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当前位置: 首页 > 新闻频道 > 应用案例 > Zigbee协议结构你了解吗?Zigbee在仓储物流中的应用
Zigbee协议结构你了解吗?Zigbee在仓储物流中的应用
来源:中国数控机床网   发表时间:2021/3/17 21:05:00  浏览次数:
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Zigbee作为通信协议,被广泛应用于各种系统之中。对于Zigbee协议,大家大都有所耳闻。为增进大家对Zigbee的了解,本文将基于两点介绍Zigbee:1.Zigbee在仓储物流中的应用,2.Zigbee协议的结构。如果你对Zigbee具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。

 

一、Zigbee在仓储物流系统中的实践应用

随着仓储物流系统的推广,对于无限数据传输系统的应用需求呈现出不断攀升的趋势,于此期间,特别对无线通信技术提出了高效、低成本的要求,所以,ZigBee无线通信技术凭借其安全可靠、多路径路由方式等特征,尤为适用于仓储物流系统中。对于ZigBee无线通信技术在仓储物流系统中的实践应用,具体而言:其一,对现场车辆的调度安排。因为车辆与控制台相互间的联系尤为重要,而常规无线通信协议难以确保可在仓储物流此类应用环境中的传输距离,所以可引入ZigBee无线通信技术以实现对该部分问题的有效解决。其二,可将网状ZigBee无线通信技术网络结构应用于仓储物流中,依托数据接力、动态路由等途径,切实保证全面系统通信的可靠性、高效性。其三,对于仓储物流中的车辆而言,它们的总是要进行不断的移动,而常规无线通信协议在找寻最佳路径时总是会表现出灵活性不足的问题,而通过对ZigBee无线通信技术的应用,凭借其网络拓扑结构可满足信息传输路径不断转变的需求,并可灵活提供一条理想的传输路径以确保通信的质量。所以,依托设置科学适用的ZigBee节点,可促进全面物流仓储系统的健康稳定运行。

二、Zigbee协议的结构

ZigBee 协议属于高级通信协议,是基于上世界的IEEE协会制定的802协议,主要约束了网路的无线协议、通讯协议、安全协议和应用需求等方面的标准,其有效转播速率可以达到300Kbps (千比特率)。 和计算机通信的模式类似,ZigBee的网络协议是分层结构,自下而上主要由五层结构构成,其中包括用户层,ZigBee联盟和 IEEE802.15.4协议。

Zigbee的结构分为4层:分别是物理层,MAC层,网络/安全层和应用/支持层。 其中应用/支持层与网络/安全层由Zigbee联盟定义,而MAC层和物理层由IEE802.15.4协议定义,以下为各层在Zigbee结构中的作用:

1. PHY 层-硬件层

在 ZigBee 无线网络中,PHY 层位于协议层的最底层,是距离硬件最近的层,它直接控制并与无线收发器通信。PHY 层负责激活发送或接受数据包的无线设备。PHY 层还选择信道的频率并确保该频道当前没有被任何一个其他网络中的设备所使用。

作用:启动和禁用射频收发器、传输和接收数据包、选择信道频率、执行能量检测、CCA、产生LQI。

2. MAC 层-介质访问控制层

MAC 层为 PHY 层和 NWK 层提供了接口,它负责产生信标和为信标(beacon-enabled 网络)同步设备,MAC 层还提供建立连接和解除连接的服务。

作用:如果是协调器可以产生信标、使用信标,同步执行CSMA-CA、处理GTS,在两个对等MAC实体之间(不同设备)提供可靠的链接、PAN关联和接触关联的服务、安全支持。

3. NWK 层-网络层功能

NWK 层接口负责管理网络形成和路径选择。路径选择就是选择将信息转发到目标设备的路径。ZigBee coordinator 和 router 负责发现和维护网络中的路径,ZigBee 终端设备不能执行发现路径。ZigBee coordinator 或者 router 将代表终端执行路径发现,ZigBee coordinator 的 NWK 层负责建立一个新的网络和选择网络拓扑(树型,星型,或网状网络拓扑),ZigBee coordinator 还为网络中的设备分配网络地址。

作用:配置一个新的设备,例如,把新的设备配置成zigbee协调器,或者尝试加入一个已经存在的网络、启动新的网络、加入或者离开一个网络、执行网络安全、路由信息帧到它们的目的地。(协调器或者路由器)、发现和维护设备间的路由、发现单跳邻居,并存储它们的信息(单跳设备不需要中继服务)、分配地址给假如网络的设备(协调器或路由器)

4. APL 层-应用层

APL 层是 ZigBee 无线网络中的最高协议层并且管理应用对象。生产商开发应用对象来为各种应用定制一款设备,在 ZigBee 设备中,应用对象控制和管理协议层,单个的设备中最多可以有 240 个应用对象。

在开发一个应用时,ZigBee 标准提供了使用应用框架的选择。应用框架是一系列关于特定应用消息格式和处理动作的协议。使用应用框架可以使不同供应商开发的同一款应用的产品之间有更好的互操作性。

包括APS应用支持子层、ZDO设备对象、AF应用框架。

APS:保存绑定表、在相互绑定设备之间传送消息、管理组地址、映射64位IEEE地址到16位网络短地址、提供可靠数据传输

ZDO:定义网络角色(协调器,路由器或终端设备)、发现网络中的设备及其应用,初始化或响应绑定请求、执行安全相关任务

AF:应用对象运行的环境、一些缩写的解释、CCA 空闲信道评估、LQI 链路质量指标、CSMA-CA 避免冲突的载波侦听多路访问、GTS 确定时隙、PAN 个人局域网

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