Zigbee設(shè)備類型

Zigbee協(xié)調(diào)器（Coordinator） ：是zigbee設(shè)備類型中最復(fù)雜的，存儲容量大、計算能力強，負責網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、維護和管理。協(xié)調(diào)器通常稱為Zigbee網(wǎng)關(guān)，負責與Wi-Fi等其他協(xié)議的轉(zhuǎn)換，是整個網(wǎng)絡(luò)的中心中樞。

Zigbee路由器（Router） ：在zigbee網(wǎng)絡(luò)中既可以做為父節(jié)點也可以做為子節(jié)點，主要進行信息轉(zhuǎn)發(fā)，為遠端節(jié)點與協(xié)調(diào)器提供通信通道。

Zigbee終端設(shè)備（End-device） ：向路由節(jié)點傳遞數(shù)據(jù)，沒有路由功能、低功耗（一般使用電池供電）、可選擇休眠與喚醒。

Zigbee協(xié)議棧概念

協(xié)議棧就是將Zigbee應(yīng)用中每層定義的協(xié)議都集合在一起，給用戶提供API接口進行不同協(xié)議的調(diào)用，Zigbee協(xié)議棧架構(gòu)分為四層，每層都有各自的主要功能。Zigbee協(xié)議棧分為四個主要層次，分別是物理層（PHY）、介質(zhì)訪問控制層（MAC）、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）和應(yīng)用層（APP）。以下是每個層次的主要功能：

物理層（PHY）：

功能： PHY層定義了無線通信的物理特性，包括頻率、調(diào)制方式、傳輸功率等。它負責將邏輯比特轉(zhuǎn)換為物理信號以進行傳輸。

介質(zhì)訪問控制層（MAC）：

功能： MAC層處理介質(zhì)訪問控制，負責協(xié)調(diào)和管理設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，以及處理與網(wǎng)絡(luò)同步相關(guān)的任務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)層（NWK）：

功能： NWK層處理設(shè)備之間的路由和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。它負責設(shè)備之間的尋址、路由和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。

應(yīng)用層（APP）：

功能：應(yīng)用層定義了設(shè)備間的應(yīng)用數(shù)據(jù)交換格式和協(xié)議，確定了Zigbee設(shè)備的功能和行為。
這些層次協(xié)同工作，構(gòu)成了Zigbee協(xié)議棧，提供了一個完整的通信框架，使Zigbee設(shè)備能夠以高效、低功耗的方式進行通信。協(xié)議棧的這種分層結(jié)構(gòu)使得Zigbee技術(shù)非常適合在物聯(lián)網(wǎng)和傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。

Zigbee協(xié)議棧拓撲結(jié)構(gòu)

星狀拓撲結(jié)構(gòu)（Star）：星型拓撲結(jié)構(gòu)是最簡單的一種，其中所有設(shè)備都直接連接到一個集中的協(xié)調(diào)器（Coordinator）。所有通信都經(jīng)過協(xié)調(diào)器，設(shè)備之間不直接通信。星狀拓撲的特點在于，易于實現(xiàn)，適用于小范圍、低復(fù)雜度的應(yīng)用。然而，單點故障可能影響整個網(wǎng)絡(luò)。

樹狀拓撲結(jié)構(gòu)（Tree）：樹狀拓撲可以看成是多個星狀構(gòu)成，但是依舊只有一個協(xié)調(diào)器。每個子設(shè)備只能與其父節(jié)點通信，最高級的父節(jié)點為協(xié)調(diào)器。節(jié)點與節(jié)點之間通過中間的路由器形成“多跳通信”。適用于大型網(wǎng)絡(luò)，能夠有效減少通信的沖突和能耗。但是，可能會存在較長的通信路徑。

網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)（Mesh）：網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)允許設(shè)備直接與其他設(shè)備通信，形成一個多對多的網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備可以通過多個路徑進行通信，也就意味著當通信時一個路由設(shè)備出現(xiàn)問題，信息可以自動選擇其他路由路徑進行傳輸，從而提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。適用于大范圍、復(fù)雜度較高的網(wǎng)絡(luò)。具有自組織和自修復(fù)的特性，因為設(shè)備可以動態(tài)地加入或離開網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)拓撲結(jié)構(gòu)的變化。

（圖片來自于CSDN-音無八重-Zigbee定位形同與網(wǎng)絡(luò)拓撲）

判斷協(xié)議棧的優(yōu)劣

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)可以知道，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性才是關(guān)鍵，但是無線環(huán)境肉眼是看不到，穩(wěn)定性很容易被各種內(nèi)外因素干擾，所以協(xié)議棧的穩(wěn)定性不能僅靠幾臺設(shè)備測出來的結(jié)果就可以判定協(xié)議棧優(yōu)劣
設(shè)備連接

一個優(yōu)秀的協(xié)議棧需要有幾十臺甚至上百臺設(shè)備，經(jīng)過長時間如1個月的復(fù)雜操作及測試得到的結(jié)果進行判定，單單幾臺設(shè)備的連接就判定協(xié)議棧的好壞是站不住腳的。


（PS：雖然協(xié)議棧的穩(wěn)定性與硬件信號沒有直接關(guān)聯(lián)，但是如果硬件信號受阻較大，再好的協(xié)議棧也會表現(xiàn)出不穩(wěn)定的現(xiàn)象）

路由算法完善

某個路由節(jié)點斷掉后，其他的子節(jié)點會立刻尋找下一個信號更強的路由節(jié)點重新連接上，避免某條鏈路完全斷掉導(dǎo)致該鏈路上所有設(shè)備掉線

當路由路徑中有個路由節(jié)點離線/斷電后，子節(jié)點會立刻尋找除了這個離線/斷電的路由節(jié)點以外更優(yōu)的、傳輸最短的路由節(jié)點重新通信上，盡量減少多跳時延增加，避免用戶實際感官上的體驗。

避免信道阻塞

協(xié)調(diào)器（網(wǎng)關(guān)）給某子節(jié)點（另一臺設(shè)備）發(fā)消息，中間的父節(jié)點（路由設(shè)備）離線了，導(dǎo)致子節(jié)點未收到消息，從而協(xié)調(diào)器并未得到回應(yīng)，需要及時判定路由路徑中的父節(jié)點離線，避免出現(xiàn)反復(fù)重發(fā)導(dǎo)致信道阻塞的情況。

審核編輯 黃宇