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【Zigbee 科普系列】 - 1 开篇介绍

Posted: 2023年 Mar 22日 16:27
by 心_远

开篇

为了让大家更加了解 Zigbee 技术,特开本科普系列贴,本系列贴计划涵盖以下内容:

  1. Zigbee 开篇介绍: 介绍 Zigbee 是什么,能做什么及其优势, 可对 Zigbee 有初步认识;
  2. Zigbee 网络模型: 介绍 Zigbee 网络拓扑,设备类型,PANID, 网络地址,单播,组播,广播等;
  3. Zigbee 入网流程: 介绍 Zigbee 设备入网流程;
  4. Zigbee 数据模型: 介绍 Zigbee 设备的数据模型,包含 Endpoint , cluster, cmd, attribute 等;
  5. Zigbee 安全模型: 介绍 集中式网络,分布式网络,不同的链接密钥类型等;
  6. Zigbee OTA 流程: 介绍 Zigbee 标准 OTA 流程;
  7. Zigbee 路由介绍: 介绍 Zigbee 路由建立和路由修复的过程。

Zigbee 是什么

Zigbee 是由 Zigbee 联盟(今 CSA 联盟)发起并负责维护是一种短距离无线通信协议,于 2003 年正式面世,如今已经成为 IOT 领域最重要的无线通信协议之一。

Zigbee 底层:   是 IEEE 802.15.4 规范,工作于 2.4GHz 频段, IEEE 802.15.4 专门为低功耗无线通信而设计,该规范同时被 Thread,  Wi-SUN 等无线协议使用作为底层协议。

Zigbee 网络层:(即 Zigbee PRO 规范)是一种支持自我修复的 mesh 型网络,通过设备自带的中继能力,整个 Zigbee 网络的物理覆盖范围非常可观。不同于 BLE mesh 的洪泛式消息传递,Zigbee 支持基于路径的消息传递,这样可以有效提升网络中消息的传递效率和数据吞吐量。

Zigbee 应用层:(即 ZCL 规范)定义了非常丰富的设备类别,以及这些产品需要支持的数据模型(也叫物模型)。Zigbee 协议致力于促进不同厂家之间设备的互联互通,为此,必须要有统一的物模型。ZCL 规范还在不断的维护和拓展,该规范同时也是 Matter 的应用层规范。

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Zigbee 能做什么

Zigbee 设备:Zigbee 规范中定义的产品非常丰富,涵盖了电工、照明、测量和传感、电动控制、家电等诸多品类。这些设备在正式上市之前需要经过 Zigbee 联盟认证,确保设备支持了规范中定义的指令,并作出对应的设备行为,从而保障设备之间的互联互通。Zigbee 还支持低功耗类设备,该类设备平时处于睡眠状态,不参与中继,平均功耗可以低至微安(uA)级.

远程和本地控制:Zigbee 网络可以通过网关与互联网通信,实现远程控制。同一个 Zigbee 网络内的设备之间也可以直接发送消息,实现本地控制,例如照明遥控器和照明设备,窗帘遥控器和窗帘电机等,可以脱离网关使用。

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Zigbee 的优势

网状网络: Zigbee 协议本身就支网状网络(mesh),网络覆盖的物理范围不局限于设备射频性能,可通过不断的级联覆盖范围非常可观。

网络自修复: Zigbee 消息传递基于路由协议,完善的路由算法使消息传递非常高效。设备发送消息给另一个设备时,会通过一条最优路径进行消息传递。网络中任意节点失效(例如断电),那么路径会重新确定,不会因为某个节点失效而导致路径不通。

超低功耗: Zigbee 底层基于 IEEE 802.15.4, 这是专为低功耗场景而设计的规范。路由类设备(带中继功能)功耗一般在 几 ~ 几十 毫安 (mA),睡眠类设备(不带中继功能)可以低至几个微安(uA).

统一物模型: 统一的应用层协议使不同厂家的设备之间可以真正做到互联互通。

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本系列贴包含内容:

  1. Zigbee 科普 - 1 开篇介绍
  2. Zigbee 科普 - 2 网络模型
  3. Zigbee 科普 - 3 入网流程
  4. Zigbee 科普 - 4 数据模型
  5. Zigbee 科普 - 5 安全模型
  6. Zigbee 科普 - 6 OTA 流程
  7. Zigbee 科普 - 7 路由介绍