1、1.Zigbee 协议的网络拓扑结构为了让设备制造商能够提供最低功耗的产品，zigbee 协议中定义了；两种设备节点：一种是全功能器件或称主器件，它承担网络协调者的功能，作为网络节点的集中组织者，协调者，可以同网络中的任何设备通信，可存在于任何拓扑结构中；另一种是简化功能器或称为从器件，它不能作为网络协调者，只能与主器件通信，或者通过一个 FFD 设备向外转发数据，无需关注物理结构的为题，其实现简单，多用于星型拓扑结构中。Zigbee 主要采用了三种组网方式：星型网，对等网及混合网，如下图。在星型网中，以网络协调器为中心，所有设备只能与中心设备网络协调器进行通信，因此在星型网络的形成过程中，第
2、一步就是建立网络协调器。任何一个 FFD 设备都有成为网络协调器的可能，一个网络如何确定自己的网络协调器由上层协议决定。在这种网络中，网络协调器一般使用持续电力系统供电，而其他设备采用电池供电。星型网络适合家庭自动化，个人计算机的外设及个人健康护理等小范围的室内应用。对等网，也可分为点对点和簇树两种结构。任意两个设备只要彼此都在对方的无线辐射之内，收到对方的无线信号，就可以进行通信，不需要其他设备的转发。但是对等网中仍然需要一个网络协调器，不过该协调器的功能不再只为其他设备转发数据，而是完成设备注册和访问控制等基本的网络管理功能，网络协调器的产生同样是由上层协议规定。此网络模式可以支持 AdH
3、oc 网络，允许通过多跳路由的方式在网络中传输数据。对等网络可以构造更为复杂的网络结构，适合于设备分布范围广的应用，比如在工业检测与控制，货物库存跟踪和智能农业等方面。星型网和对等网相结合则形成了混合网，各个子网内部以星型连接，其主器件间又以对等的方式连接在一起。信息流首先传到同一子网内的主节点，通过网关节点到达更高层的子网，随后继续上传直至到达中心采集设备。中心采集设备与普通的无线个域网设备相比具有更强的处理能力和内存。混合网可以用于覆盖范围比较大的区域，例如在一个大型旅店中，每个房间中设备一主器件与房间内的其他从器件以星型方式连接，这些主器件又以对等的方式被连接起来，从而形成一张大的混合网
4、络。虽然混合网功能强大，但是由于任何控制和同步信息均要通过多重链路到达接收点，要实现同步和控制比较困难。此外，由于对上层节点尤其中心采集设备的配置要求比较高，使得到达较低的忙闲比和降低功耗的目标变得更加困难。2.zigbee 协议的优点综上所述，Zigbee 协议具有一些非常适用于无线传感器网络的特点，其优点有：一、低功耗：由于 Zigbee 的传输速率低，发射功率仅为 1mw，而且采用了休眠模式，功耗低，因此 Zigbee 设备非常省电。据估算， Zigbee 设备仅靠两节 5 号电池就可以维持长达 6 个月到 2 年左右的使用时间，这是其它无线设备望尘莫及的。二、成本低：Zigbee 模块
5、的初始成本在 6 美元左右，并且 Zigbee 协议是面专利费的，低成本对于 Zigbee 协议是一个关键的因素。三、时延短：通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延为30ms，休眠激活的时延时 15ms，活动设备信道接入的时延为 15ms。因此 Zigbee 技术适用于对时延要求苛刻的无线控制（如工业控制场合等）应用。四、网络容量大：一个星型结构的 Zigbee 网络最多可以容纳 254 个从设备和一个主设备，而且网络组成灵活。五、兼容性：与现有的控制网络标准无缝集成，通过网络协调器自动建立网络，采用CSMA/CA 方式进行信道存取。而且为了可靠传递，提供全握手协议。六、可
6、靠：采用碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避开了发送数据的竞争和冲突。MAC 层采用了完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息，如果传输过程中出现问题可以进行重发。七、安全：Zigbee 提供了基于循环冗余校验的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证，采用了 AES-128 的加密算法，各个应用可以灵活确定其安全属性。3. IPv6/6Lowpan 拓扑结构根据应用的不同，IEEE802.15.4 支持两种拓扑：单跳星型或多跳对等拓扑。星型拓扑由一个充当中央控制器的PAN Coordinator 和一系列的FFD 和RFD 组成，其拓扑形状如图3
7、.1 左图所示。网络中的Device 可以使用唯一的64 位长地址也可以使用PAN Coordinator 分配的16 位短地址。在这种拓扑中，除了PANCoordinator 以外的Device 大部分都由电池供电的且只与PAN Coordinator通信，星型拓扑实现较为简单，可以最大限度的节省FFD 和RFD 的能量消耗。P2P 拓扑（也称对等拓扑或者点对点拓扑） ，如图 3.1 右图所示，这种拓扑也需要一个 PAN Coordinator，但与星型拓扑不同的是，对等拓扑中的每个Device 均可与在其范围内的其它 Device 进行通信。对等拓扑允许实现更复杂的网络构成，如树状拓扑、网
8、状拓扑等。同时，在网络层支持的情况下，对等拓扑还可以实现 Device 间的多跳路由。图 3.1 星形拓扑结构和对等拓扑结构3.IPv6/6Lowpan 的优点相对于Zigbee技术而言，具有如下的优势：1) 普及性：IP 网络应用广泛，深入人心，作为下一代互联网核心技术的IPv6，也在加速其普及的步伐，在LR-WPAN 网络中使用IPv6 更易于被接受。2) 适用性：IP 网络协议栈架构受到了广泛的认可，LR-WPAN 网络完全可以基于此架构进行简单、有效的开发。3) 开放性：IP 协议是开放性协议，不牵扯复杂的产权问题，这是6LoWPAN技术相对于ZigBee 技术的优势。4) 更多地址空
9、间：IPv6 应用于LR-WPAN 最大的亮点就是庞大的地址空间，这恰恰满足了部署大规模、高密度LR-WPAN 网络设备的需要。5) 支持无状态自动地址配置：IPv6 中当节点启动时，可以自动读取MAC地址，并根据相关规则配置好所需IPv6 地址。这个特性对LR-WPAN 网络来说，非常具有吸引力，因为在大多数情况下，不可能对LR-WPAN 节点配置用户界面，节点必须具备自动配置功能。6) 易接入：LR-WPAN 使用IPv6 技术，使其更易于接入其它基于IP 技术的网络，包括下一代互连网，使其可以充分利用IP 网络的技术进行发展。7) 易开发：目前基于 IPv6 的许多技术已比较成熟，并被广泛接受，针对LR-WPAN 的特性对这些技术进行适当的精简和取舍，简化了协议开发的过程。
