ZigBee网络拓扑结构及典型应用

01 简介

ZigBee 是一种短距离，低功耗，低速率，低成本的一种无线自组网通信技术。

02 网络特点

ZigBee 网络有如下特点：低功耗，自组网，多跳路由，高安全，抗干扰能力强

03 ZigBee 网络角色

协调器

ZigBee 协调器（英文名：ZigBeeCoordinate ，通常简写为：ZC）。协调器在ZigBee网络中，有且只能有一个协调器，它在网络中起了网络搭建和网络维护的功能。是整个网络的中心枢纽。是等级最高的父节点。

路由器

ZigBee 路由器（英文名：ZigBeeRouter，通常简写为：ZR），路由器在ZigBee 网络中既可以充当父节点，也可以充当子节点，有信息转发和辅助协调器维护网络的功能。

终端

ZigBee 终端（英文名：ZigBeeEnd-Device，通常简写为：ZED），终端在ZigBee网络中，其功能最为简单，只能加入网络，为最末端的子节点设备。只能与其父节点进行通信，如果两个终端之间需要通信，必须经过父节点进行多跳或者单跳通信。是ZigBee 网络中可允许存在的数量最多的节点，也是唯一允许低功耗的网络设备。

04 ZigBee 拓扑结构

ZigBee 根据网络结构可分为三种，即：星状网络、树状网络和网状网络。

星状网络

ZigBee星状网络在ZigBee 网络中属于一种最为简单的网络拓扑结构。包含一个协调器（中心节点）和若干个路由器和终端（附属节点）组成。该结构如下图所示：

该结构网络中，每个附属节点只能与中心节点通信，如果需要两个附属节点之间通信，必须经过中心节点进行数据转发。

树状网络

ZigBee树状网络包含一个协调器，若干个路由器和终端组成。其网络拓扑结构如下图所示：

ZigBee 树状网络可以看做多个星状网络组成，每个树杈分支处（带节点的路由器）可看做组成星状网络的“中心节点”，每个字设备只能与其父节点通信，最高级的父节点为协调器。

在树状网络中，协调器将整个网络搭建起来，路由器作为承接点，将网络以树状向外扩散。节点与节点之间通过中间的路由器形成“多跳通信”。与星状网络相比，树状网络在容量以及健壮性上有了大幅度提高。

网状网络

ZigBee网状网络是建立在ZigBee树状网络结构上，其拓扑结构如下图所示：

ZigBee 网状网络中，除了满足ZigBee树状网络的所有功能之外，其相邻路由器之间也存在通信关系，使得网络的动态分布更为灵活，路由能力更加稳定，可靠。可充分发挥出ZigBee 网络的自组织优势。

05 ZigBee 典型应用领域

更具网络的特点和结构，ZigBee 网络被广泛应用于家庭自动化、家庭安全、工业现场控制、环境控制、医疗护理、交通运输等各个领域。例如：成都亿佰特电子科技有限公司自主研发的ZigBee模块E18系列产品，内置TI原厂SOC CC2530，出厂自带ZigBee自组网固件，串口交互接口。

家庭自动化领域

将ZigBee 协调器与路由器结合，充当为ZigBee网关，ZigBee 终端模块放置于电灯、开关、电视、窗帘、门禁系统等家用电器设备中。

ZigBee 开关随意用粘贴式开关盒，可贴于墙壁的适当位置，方便安装。另外，可选择ZigBee集成遥控器，对所有ZigBee 电灯、窗帘、门窗等设备进行无线遥控，方便快捷。

ZigBee 室外环境监控系统将天气、光线等信息采集并传入门窗、灯光的ZigBee终端，在适当的时候开关窗户，调节灯光的强弱亮灭等。

交通运输领域

ZigBee智能交通管理系统由ZigBee终端路灯节点部分，ZigBee路由器路灯节点部分，ZigBee协调器网关路灯节点部分，云服务器部分四个部分组成，整个系统路灯部分采用ZigBee网络搭建，拥有网络自愈和自动组网功能。当中途有某个或者某几个路灯节点故障断网时候，会重新寻找周边的可用网络，并自动加入到该网络，保证了整个网络的健全性和自愈性。服务器可以对整个网络进行实时监控，对整个系统稳定性起到双重保障的作用。

ZigBee 在智能照明上一将同一个管理区域网络中的路灯节点数据汇总到协调器，再由协调器主板上的GPRS模块上传到服务器，由服务器统一监控并管理路灯状况。
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