上期我們分享了ZigBee協(xié)議棧的結構和層級，本期我們來講解ZigBee設備的類型及其功能、ZigBee網(wǎng)絡拓撲規(guī)劃、ZigBee應用層功能和協(xié)議以及ZigBee安全性中的ZigBee設備類型及其功能。
Zigbee設備類型主要分為三種，分別是協(xié)調(diào)器、路由器以及終端。
協(xié)調(diào)器是Zigbee網(wǎng)絡的核心組件，負責創(chuàng)建和初始化新的Zigbee網(wǎng)絡。Zigbee網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器具有最高的權限，并且始終處于活動狀態(tài)。協(xié)調(diào)器的職責包括：
1、發(fā)起并管理網(wǎng)絡的建立過程并分配網(wǎng)絡地址給新加入的設備。
2、維護網(wǎng)絡的安全性和穩(wěn)定性。
3、提供與其他無線標準如Wi-Fi或以太網(wǎng)等上層網(wǎng)絡的橋接功能。
其次，路由器節(jié)點在Zigbee網(wǎng)絡中承擔數(shù)據(jù)轉發(fā)的角色，它們不僅能夠發(fā)送和接收信息，還能作為中間節(jié)點傳遞其他設備的數(shù)據(jù)包。主要負責擴展網(wǎng)絡覆蓋范圍，通過多跳通信方式將消息路由到目標節(jié)點或者其他的路由器，能夠輔助協(xié)調(diào)器管理網(wǎng)絡，允許其他設備加入或離開網(wǎng)絡，并分配地址。還能記錄與之直接連接的設備的狀態(tài)，以便進行有效的路由選擇。
終端設備通常是網(wǎng)絡中的葉子節(jié)點，它們主要用于收集數(shù)據(jù)或控制外部環(huán)境，例如傳感器或執(zhí)行器。終端只能與父節(jié)點（可能是協(xié)調(diào)器或路由器）通信，不能直接與其他終端設備通信（除非網(wǎng)絡中有路由功能支持）并且大部分時間處于休眠狀態(tài)，只在需要發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時喚醒，存儲資源和計算能力相對較弱。
我們再來說一說Zigbee網(wǎng)絡的范圍和擴展性。由于Zigbee網(wǎng)絡的物理范圍受限于其使用的頻段、發(fā)射功率以及設備之間的信號衰減情況。在理想條件下，室內(nèi)環(huán)境中單跳距離可以達到幾十米至幾百米，室外開闊地則可更遠。在實際運用中可能需要覆蓋較大范圍，因此ZigBee網(wǎng)絡可以通過增加路由器節(jié)點來擴大覆蓋面積和容納更多設備。每增加一個路由器，理論上都可以進一步擴展網(wǎng)絡邊緣，并允許更多的終端設備接入。實現(xiàn)設備的加入、路由和離網(wǎng)等功能。
首先協(xié)調(diào)器啟動網(wǎng)絡建立過程，設定網(wǎng)絡ID（PAN ID）、通道、網(wǎng)絡密鑰等參數(shù)，通過廣播“Beacon”幀宣告網(wǎng)絡的存在，并開啟一段時間的“Permit Joining”模式，允許其他設備加入網(wǎng)絡。終端設備會在所有信道上搜索協(xié)調(diào)器發(fā)送的Beacon幀，當搜索到來自協(xié)調(diào)器的Beacon幀后，會向相應的協(xié)調(diào)器發(fā)送Association Request幀來請求加入網(wǎng)絡。這個請求通常包含想要加入的網(wǎng)絡的標識信息（如PAN ID）以及設備希望獲得的網(wǎng)絡地址。當協(xié)調(diào)器接收到來自終端的Association Request幀后，進行一系列的安全驗證，并在認證成功后給終端設備分配一個“網(wǎng)絡唯一地址”并通過Association Response幀告訴終端設備“入網(wǎng)認證成功，你可以和網(wǎng)絡中的設備進行通信了”。
ZigBee協(xié)議還允許同一網(wǎng)絡中進行數(shù)據(jù)包的路由，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠距離傳輸。在傳輸數(shù)據(jù)時，節(jié)點首先檢查目標設備是否在直接通信范圍內(nèi)（一跳可達）。如果是，則直接發(fā)送數(shù)據(jù)；否則就查詢其本地路由表，尋找通往目標設備的最佳路徑，當路由節(jié)點收到RREP信息時，路由節(jié)點將數(shù)據(jù)轉發(fā)給下一跳設備。每跳設備都將重復這個過程，直到數(shù)據(jù)抵達目標設備。有入網(wǎng)就需要離網(wǎng)，當設備決定離開網(wǎng)絡時，會向會向其父節(jié)點（通常是路由器或協(xié)調(diào)器）發(fā)送離開網(wǎng)絡的命令。父節(jié)點接收到離網(wǎng)請求并進行處理后，會向該設備發(fā)送一個確認消息，確認其即將離開網(wǎng)絡。父節(jié)點在確認設備離網(wǎng)后，會釋放該設備在網(wǎng)絡中的地址，并更新其路由表，刪除與該設備相關的路由信息。如果離網(wǎng)的是路由器設備，其相連的子節(jié)點需要重新尋址和選擇新的父節(jié)點。
在完成上述步驟后，設備正式脫離網(wǎng)絡，停止與網(wǎng)絡中的其他設備通信，并可能進入休眠模式以節(jié)省電量。離網(wǎng)動作完成后，網(wǎng)絡管理層（如網(wǎng)絡服務器）會獲知設備離網(wǎng)的情況，并據(jù)此更新其維護的網(wǎng)絡狀態(tài)信息，同時向上層應用通知設備已經(jīng)離網(wǎng)。
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