為何選擇從zigbee協(xié)議走進

1、v1.0可編輯可修改1. 無線 Mesh網(wǎng)絡什么是無線Mesh網(wǎng)絡無線 Mesh網(wǎng)絡（ Wireless Mesh Network, WMN）是移動 Ad Hoc 網(wǎng)絡的一種特殊形態(tài)，它的早期研究均源于移動 Ad Hoc 網(wǎng)絡的研究與開發(fā)。它是一種高容量高速率的分布式網(wǎng)絡， 不同于傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡， 可以看成是一種 WLAN和 Ad Hoc 網(wǎng)絡的融合，且發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢，作為一種可以解決“最后一公里”瓶頸問題的新型網(wǎng)絡結構。無線 Mesh網(wǎng)絡中，任何無線設備節(jié)點都可以同時作為 AP和路由器，網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都可以發(fā)送和接收信號， 每個節(jié)點都可以與一個或者多個對等節(jié)點進行直接通信。 無線 Mes

2、h網(wǎng)絡是多跳網(wǎng)絡，節(jié)點間可進行多跳訪問。 即如果最近的 AP由于流量過大而導致?lián)砣脑?，那么?shù)據(jù)可以自動重新路由到一個通信流量較小的鄰近節(jié)點進行傳輸。 依此類推， 數(shù)據(jù)包還可以根據(jù)網(wǎng)絡的情況， 繼續(xù)路由到與之最近的下一個節(jié)點進行傳輸， 直到到達最終目的地為止。 這樣的訪問方式就是多跳訪問。與傳統(tǒng)的交換式網(wǎng)絡相比，無線 Mesh網(wǎng)絡去掉了節(jié)點之間的布線需求，但仍具有分布式網(wǎng)絡所提供的冗余機制和重新路由功能 。在無線 Mesh網(wǎng)絡里，如果要添加新的設備， 只需要簡單接上電源就可以自動進行自我配置， 并確定最佳的多跳傳輸路徑。 添加或移動設備時， 網(wǎng)絡能夠自動發(fā)現(xiàn)拓撲變化， 并自動調整通信路由，以獲

3、取最有效的傳輸路徑。無線 Mesh是一種非常 適合于覆蓋大面積開放區(qū)城 ( 包括室外和室內 ) 的無線區(qū)域網(wǎng)絡解決方案。 無線 Mesh 網(wǎng)的特點是：由包括一組呈網(wǎng)狀分布的無線 AP 構成， AP均采用點對點方式通過無線中繼鏈路互聯(lián)，將傳統(tǒng) WLAN中的無線“熱點”擴展為真正大面積覆蓋的無線“熱區(qū)” 。此外，因為每個短跳的傳輸距離短， 傳輸數(shù)據(jù)所需要的 功率也較小 。既然多跳網(wǎng)絡通常使用較低功率將數(shù)據(jù)傳輸?shù)洁徑墓?jié)點， 節(jié)點之間的無線信號干擾也較小，網(wǎng)絡的信道質量和信道利用效率大大提高， 因而能夠實現(xiàn)更高的網(wǎng)絡容量。比如在高密度的城市網(wǎng)絡環(huán)境中， Mesh 網(wǎng)絡能夠減少使用無線網(wǎng)絡的相鄰用戶的

4、相互干擾，大大提高信道的利用效率。自組網(wǎng)純粹 Mesh網(wǎng)絡的特點參量特點自組織無需規(guī)劃。因此，與典型的蜂窩網(wǎng)剛好相反，無法控制覆蓋范圍和干擾環(huán)境。1v1.0可編輯可修改這直接會導致一些服務質量問題。基礎設施所提供的功能都在 Mesh網(wǎng)內，這包括功率控制、 路由、計費、管理、安全等。沒有像基站那樣的中心控制單元，也沒有蜂窩網(wǎng)中的安全和認證中心。移動性節(jié)點可以自由移動，甚至消失。網(wǎng)絡連接動態(tài)。無線對于有線而言中繼所有節(jié)點可能需要中繼其它節(jié)點的信息。 這將減少每個節(jié)點用戶的可用帶寬。路由所有節(jié)點都需要參與路由?？勺詣泳S護路由表，或者按需創(chuàng)建路由。多跳中繼和路由的必然結果，多跳可以擴大覆蓋，特別實在傳

