基于Arduino的物联网技术与应用 课件 第3章 ZigBee通信技术

3.1ZigBee技术概述

3.2ZigBee协议栈3.3ZigBee网络的拓扑结构3.4ZigBee网络的路由协议3.5ZigBee网络的组建第3章ZigBee通信技术ZigBee是什么？ZigBee有什么？ZigBee能干什么？应用特点形成3.1ZigBee技术概述ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术。ZigBee技术主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据的传输应用。3.1.1ZigBee技术的形成、发展ZigBee名称的由来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式；蜜蜂通过跳Zig-Zag形状的舞蹈来分享新发现的食物源位置、距离和方向等资讯。3.1ZigBee技术概述ZigBee的定义基于IEEE802.15.4协议；一种无线自组网技术标准；由ZigBee联盟制定。

ZigBee联盟成立于2001年9月；成员为半导体厂商、无线IP供应商、OEM厂商及终端用户等；目前拥有400多个成员。3.1.1ZigBee技术的形成、发展3.1ZigBee技术概述2001年

8月ZigBee联盟成立2004年12月1.0标准敲定(ZigBee2004)2005年9月公布1.0标准并提供下载2006年12月进行标准修订，推出1.1版(ZigBee2006)2007年

10月完成再次修订(ZigBee2007/PRO)2000年

12月成立工作小组起IEEE802.15.4标准3.1.1ZigBee

技术的形成、发展3.1ZigBee技术概述20～250kbps的较低速率，分别提供250kbps(2.4GHz)、40kbps(915MHz)和20kbps(868MHz)的原始数据吞吐率。最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。发射功率仅为1mW，而且采用了休眠模式,功耗低；ZigBee模块的初始成本；协议简单，免专利费。基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证,采用了AES-128的加密算法；采取了碰撞避免策略；完全确认的数据传输模式。响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms。传输速率低速度快、时延短网络容量大安全、可靠低功耗、低成本特点3.1.2ZigBee技术的特点3.1ZigBee技术概述《物联网新型基础设施建设指南》重点要求：设备层：2025年前物联网终端功耗降低30%推广太阳能/振动能等自供电技术网络层：新建LPWAN基站能效比提升50%禁止使用功耗超标的旧式网关（如2G模块）平台层：数据中心PUE≤1.3（电能使用效率）课堂辩论题："在碳中和目标下，ZigBee和LoRa谁更适合中国新基建？"正方：ZigBee的低功耗更适合高密度城市物联网反方：LoRa的广覆盖更适合农村能源基础设施适用条件BECDA设备成本很低，传输的数据量很小；

设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块；没有充足的电源支持，只能使用一次性电池；频繁地更换电池或者反复地充电无法做到或者很困难；用于监测或控制且通信覆盖较大范围的网络。

