Zigbee无线组网的技术与设计

随着科学技术的飞速发展，无线通信技术在通信领域中的应用越来越广泛，与传统的通信技术相比具有传输速度快、传输效果好、信息存储量大等优势，受到了各个领域的高度重视。Zigbee无线组网技术是一种新型的通信技术，在网络设计的过程中采用了无线自组织网络的概念，即使在使用的过程中出现故障问题，也能够及时的进行自我修复和自我组织，不会对无线通信系统的功能造成影响。本文将针对Zigbee无线组网技术的应用进行深入分析。

【关键词】Zigbee无线组网技术 无线传感器网络 系统设计

近几年来，无线通信技g在我们日常生活中的应用比较广泛，给我们的生活、学习、工作都来了很多的便利。随着科学技术的不断进步，各种短距离无线传输技术层出不穷，其中Zigbee无线组网技术受到了产业界的高度关注。Zigbee无线组网技术采用了无线自组网络进行设计，具有节点体积小的优势，在进行布置的过程中比较方便，而且其自愈能力也比较强，即使其中一个节点遭到了破坏，也不会影响到整个通信系统的正常运行，在各个领域中发挥着重要的作用。

1 Zigbee无线组网的配置

Zigbee无线组网技术是短距离无线传输技术中的一种，具有网络结构简单、造价成本低、功率有限、吞吐量灵活的基本特征，由Zigbee无线组网技术构成的网络设备其通信能力都比较强，一般分为全功能设备和精简功能设备。其中精简功能设备只能与全功能设备进行信息通信，不能与精简功能设备进行交流。而全功能设备与精简功能设备和全功能设备之间都能够进行通信。精简功能设备能够传输的信息量比较少，能够对传输资源和通信资源进行简单的控制，相关实施方案的造价比较低廉。全功能设备能够对网络结构进行更加全面的控制，对于MCU的性能要求也更加的严格。

Zigbee无线组网的配置主要包括三个方面，分别是网络协调器、网络路由器和网络终端设备。其中网络协调器和网络路由器主要由全功能设备组成，而网络终端设备由精简功能设备构成。根据实际应用的需求，Zigbee无线组网可以分为三种网络拓扑结构，分别是星形网络、网状网络和簇状网络，如图1所示。

2 Zigbee无线组网方案的设计

Zigbee无线组网的构成主要建立在网络协调器的基础之上，Zigbee无线组网中的任何一个节点想要建立一个完整的网络，都需要满足两个条件：

（1）节点是全功能设备节点，具有网络协调器的基本功能。

（2）节点还没有与其他网络进行连接，如果该节点已经与其他网络连接，就会破坏一个节点只能连接一个网络协调器的基本原则，而该节点也只能在Zigbee无线组网中作为一个子节点进行使用，不能独立建立一个完整的网络。

Zigbee无线组网网络的初始化主要包括三个方面：

2.1 确定网络协调器

首先，要明确这个节点是全功能设备还是精简功能设备，只有全功能设备节点才能够独立构建一个完整的网络。其次要检查该节点是否与其他网络相连，只有没有和其他网络连接过的节点才能够建立一个新的Zigbee无线组网。当系统接收到信标请求命令的时候，就会在规定的时间范围内进行主动扫描，当扫描结果符合相关要求的时候，就能够开始一个新的节点网络构建流程，并且作为这个网络的协调器。

2.2 进行信道扫描

信道扫描主要包括两个部分，分别是能量扫描和主动扫描。为了避免在扫描的过程中出现信号干扰的情况，网络层会请求对协议所规定的信道或物理层所默认的信道进行能量检测扫描，网络层会根据能量检测扫描发送的数据结果进行分析，从而进行参数设置，按照递增的方式进行能量参数的信道排列，消除超过网络层允许范围的能量参数的信道，从而进行下一步的信道处理。当能量检测扫描结束以后，就轮到了主动检测扫描，检测是否存在其他Zigbee无线组网。

2.3 设置网络ID

当网络层管理实体找到合适的网络后，网络协调器就会给这个网络设置一个的新的ID。这个新的ID在所有正在使用中的信道当中必须是唯一的，这样才能够保证网络的正常的使用。而且，通过进行ID的合理使用还能够实现对网络信息的监听，但是选择的ID不能与存在的ID发生冲突。

3 结论

综上分析可知，随着科学技术的飞速发展，Zigbee无线组网技术在各个领域中的使用已经非常普遍，具有结构简单、成本低廉、吞吐量灵活的基本特征，在实际使用过程中能够自主的进行网络功能的检测，及时发现Zigbee无线组网中存在的问题，避免出现重要情报泄露的情况。而且，Zigbee无线组网技术的自我保护能力比较强，即使Zigbee无线组网中的一个节点出现问题，也不会影响到整个网络通信系统的正常运行，在国家经济建设中有着重要的战略地位。

参考文献

[1]马广胜，冯玉田.基于ZigBee无线传输技术的发展和抗干扰性能的分析研究[J].电子技术与软件工程，2014（28）：54-55.

[2]孙彩云.基于ZigBee的无线组网技术研究[D].中北大学，2011.

[3]张晨.ZigBee无线组网技术的研究与实现[D].哈尔滨理工大学，2012.

[4]李雪仁.基于ZigBee无线组网技术的研究与验证[D].东华理工大学，2014.

作者简介

王轩遥1995-），男，浙江省宁波市人。大学本科学历。研究方向为弹药工程。

牛远南（1995-），男，陕西省西安市人。大学本科学历。研究方向为弹药工程。

作者单位

中国人民工程兵学院 江苏省徐州市 221000