Zigbee無線組網的技術與設計

隨著科學技術的飛速發展，無線通信技術在通信領域中的應用越來越廣泛，與傳統的通信技術相比具有傳輸速度快、傳輸效果好、信息存儲量大等優勢，受到了各個領域的高度重視。Zigbee無線組網技術是一種新型的通信技術，在網絡設計的過程中采用了無線自組織網絡的概念，即使在使用的過程中出現故障問題，也能夠及時的進行自我修復和自我組織，不會對無線通信系統的功能造成影響。本文將針對Zigbee無線組網技術的應用進行深入分析。

【關鍵詞】Zigbee無線組網技術 無線傳感器網絡 系統設計

近幾年來，無線通信技術在我們日常生活中的應用比較廣泛，給我們的生活、學習、工作都來了很多的便利。隨著科學技術的不斷進步，各種短距離無線傳輸技術層出不窮，其中Zigbee無線組網技術受到了產業界的高度關注。Zigbee無線組網技術采用了無線自組網絡進行設計，具有節點體積小的優勢，在進行布置的過程中比較方便，而且其自愈能力也比較強，即使其中一個節點遭到了破壞，也不會影響到整個通信系統的正常運行，在各個領域中發揮著重要的作用。

1 Zigbee無線組網的配置

Zigbee無線組網技術是短距離無線傳輸技術中的一種，具有網絡結構簡單、造價成本低、功率有限、吞吐量靈活的基本特征，由Zigbee無線組網技術構成的網絡設備其通信能力都比較強，一般分為全功能設備和精簡功能設備。其中精簡功能設備只能與全功能設備進行信息通信，不能與精簡功能設備進行交流。而全功能設備與精簡功能設備和全功能設備之間都能夠進行通信。精簡功能設備能夠傳輸的信息量比較少，能夠對傳輸資源和通信資源進行簡單的控制，相關實施方案的造價比較低廉。全功能設備能夠對網絡結構進行更加全面的控制，對于MCU的性能要求也更加的嚴格。

Zigbee無線組網的配置主要包括三個方面，分別是網絡協調器、網絡路由器和網絡終端設備。其中網絡協調器和網絡路由器主要由全功能設備組成，而網絡終端設備由精簡功能設備構成。根據實際應用的需求，Zigbee無線組網可以分為三種網絡拓撲結構，分別是星形網絡、網狀網絡和簇狀網絡，如圖1所示。

2 Zigbee無線組網方案的設計

Zigbee無線組網的構成主要建立在網絡協調器的基礎之上，Zigbee無線組網中的任何一個節點想要建立一個完整的網絡，都需要滿足兩個條件：

（1）節點是全功能設備節點，具有網絡協調器的基本功能。

（2）節點還沒有與其他網絡進行連接，如果該節點已經與其他網絡連接，就會破壞一個節點只能連接一個網絡協調器的基本原則，而該節點也只能在Zigbee無線組網中作為一個子節點進行使用，不能獨立建立一個完整的網絡。

Zigbee無線組網網絡的初始化主要包括三個方面：

2.1 確定網絡協調器

首先，要明確這個節點是全功能設備還是精簡功能設備，只有全功能設備節點才能夠獨立構建一個完整的網絡。其次要檢查該節點是否與其他網絡相連，只有沒有和其他網絡連接過的節點才能夠建立一個新的Zigbee無線組網。當系統接收到信標請求命令的時候，就會在規定的時間范圍內進行主動掃描，當掃描結果符合相關要求的時候，就能夠開始一個新的節點網絡構建流程，并且作為這個網絡的協調器。

2.2 進行信道掃描

信道掃描主要包括兩個部分，分別是能量掃描和主動掃描。為了避免在掃描的過程中出現信號干擾的情況，網絡層會請求對協議所規定的信道或物理層所默認的信道進行能量檢測掃描，網絡層會根據能量檢測掃描發送的數據結果進行分析，從而進行參數設置，按照遞增的方式進行能量參數的信道排列，消除超過網絡層允許范圍的能量參數的信道，從而進行下一步的信道處理。當能量檢測掃描結束以后，就輪到了主動檢測掃描，檢測是否存在其他Zigbee無線組網。

2.3 設置網絡ID

當網絡層管理實體找到合適的網絡后，網絡協調器就會給這個網絡設置一個的新的ID。這個新的ID在所有正在使用中的信道當中必須是唯一的，這樣才能夠保證網絡的正常的使用。而且，通過進行ID的合理使用還能夠實現對網絡信息的監聽，但是選擇的ID不能與存在的ID發生沖突。

3 結論

綜上分析可知，隨著科學技術的飛速發展，Zigbee無線組網技術在各個領域中的使用已經非常普遍，具有結構簡單、成本低廉、吞吐量靈活的基本特征，在實際使用過程中能夠自主的進行網絡功能的檢測，及時發現Zigbee無線組網中存在的問題，避免出現重要情報泄露的情況。而且，Zigbee無線組網技術的自我保護能力比較強，即使Zigbee無線組網中的一個節點出現問題，也不會影響到整個網絡通信系統的正常運行，在國家經濟建設中有著重要的戰略地位。

參考文獻

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[4]李雪仁.基于ZigBee無線組網技術的研究與驗證[D].東華理工大學，2014.

作者簡介

王軒堃（1995-），男，浙江省寧波市人。大學本科學歷。研究方向為彈藥工程。

牛遠南（1995-），男，陜西省西安市人。大學本科學歷。研究方向為彈藥工程。

作者單位

中國人民解放軍工程兵學院 江蘇省徐州市 221000