ZigBee定位系统与网络拓扑

ZigBee协议中定义了三种拓扑结构,分别是星型结构、树型结构和网状结构。结构如图所示:

1. 星型结构

以协调器为中心,所有终端设备只与协调器进行通信,终端与终端之间无法通信,需要通过协调器作为中介进行转发消息。

在ZigBee定位网络中,当盲节点可以独立运行而不需要中间节点进行位置显示,并且参考节点不需要有用于管理的中间节点时,可以使用这种拓扑结构。这是最简单的应用场景,适用于比较小的系统中。

2. 树形结构

若干个叶节点设备(终端设备)连接在一个全功能节点(FFD)(路由器)上形成一个簇,若干个簇再连接形成一个树,根是协调器。树形拓扑网络中大部分节点是全功能节点(FFD),半功能节点(RFD)只能作为叶节点处于树枝的末端。因此树形网络是利用路由器对星型网络的扩充。

另外,从技术的观点来看树形拓扑是可以实现网络范围内“多跳”信息服务的最简单的拓扑结构。树形拓扑保持了星型拓扑的简单性:比较低的存储要求和很少的上层路由信息,因此成本也比较低。但是,树形结构的稳定性较差,因为在信息源和目的之间有且仅有一条传输路径,一旦这条路径上的任何一个节点出现故障,那么消息便无法顺利送达。

在ZigBee定位网络中,应用起来就是叶节点作为终端节点起着参考节点(已知位置的节点)的作用;叶节点的父节点,即路由器作为盲节点,与参考节点传递消息并将位置情况等信息发送给协调器。

3.网状结构

网状结构具有很高的环境适应能力,稳定性较强。在网状结构中,各个节点都是平等的,都具有路由能力,可以跟有效通信半径内 的所有节点直接通信。网内的所有节点都可以访问到网内的其他节点,但是路由器和协调器的无线通信模块必须一直处于接收状态,所以节点功耗比较大。

网状结构是一种高可靠性网络,具有“自恢复”能力,它可为传输的数据包提供多条路径,一旦某条路径出现故障,则可以提供其他路径作为选择,实现起来也比树形网络复杂一些。同时,也正是因为两个节点之间存在多条路径,它也是一种“高冗余”网络。

在ZigBee定位网络中,它可以实现更大范围的定位功能,可能会需要将几个网络连接起来,在中间需要使用协调器网关将几个网络连接在一起。另外,不管是参考节点还是盲节点,它们都是全功能节点(FFD)。

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