目前存在3种公开的协议版本:ZigBee-2004,ZigBee-2006和ZigBee-2007(又称ZigBee PRO).各协议版本之间的比较如表2.1所示。
表2.1 ZigBee各协议版本的比较
协议版本 ZigBee-2004 ZigBee-2006 ZigBee-2007(ZigBee PRO)
发布时间 2005年6月 2007年1月 2008年1月
特征 8位簇标识;KVP/MSG通信格式;协调器绑定;多种安全模式;数据包≤128字节;分布式地址分配机制和树状路由;容错路由算法
16位簇标识;移除了KVP通信格式;增加ZCL库、多播、群设备、无线配置(OTA)
在ZigBee-2006版本基础上,新增了频率跳变、分割/重组、随机地址分配、多对一/源节点路由、安全层的改进;移除了分布式地址分配机制和树状
路由兼容性
原始ZigBee版本 不需与ZigBee-2004兼容 与ZigBee-2006兼容;不需与ZigBee-2004兼容
应用配置
家庭灯光配置 商务楼自动化、工业系统监控、家庭自动化 商务楼自动化、工业系统监控、家庭自动化
从表2.1可以看出,2006版本相较于2004版本,主要新增了ZigBee事务库(ZigBeeclusterlibrary,ZCL)与组播(multicat)的功能,并移除KVP(keyvaluepair)的讯息格式,同时也新增元件组合(groupdevices)的功能,可以将多个元件进行组合,允许单独的元件从属于某个群组。比如在家中用一个按钮控制多个电灯的开关.。
2006版本也具备容易文护(easy maintenance)的特性,可防止在网路上单点失效,通过简单的处理过程将一个设备的资料转存到邻近设备上,同时加强了目标广播应用(trgeted broadcasts),可针对设备的具体类型(例如路由器、唤醒或是睡眠状态的设备等)进行指定,此特性可以减少对RAM的要求,因此降低ZigBee产品元件总体成本。此外,2006版本也新增无线配置(over the air,OTA Setup)的功能,使用者可直接通过OTA来动态即时更新元件固件,取代目前需将安置好的ZigBee元件拆卸下来使用ICE或是RS-232等有线工具下载烧写新固件的做法。
ZigBee PRO特性比较复杂,某些新增功能如频率跳变、分割/重组等可在协议栈之上的应用程序中实现,而其它的一些功能如随机地址分配、高安全模式等是以网络通信开销增加和通信延迟变长为代价的。ZigBee-2006版本应用最为广泛,在某些需要集中式控制和节点很少移动或几乎不移动的应用中,使用树状路由会比较合适。因为树状路由不需要路由发现和路由文护的过程,减少了控制包的发送,而在无线通信环境中,发送次数的降低意着节点功耗的降低,也意着整个网络的生命周期的延长。所以在地址分配策略中没有采取随机地址分配策略,而仍采用分布式地址分配机制。这样可以采用AODVjr路由和树状路由相结合的路由策略,以适应多种应用环境.但这种地址分配方式要求用户对最终的网络事先进行规划,需要有一定的可预见性。在协议栈以后的扩展中可以考虑使用ZigBee PRO中的随机地址分配策略和路由策略。
2.4 Z-stack协议栈
2007年1月,TI公司宣布推出ZigBee协议栈(Z-Stack),并于2007年4月提供免费下载版本V1.4.1。Z-Stack达到ZigBee测试机构德国莱茵集团(TUV Rheinland)评定的ZigBee联盟参考平台(Golden Unit)水平,目前已为全球众多ZigBee开发商所广泛采用。
Z-Stack协议栈是基于一个轮转查询式操作系统的[4]。整个Z-Stack采用分层的软件结构,硬件抽象层(HAL)提供各种硬件模块的驱动,包括定时器Timer,通用I/O口GPIO,通用异步收发传输器UART,模数转换ADC的应用程序接口API,提供各种服务的扩展集。操作系统抽象层OSAL实现了一个易用的操作系统平台,通过时间片轮转函数实现任务调度,提供多任务处理机制。用户可以调用OSAL提供的相关API进行多任务编程,将自己的应用程序作为一个独立的任务来实现。Z-Stack的main函数在Zmain.c中,总体上来说,它一共做了两件工作,一个是系统初始化,即有启动代码来初始化硬件系统和软件架构需要的各个模块,另一个作用就是开始执行操作系统实体。如图2.4所示。整个Z-Stack协议栈结构如图2.5所示。
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