5、播環(huán)境復雜的場景。異構性除了 Mesh網(wǎng)基本操作外，所有節(jié)點的性能并非全部相同。一些節(jié)點可能有額外的網(wǎng)絡連接（即接入 Mesh網(wǎng)中的外部連接）。WMN的迅速發(fā)展得益于它可以發(fā)展和改進現(xiàn)有無線網(wǎng)絡的很多協(xié)議， 尤其是 IEEE 、Ad hoc 網(wǎng)絡和無線傳感器網(wǎng)絡等。Mesh WiFi的標準仍在制定中。制定mesh 網(wǎng)絡技術標準的組織主要是Wi-Mesh 聯(lián)盟和 SEEMesh組織，并且標準化工作主要集中在 IEEE 的工作組中。Wi-Mesh聯(lián)盟的主要成員包括北電網(wǎng)絡、 Accton 和 ComNetsAachen 等。SEEMesh組織的成員包括英特爾、德州儀器和諾基亞等。WMN標準已經(jīng)出現(xiàn)

6、在、中。無線 Mesh網(wǎng)絡與蜂窩網(wǎng)絡的主要區(qū)別 可靠性提高，自愈性強（網(wǎng)狀結構VS星型結構）； 傳輸速率大大提高（可融合其他網(wǎng)絡或技術）； 投資成本降低； 網(wǎng)絡配置和維護簡便快捷；無線 Mesh網(wǎng)絡與 WLAN(Wi-Fi) 的主要區(qū)別 對點多跳網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)可轉發(fā)； 可在大范圍內實現(xiàn)高速通信，即通過WR對數(shù)據(jù)進行智能轉發(fā)（需要對WLAN傳統(tǒng)的 AP功能進行擴展和改進），把接入點服務的覆蓋延伸到幾公里遠； MAC協(xié)議完成的不僅有本地業(yè)務的接入，還有其他節(jié)點業(yè)務的轉發(fā)； 對于路由協(xié)議， WLAN是靜態(tài)的因特網(wǎng)路由協(xié)議+移動 IP ，WMN主要是動態(tài)的按需發(fā)現(xiàn)的路由協(xié)議，只具有較短暫的生命周期。無線

7、Mesh網(wǎng)絡與 Ad hoc 網(wǎng)的主要區(qū)別 均是 P2P 的自組織的多跳網(wǎng)絡，WMN由無線路由器構成的骨干網(wǎng)組成，2v1.0可編輯可修改Ad hoc 網(wǎng)絡的節(jié)點都建有獨立路由和主機功能，節(jié)點地位平等，接通性是依賴端節(jié)點的平等合作實現(xiàn)的，健壯性比 WMN差； WMN節(jié)點移動性低于移動 Ad hoc 網(wǎng)絡中的節(jié)點，故 WMN注重的是“無線”，而移動 Ad hoc 網(wǎng)絡更強調的是“移動” ； 從網(wǎng)絡結構來看， WMN多為靜態(tài)或弱移動的拓撲，而移動 Ad hoc 網(wǎng)絡多為隨意移動（包含高速移動）的網(wǎng)絡拓撲； WMN與移動 Ad hoc 網(wǎng)絡的業(yè)務模式不同，前者節(jié)點的主要業(yè)務是來往于因特網(wǎng)的業(yè)務，后者節(jié)

8、點的業(yè)務是任意一對節(jié)點之間的業(yè)務流； 從應用來看， WMN主要是因特網(wǎng)或寬帶多媒體通信業(yè)務的接入，而移動Ad hoc 網(wǎng)絡主要用于軍事或其他專業(yè)通信。研究 Ad Hoc 網(wǎng)絡，需解決隱終端問題和暴露終端問題。WMN的優(yōu)勢 可靠性大大增強 具有沖突保護機制 簡化鏈路設計 網(wǎng)絡的覆蓋范圍增大 組網(wǎng)靈活、維護方便 投資成本低、風險小無線 mesh網(wǎng)構建無線城市3v1.0可編輯可修改2. IEEE 802系列協(xié)議簡介IEEEIEEE 是 IEEE 在 1997 年制定的一個 無線局域網(wǎng)標準 ，用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶終端之間的無線接入。為了將其商用，IEEE 新建立了一個子工作組，制定標準化

9、的擴展服務集(ESS)，即專門為 WMN定義了 MAC和 PHY層協(xié)議， WLAN接入點可以像路由器一樣轉發(fā)信息。IEEEIEEE 提供了簡單、低耗能無線連接的標準，由IEEE 工作組為 無線個域網(wǎng)(WPAN)開發(fā)，正發(fā)展成為包括便攜式和移動計算設備的個域網(wǎng)(PAN)或短距離無線網(wǎng)絡的標準。其中， IEEE 標準是為低數(shù)據(jù)速率、長電池壽命和低設備開銷要求的遙測技術制定的。 ZigBee 聯(lián)盟正在制定運行在IEEE 的 MAC和物理層以上的高層協(xié)議。它的網(wǎng)絡層支持多種網(wǎng)絡拓撲結構，如星形、簇形和Mesh。IEEEIEEE 標準定義了 無線 MAN(城域網(wǎng) ) 空中接口規(guī)范，為無線MAN提供“最后

