物联网|无线传感器网络|IEEE 802.15.4|ZigBee|CC2530|Z-Stack

物联网

定义是：通过射频识别（ RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

无线传感器网络（WSN）

无线传感器网络(Wireless Sensor Network)
定义是：大规模，无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络

实现

可以采用 ZigBee 技术、蓝牙、 Wi-Fi 和红外等技术

协议栈

指网络中各层协议的总和，其形象的反映了一个网络中文件传输的过程：由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议
使用最广泛的是英特网协议栈

IEEE 802.15.4

是一个低速率无线个人局域网(Low Rate WirelessPersonalArea Networks，LR-WPAN)标准。
(IEEE,Institute ofElectrical and Electronics Engineers = 电气及电子工程师学会)

内容:

定义了物理层(PHY)和介质访问控制层(MAC)

特点

1. 实现 250kb/s， 40kb/s， 20kb/s 三种传输速率
2. 支持星型或者点对点两种网络拓扑结构
3. 具有 16 位短地址或者 64 位扩展地址
4. 用于可靠传输的全应答协议
5. 低功耗
6. 能量检测(Energy Detection， ED)
7. 在 2450MHz 频带内定义了 16 个通道；在 915MHz 频带内定义了 10 个道；在 868MHz 频带内定义了 1 个通道
8. …

ZigBee 协议

1. 规范使用了 IEEE 802.15.4 定义的物理层（PHY）和（媒体介质访问层MAC）。

   1. PHY定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口提供物理层数据服务和物理层管理服务
   2. MAC负责处理所有的物理无线信道访问，并产生网络信号、同步信号；支持PAN连接和分离，提供两个对等MAC实体之间可靠的链路。

2. 在此基础上定义了网络层（ NWK，network layer）和应用层（ APL，application layer）架构。

   1. （协议栈核心部分）主要实现节点加入或离开网络、接收或抛弃其他节点、路由查找及传送数据等功能

体系结构组成

1. 由称为层的各模块
2. 每一层为其上层提供特定的服务
3. ZigBee 无线网络协议层
   

相关协议术语

1. 簇 （ cluster）：多个属性的汇集形成了簇，簇是属性的集合，每个簇也拥有一个唯一的ID
2. 属性（attribute）：设备之间通信的每一种数据像开关的状态或温度计值等皆可称为属性。每个属性可得到唯一的ID，它们都用结构体来描述。
3. 描述符（Descriptor）：一个设备(device)可以有240个端点（endpoint1~endpoint240），每一个端点，必须有一个端点描述符endPointDesc，端点描述符里包括一个简单描述符SimpleDescriptionFormat，它们都用结构体来描述。
4. 绑定（binding）：通过使用ClusterID为不同设备上的端点建立一个逻辑上的连接
5. 应用程序框架（AF）：

设备类型(Device Types)

ZigBee网络中存在三种逻辑设备类型:

1. Coordinator( 协 调 器 )
2. Router( 路 由 器 )
3. End-Device(终端设备)

ZigBee 网络由一个 Coordinator 以及多个 Router 和多个 End_Device 组成

在 ZStack-CC2530-2.3.1-1.4.0 中一个设备的类型通常在编译的时候通过编译选项确定

Coordinator功能:

1. 负责启动整个网络
2. 也可以用来协助建立网络中安全层和应用层的绑定(bindings)

是网络的第一个设备

CC2530

是一款支持ZigBee协议的芯片，其特点：
1. 101dB 的链路质量
2. 优秀的接收器灵敏度和健壮的抗干扰性
3. 四种供电模式
4. 多种闪存尺寸
5. 以及一套广泛的外设集
1. 2 个 USART
2. 12 位 ADC
3. 21 个通用 GPIO
4. …

Z-Stack

1. 是一个ZigBee 协议栈
2. 在 2007 年 4 月由德州仪器推出

特点

1. 支持多种平台
2. 包含了网状网络拓扑的几近于全功能的协议栈
3. 配合 OSAL 完成整个协议栈的运行

注意

ZigBee 协议还有:msstatePAN 协议栈， freakz 协议栈,而且是全部真正的开源