ZigBee网络有三种主要的拓扑结构:星型、树型和网状。每种结构都有其独特的优势和适用场景。
**星型拓扑**是最简单的一种,包括一个中央协调器节点和多个终端节点。每个终端节点只能与协调器节点通信,节点间的通信需要通过协调器进行转发。这种结构的优势在于简单和低功耗,但缺点是数据传输途径单一,协调器节点可能成为网络的瓶颈。
**树型拓扑**则更加复杂。它包括协调器节点、路由器节点和终端节点。协调器和路由器可以连接多个子节点,形成树状结构。这种结构支持多级通信,即信息可以从子节点传递到父节点,再传递到目标节点。树型拓扑的缺点是,尽管它支持多级通信,但信息传递的路径仍然单一,并且这个过程对应用层是透明的。
**网状拓扑(Mesh)**是ZigBee最复杂也是最灵活的拓扑结构。它包括协调器节点、路由器节点和终端节点,并且允许路由器节点之间直接通信。这种结构支持多路径通信,即信息可以通过不同的路径到达目的地。这使得网状拓扑在遇到单个路由故障时,能够自动切换到其他路径,保证网络的稳定性和可靠性。此外,网状拓扑还支持“多级跳”通信,即信息可以通过多个中间节点到达目的地,这使得网状拓扑能够覆盖更大的范围,构建更复杂的网络。
ZigBee技术的优势不仅体现在其网络拓扑结构的多样性上,还体现在其协议栈的灵活性上。开发者可以根据实际需求,选择合适的协议层进行开发。例如,星型网络拓扑的实现不需要使用ZigBee的网络层协议,因为IEEE 802.15.4协议层已经在其基础上实现。而树型和网状拓扑则需要使用ZigBee的网络层协议,以便支持多级通信和多路径通信。
总的来说,ZigBee技术是一种高效、灵活、可靠的无线网络技术,它在物联网领域有着广泛的应用。无论是星型、树型还是网状拓扑,ZigBee都能提供合适的解决方案,帮助开发者构建稳定、高效的无线网络。
ZigBee作为一种短距离、低功耗、低数据传输速率的无线网络技术,它是介于无线标记技术和蓝牙技术之间的技术方案。
ZigBee之所以能在传感器网络等领域应用中被广泛应用,这得益于它强大的组网能力,可以形成星型网、树型网和网状网等三种ZigBee网络,可以根据实际的开发项目需要来选择适合的ZigBee网络结构进行组网,这三种ZigBee网络结构也各有千秋。
01
星形拓扑
星形拓扑是其三种拓扑结构中最为简单的一个拓扑形式,它包含一个Co-ordiNATor(中央协调器) 节点和多个End Device(终端)节点。每一个End Device (终端)节点只能和 Co-ordinator (协调器)节点进行链接通信,不能再链接其他End Device (终端)节点。如果需要在两个 End Device (终端)节点之间进行互相的通信必须得通过链接Co-ordinator (协调器)节点才能进行信息的接收、转发。
这种拓扑形式具有一个缺点:节点之间的数据传输途径有且只有一条唯一的路由。Co-ordinator(协调器)节点的状态有可能成为整个网络的影响点。
星形网络拓扑实现的组网不需要使用 ZigBee 的网络层协议,因为本身IEEE 802.15.4的协议层就已经是在星形拓扑形式的基础上实现的,但是这增加开发者在应用层更多的工作,包括需要自己进行处理信息的接收、转发等工作。
02
树形拓扑
树形拓扑包括一个Co-ordinator(协调器)节点以及多个的 Router(路由器) 和 End Device(终端)节点。Co-ordinator (协调器)连接多个router(路由)和 End Device(终端)节点, 其子节点的 Router(路由)也可以连接多个Router(路由)和End Device(终端)节点,通过这样子进行重复叠加多个层级形成树状网。树形拓扑结构如图:
需要注意的是:
Co-ordinator (协调器)节点和 Router (路由)节点可以由多个连接的子节点。但End Device(终端)节点不能再连接其他子节点。有同一个父节点(协调器或路由)的节点之间可以称为兄弟节点。有同一个祖父节点(协调器或路由)的节点之间可以称为堂兄弟节点。
树状拓扑中的通信规则:
每一个路由节点都只能和他的父节点和子节点之间进行通信。
如果需要从节点与节点之间需要发送数据,那信息就会沿着树的路由往上上传递到最近的一个祖先节点后,再往下传递到目标节点。
树形拓扑的缺点:信息有且只有唯一的一条路由通道。而且信息的传递路由是通过协议栈层进行处理的,整个的通信路由过程对于应用层来说是相对完全透明的。
03
Mesh拓扑(网状拓扑)
Mesh拓扑包含一个Co-ordinator(协调器)节点和多个Router(路由)节点和End Device(终端)节点。Mesh网络拓扑形式和树形拓扑大致相同;但是基于树状结构来说,网状网络拓扑是具有更灵活的通信路由规则的拓扑形式,在可能的情况下,路由节点之间是可以进行直接通信的。
这种路由机制使得节点间的信息通信变得更加的有效率,而且这也意味当通信时一个路由路径中出现了问题,信息也可以沿着其他的路由自动进行传输。Mesh网状拓扑的示意图如下所示:
Mesh 网状网络拓扑结构的网络具有非常强大的功能,网络可以通过“多级跳”的方式来进行通信;而且Mesh 网状网络拓扑结构还可以组成非常复杂的网络;其组成的网络还具备自组织、自愈的功能。
星型和树型网络都比较适合点对多点且传输距离较近的应用。