10、一公里”接入。它支持點到多點的連接，無線接入系統(tǒng)覆蓋范圍可達50km，大大延伸了光纖骨干網(wǎng)。IEEEEEE 即移動寬帶無線接入MBWA(Mobile Broadband Wireless Access)工作組成立于 2002 年 12 月，致力于為移動用戶開發(fā)一個標準，支持在3GHz 頻帶可靠地進行高速無線數(shù)據(jù)傳輸。3. IEEE802系列中關于Mesh網(wǎng)絡的標準Mesh 網(wǎng)絡標準1、發(fā)展最早開始于 2003 年 9 月成立的 IEEE Mesh 研究組， 2004 年 7 月成立任務組。由于許多公司早已成立了研究組來推動網(wǎng)絡標準化工作，因此在2005 年中期收到大量提出問題并給出解決方案的提

11、案。經(jīng)過一系列的刪減和合并之后形成兩份提案，即“SEE-Mesh”和“Wi-Mesh”提案，并于 2006 年 1 月形成聯(lián)合提案，從而確定了現(xiàn)在標準草案的基本框架。2006 年 6 月，經(jīng)過無爭議的投票確認后，聯(lián)合提案成為的最初草案draft。經(jīng)過多次非正式的評論決議 （commentresolution），2006 年 11 月形成 draft4v1.0可編輯可修改并進行信件投票（ Letter Ballot ），由于僅有 %支持（低于要求的 75%）而未能通過。在 2008 年 5 月的信件投票中， Draft 僅有 61%支持而再次未能通過。由于草案中許多問題未能取得實質性進展，標準的

12、發(fā)布日期不可預知。2、目標任務組，主要研究支持無線分布式系統(tǒng)(WDS)的協(xié)議，為 WMN定義媒體接入控制 (MAC)層和物理層協(xié)議，以實現(xiàn)WLAN在多個 AP之間通過自配置多跳的方式組網(wǎng)，提高 WLAN的覆蓋范圍。的目標是突破傳統(tǒng)AP功能上的限制， 使之具有 Mesh路由器的功能， 業(yè)務流轉發(fā)給鄰近的AP進行的多跳傳輸。這種方式?jīng)Q定了WMN具有較高的可靠性、較大的伸縮性和較低的投資成本等特點。這樣，在新的WLAN架構中， WLAN的 AP自動形成 WLAN的 WMN骨干網(wǎng)。IEEE Mesh 網(wǎng)絡可以是骨干網(wǎng) Mesh結構，也可以是客戶端 Mesh結構。客戶端 Mesh結構中，所有設備工作在

13、WLAN的 Ad hoc 網(wǎng)絡模式下， WMN通過自動配置實現(xiàn)節(jié)點間的互聯(lián)，擺脫了以往對 AP的依賴。3、需解決問題標準涉及 Mesh拓撲發(fā)現(xiàn)和形成、 Mesh路徑選擇和轉發(fā)、 MAC接入相關機制、信標與同步、 Intra-mesh 擁塞控制、功率控制、交互工作、安全和幀格式等內容。！注：由于草案中許多問題未能取得實質性進展，標準的發(fā)布日期不可預知。Mesh 網(wǎng)絡標準IEEE 提供了簡單、低耗能無線連接的標準， 是 IEEE 工作組針對無線個域網(wǎng)開發(fā)的，正發(fā)展成為包括便攜式和移動計算設備的個域網(wǎng)或短距離無線網(wǎng)絡的標準。該標準定義了 WPAN的物理層（ PHY）和媒體接入控制層（ MAC）。各子

14、工作組定義內容IEEE 子工作組定義內容IEEE藍牙版IEEE藍牙版IEEE與 WPAN的共存IEEE高數(shù)據(jù)速率IEEE低數(shù)據(jù)速率及 ZigBee5v1.0可編輯可修改IEEE網(wǎng)絡（下一代無線因特網(wǎng)技術：無線Mesh網(wǎng)絡方旭明等P23）IEEE 802. 15. 4IEEE 802. 15. 4標準是為低數(shù)據(jù)速率、長電池壽命和低設備開銷要求的遙測技術制定的。 ZigBee 聯(lián)盟正在制定運行在IEEE 802. 15. 4的 MAC和物理層以上的高層協(xié)議。它的網(wǎng)絡層支持多種網(wǎng)絡拓撲結構，如星形、簇形和Mesh。在 Mesh 拓撲中，定義了一個協(xié)調節(jié)點，負責啟動網(wǎng)絡和選擇一些關鍵的網(wǎng)絡參數(shù)。在路由

