层(APS部分)有应答重传功能。MAC层的CSMA机制使节点发送前先监听信道，可以起到避开干扰的作用。当ZigBee网络受到外界干扰，无法正常工作时，整个网络可以动态的切换到另一个工作信道上。

　　3．时延，由于ZigBee采用随机接入MAC层，且不支持时分复用的信道接入方式，因此不能很好的支持一些实时的业务。

　　4．能耗特性，能耗特性是ZigBee的一个技术优势。通常ZigBee节点所承载的应用数据速率都比较低。在不需要通信时，节点可以进入很低功耗的休眠状态，此时能耗可能只有正常工作状态下的千分之一。由于一般情况下，休眠时间占总运行时间的大部分，有时正常工作的时间还不到百分之一，因此达到很高的节能效果。

　　5．组网和路由性，网络层特性。ZigBee大规模的组网能力——每个网络65000个节点，而每个蓝牙网络只有8个节点。因为ZigBee底层采用了直扩技术，如果采用非信标模式，网络可以扩展得很大，因为不需同步而且节点加入网络和重新加入网络的过程很快，一般可以做到1秒以内，甚至更快。蓝牙通常需要3秒。在路由方面，ZigBee支持可靠性很高的网状网的路由，所以可以布置范围很广的网络，并支持多播和广播特性，能够给丰富的应用带来有力的支持。

问题点：

　　在实际应用中，如ZigBee需要接入互联网时需要复杂的应用层网关，也不能实现端到端的数据传输和控制。