为何zigbee应用如此广泛 zigbee拓扑结构分析
在萬物互聯的背景下,zigbee網絡應用越加廣泛,zigbee技術具有強大的組網能力。zigbee作爲一種短距離、低功耗、低數據傳輸速率的無線網絡技術,它是介于無線標記技術和藍牙之間的技術方案,在傳感器網絡等領域應用非常廣泛。可以形成星型、樹型和網狀網,這三種zigbee網絡結構各有各的優勢,可以根據實際項目需要來選擇合適的zigbee網絡結構。
星形拓扑是最简单的一种拓扑形式,他包含一个Co-ordinator(协调者) 节点和一系列的 End Device(终端)节点。每一个End Device 节点只能和 Co-ordinator 节点进行通讯。如果需要在两个 End Device 节点之间进行通讯必须通过Co-ordinator 节点进行信息的转发。
这种拓扑形式的缺点是节点之间的数据路由只有唯一的一个路径。Co-ordinator(协调者)有可能成为整个网络的瓶颈。实现星形网络拓扑不需要使用 zigbee 的网络层协议,因为本身IEEE 802.15.4的协议层就已经实现了星形拓扑形式,但是这需要开发者在应用层作更多的工作,包括自己处理信息的转发。
树形拓扑包括一个Co-ordinator(协调者)以及一系列的 Router(路由器) 和 End Device(终端)节点。Co-ordinator 连接一系列的 Router 和 End Device, 他的子节点的 Router也可以连接一系列的 Router 和End Device. 这样可以重复多个层级。树形拓扑的结构如下图所示:
需要注意的是:
Co-ordinator 和 Router 节点可以包含自己的子节点。
End Device 不能有自己的子节点。
有同一個父節點的節點之間稱爲兄弟節點
有同一個祖父節點的節點之間稱爲堂兄弟節點
樹形拓撲中的通訊規則:
每一個節點都只能和他的父節點和子節點之間通訊。
如果需要從一個節點向另一個節點發送數據,那麽信息將沿著樹的路徑向上傳遞到最近的祖先節點然後再向下傳遞到目標節點。
這種拓撲方式的缺點就是信息只有唯一的路由通道。另外信息的路由是由協議棧層處理的,整個的路由過程對于應用層是完全透明的。
Mesh拓扑(网状拓扑)包含一个Co-ordinator和一系列的Router 和End Device。这种网络拓扑形式和树形拓扑相同;请参考上面所提到的树形网络拓扑。但是,网状网络拓扑具有更加灵活的信息路由规则,在可能的情况下,路由节点之间可以直接的通讯。这种路由机制使得信息的通讯变得更有效率,而且意味这一旦一个路由路径出现了问题,信息可以自动的沿着其他的路由路径进行传输。 网状拓扑的示意图如下所示:
通常在支持網狀網絡的實現上,網絡層會提供相應的路由探索功能,這一特性使得網絡層可以找到信息傳輸的最優化的路徑。需要注意的是,以上所提到的特性都是由網絡層來實現,應用層不需要進行任何的參與。
MESH 网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能,网络可以通过“多级跳”的方式来通信;该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络;网络还具备自组织、自愈功能;
星型和族樹型網絡適合點多多點、距離相對較近的應用。