15、協(xié)議中使用了“請求 - 應答”算法來排除非最佳路徑。 （無線 Mesh 網(wǎng)絡的組網(wǎng)及其相關標準 .pdf 范濤，張燕 數(shù)據(jù)通信）ZigBee 協(xié)議的 Mesh結構中，網(wǎng)絡中的所有無線節(jié)點都相同，可以直接互相通信，每一次網(wǎng)絡都會選擇一條或者多條路由進行多跳傳輸， 將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息傳給中心節(jié)點。 Mesh 網(wǎng)的每個節(jié)點都有多條路徑到達中心節(jié)點，因此它的容故障能力較強， 而且這種多跳系統(tǒng)以多跳代替了單跳的傳輸距離， 減小了源節(jié)點所需要的發(fā)送功率。IEEE 802. 15. 5IEEE 802. 15. 5 目前還在開發(fā)中，定位于 WMN的 MAC層，不需要 ZigBee 或 IP 路由支持。 I

16、EEE 繼承了的一些基本思想， 但完全支持 Mesh結構。在標準中，Mesh網(wǎng)絡被定義為一個個域網(wǎng) (PAN)，有兩種組網(wǎng)方式：全網(wǎng)狀拓撲和部分網(wǎng)狀拓撲。在全網(wǎng)狀拓撲結構中， 每一個節(jié)點直接與其他任何一個節(jié)點相連； 在部分網(wǎng)狀拓撲結構中， 只有部分節(jié)點與其他所有節(jié)點相連， 而其他節(jié)點則只是與交換較多數(shù)據(jù)的節(jié)點相連。 標準主要涉及的問題包括： 碰撞避免的信標調度策略、 路由算法、分布式安全問題、 能效操作模式、 對于網(wǎng)狀節(jié)點和網(wǎng)狀 PAN移動性的支持等。802. 15. 6802. 15. 6 為非官方標準，采用的頻段將是太赫茲級 , 組合了光和無線電技術 , 理論速率每秒達數(shù)太比特。Mesh

17、網(wǎng)絡標準標準定義了 無線城域網(wǎng)空中接口規(guī)范，為無線城域網(wǎng) (WMAN)提供“最后一公里”接入，是一種點對多點技術。鑒于無線 Mesh 網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，標準工作組將Mesh 結構納入最近推出的 e 標準中。 無線 Mesh網(wǎng)絡是對標準中的點到多點 (P2MP)網(wǎng)絡結構的補充。網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都與周圍鄰居節(jié)點形成多條鏈路，并且可以選擇其中的一條鏈路，用來傳輸來自本節(jié)點或其他節(jié)點的信息。 這樣，連接斷開的可能性要遠低于6v1.0可編輯可修改P2MP模式。同時，隨著節(jié)點數(shù)的增加， Mesh 網(wǎng)絡的健壯性加強， 覆蓋范圍擴大。IEEE 802. 16 協(xié)議標準草案中雖然有對Mesh的支持，但仍然存在以

18、下問題 ： 由于中心調度信息結構僅支持大約 100 個用戶，所以 IEEE 802. 16 Mesh 的可升級性受到限制； IEEE802. 16 Mesh 是基于無連接的 MAC，其實時業(yè)務的 QoS難以保證； 假定兩跳以外的節(jié)點之間沒有干擾，則 IEEE 802. 16 Mesh 存在隱藏終端沖突； IEEE802. 16 Mesh 的 MAC協(xié)議存在鏈路選擇、同步、功率和數(shù)據(jù)速率的平衡，以及路由和 MAC相互依賴等問題。80216Mesh網(wǎng)絡在安全性方面還有很多需要改進的地方，關鍵問題在于網(wǎng)絡配置信息在傳輸過程中未經(jīng)加密，可以被截獲、篡改、偽造。要想較好地解決80216Mesh網(wǎng)絡的安全

19、性問題。需要解決配置信息加密、節(jié)點之間雙向認證以及 Oss 的安全分發(fā)等問題。在提高安全性的同時， 不可避免地帶來傳輸效率的降低。因此還需要構建靈活、完善的分級安全體制來兼顧安全和效率。Mesh 網(wǎng)絡標準，即移動寬帶無線接入 (MBWA)工作組，主要研究為移動用戶開發(fā)的標準。填補了當前的低移動性高數(shù)據(jù)速率與蜂窩網(wǎng)高移動性低數(shù)據(jù)速率之間的性能空間。網(wǎng)絡是一個基于純IP 的網(wǎng)絡。在室內、外環(huán)境中，均支持WMN結構。在這種網(wǎng)絡結構中，移動節(jié)點之間可以直接或間接通信，避免“三角路由”的出現(xiàn)，改善移動網(wǎng)絡性能， 同時能迅速地接入主干網(wǎng)絡， 為移動用戶提供快捷準確的服務。問題：802. 20 是一個全新的

20、技術標準 , 有很多具體的技術問題有待解決，而且它同現(xiàn)在的移動通信網(wǎng)絡不兼容，利用它實現(xiàn)通信需要有巨大的投入。資料較少IEEE802系列無線 mesh網(wǎng)絡標準比較內容頻帶5GHz902928MHz266GHz</2400物理層標準b/g覆蓋范圍幾百米10m以內5km約 15km，視情況對象WLANPANMANMBWA7v1.0可編輯可修改Mesh網(wǎng)絡結構基礎設施，終端設備樹型，微微網(wǎng)PMP結構，結合基于回程的 WiMAX的mesh結構Mesh路由協(xié)議混合無線網(wǎng)狀網(wǎng)協(xié)樹路由， mesh路由路由集 中調 度和議 HWMP，無線感知路由分布式調度優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由協(xié)議 RA-OLSR4.選擇 Z

21、igBee 走進 mesh利用現(xiàn)有的 ZigBee 協(xié)議棧，組 mesh網(wǎng)絡，實現(xiàn)網(wǎng)絡的自組網(wǎng)和自路由。ZigBee 簡介ZigBee 是一種無線網(wǎng)絡協(xié)定，主要由 ZigBee Alliance 制定，底層是采用 IEEE 標準規(guī)范的媒體存取層與實體層。Zigbee 是基于標準的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議。 根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。 其特點是近距離、 低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本 、大網(wǎng)絡容量、高可靠性。主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。簡而言之， ZigBee 就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術。技術特點ZigBee 是

22、一種無線連接，可工作在 ( 全球流行 ) 、868MHz(歐洲流行 ) 和 915 MHz(美國流行 )3 個頻段上，分別具有最高 250kbit/s 、20kbit/s 和 40kbit/s 的傳輸速率，它的傳輸距離在 10-75m 的范圍內，但可以繼續(xù)增加。作為一種無線通信技術， ZigBee 具有如下特點：低功耗：由于 ZigBee 的傳輸速率低 ，發(fā)射功率僅為 1mW，而且采用了 休眠模式，功耗低，因此 ZigBee 設備非常省電。據(jù)估算， ZigBee 設備僅靠兩節(jié) 5 號電池就可以維持長達 6 個月到 2 年左右的使用時間 , 這是其它無線設備望塵莫及的。成本低：ZigBee 模塊

23、的初始成本在 6 美元左右，估計很快就能降到美元，并且 ZigBee 協(xié)議是免專利費的。低成本對于 ZigBee 也是一個關鍵的因素。 時延短：通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短，典型的搜索設備時延 30ms，休眠激活的時延是 15ms，活動設備信道接入的時延為 15ms。因此 ZigBee 技術適用于對時延要求苛刻的無線控制 ( 如工業(yè)控制場合等 )8v1.0可編輯可修改應用。網(wǎng)絡容量大 ：一個星型結構的 Zigbee 網(wǎng)絡最多可以容納 254 個從設備和一個主設備，一個區(qū)域內可以同時存在最多 100 個 ZigBee 網(wǎng)絡，而且網(wǎng)絡組成靈活?？煽浚翰扇×伺鲎脖苊獠呗?，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突。 MAC層采用了完全確認的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認信息。如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進行重發(fā)。安全：ZigBee 提供了基于循環(huán)冗余校驗 (CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能 ，支持鑒權和認證，采用了 AES-128的加密算法 ，各個應用可以靈活確定其安全屬性。ZigBee 的優(yōu)點： 終端節(jié)點非常省電 Cluster-Tree 拓撲結構提供非常有效的路由 支持大規(guī)模大組網(wǎng) ZigBee 是一個業(yè)界的標準，不同廠家的設備可進行通信多家公司提供了zigbee 協(xié)議棧目前市場上主要 ZigB