ZigBee技术的适用条件3.1.3ZigBee技术的应用3.1ZigBee技术概述ZigBee技术的应用领域数字家庭工业领域精准农业医学领域智能交通3.1.3ZigBee技术的应用3.1ZigBee技术概述数字家庭：智慧生活第一站将传统家电转化为可远程、可联动、可定时管理的智能节点智能照明根据环境光线、时间或场景模式自动调节亮度和色温。智能插座远程控制通断电，统计用电量，实现电器智能化升级。环境温控联动空调、地暖，保持室内恒温恒湿，节能舒适。安防传感门窗磁、人体感应、烟雾报警等传感器构建家庭安全网。ZigBee家庭网络部署要点信道规划选择干扰少的信道，避免与Wi-Fi冲突。网关位置置于房屋中心，确保与各节点通信畅通。节点数量一个网关可支持数百个设备，合理规划网络规模。电池维护关注低电量提醒，及时更换电池。工业场景需求与ZigBee技术契合度工业核心需求实时监测与故障预警复杂环境布线困难大规模部署成本敏感设备状态灵活调整ZigBee技术优势低功耗，电池供电长期工作自组网，灵活适应拓扑变化低成本，降低部署门槛高可靠，保障数据传输ZigBee以其独特优势，完美契合工业领域的严苛需求，为智能制造和工业4.0提供理想的无线连接方案。工业案例：设备监控与能耗管理电机振动监测在关键电机上部署ZigBee振动传感器，实时采集振动频谱和温度数据，通过网关上传至MES系统。价值：实现预测性维护，提前发现故障隐患，避免非计划停机，提升产线整体效率（OEE）。车间分区能耗统计利用ZigBee电表或智能插座，对车间内不同区域、不同设备的能耗进行精细化计量。价值：为节能降耗提供数据依据，通过能耗分析优化生产排程，降低运营成本。工业部署挑战与对策主要挑战电磁干扰:工厂内大型设备、变频器产生强电磁噪声，影响通信。金属屏蔽:密集的金属设备、货架会反射和吸收无线信号，形成信号盲区。供电困难:部分监测点位于旋转或移动设备上，难以部署有线电源。安全合规:需满足工业安全标准，防止数据泄露和非法入侵。应对策略跳频技术:采用信道跳频和扩频技术，避开固定频率的强干扰源。功率放大:在关键节点使用功率放大器或部署中继，增强信号穿透力。能量采集:利用振动、温差等方式为传感器供电，实现无源化。加密认证:启用AES加密和入网认证机制，构建安全的工业专网。精准农业：把田地变成数据平台通过ZigBee网络，将大田切割为数字化单元，实现精细化管理。关键监测参数土壤湿度温度电导率光照空气CO₂系统架构传感器节点→ZigBee网络→网关→云平台农业案例：智能灌溉与变量施肥智能灌溉系统根据实时墒情与天气预报，自动启停电磁阀，实现精准补水。价值：节水30%，并有效提升作物产量与品质。变量施肥结合土壤养分图，控制施肥量实现地块级差异控制。价值：节肥20%，减少环境污染，实现可持续生产。农业大规模部署要点电源太阳能化采用太阳能+锂电池组合，解决野外供电难题，实现无人值守。节点灌封防水电路板需进行防水、防尘、防腐蚀处理，适应高温高湿环境。天线高度匹配天线高度需随作物生长调整，避免被枝叶遮挡，保证通信质量。网络动态维护采用Mesh网络，自动修复链路，适应节点因故障或电量耗尽退出。医学领域：低功耗守护生命满足医疗场景对连续性、移动性、安全性的严苛要求。体征连续采集需要长期、稳定、低负荷地监测患者生命体征。患者自由移动摆脱线缆束缚，提升患者舒适度和康复体验。数据隐私合规确保敏感医疗数据的传输和存储安全，符合HIPAA等法规。医疗案例：住院监护与居家康复住院监护：多参数监护垫将心率、呼吸、体动传感器集成在床垫中，数据通过ZigBee实时汇总至护士站。价值：实现无感监护，自动识别跌倒、离床等异常并报警，减轻护理工作量。居家康复：可穿戴心电贴患者佩戴轻薄的心电贴，数据通过家庭ZigBee网关上传至云端，供医生远程随访。价值：低功耗延长设备续航，减少患者频繁充电或更换电池的困扰，提升依从性。医疗安全与法规考量电磁兼容(EMC)设备必须通过EMC测试，确保不对其他生命支持设备（如心脏起搏器）造成干扰。生物相容性与患者皮肤直接接触的设备材料，需通过生物相容性测试，避免过敏或毒性反应。患者隐私(HIPAA)从硬件到软件，全方位保障患者数据在传输和存储过程中的安全，符合HIPAA等法规要求。智能交通：无线感知城市脉动交通场景痛点布线困难，取电昂贵节点分散，维护成本高实时性要求高环境恶劣（高低温、潮湿）ZigBee契合点自组网，灵活部署，易于扩展低功耗，电池供电，成本低廉低成本，适合大规模铺设高可靠，保障数据稳定传输交通案例：智能停车与信号优先智能停车：地磁车位检测在停车位中央埋入ZigBee地磁传感器，检测车位占用状态，数据汇聚至管理平台。价值：实现余位诱导，减少司机寻找车位的时间，缓解因乱停乱放造成的交通拥堵。信号优先：公交优先通行公交车上安装ZigBee标签，与路口信号机通信，实现绿灯延长或红灯早断。价值：提升公交准点率和运行速度，吸引更多市民选择公交出行，降低整体交通碳排放。交通系统部署挑战与未来趋势当前挑战金属车体遮挡:公交车、私家车会对信号产生严重遮挡和多径效应。城市多径衰落:高楼林立的城市环境导致信号反射复杂，通信质量下降。高低温循环:户外设备需承受严寒酷暑，对元器件可靠性要求极高。发展趋势功率自适应:根据通信距离和环境噪声，动态调整发射功率，平衡覆盖与能耗。Mesh冗余组网:构建更健壮的网状网络，提高通信可靠性。工业级封装:采用更可靠的封装工艺，提升设备在恶劣环境下的使用寿命。向5G融合:作为5G宏网络的有效补充，通过协议网关实现互操作。物理层数据链路层网络层应用层IEEE802.15.4ZigBee联盟3.2ZigBee协议栈ZigBee协议栈和硬件基础结构体系

主要功能IEEE802.15.4/ZigBee物理层（PHY）的任务是通过无线信道进行安全、有效的数据通信，为MAC层提供服务；实现无线数据通信需要利用对数字信号进行编码并调制到高频载波上辐射出去，对具体无线设备的发射功率也作了一定限定。3.2ZigBee协议栈3.2.1物理层频段及信道3.2ZigBee协议栈3.2.1物理层信道编号中心频率(MHz) 信道间隔(MHz)频率上限(MHz) 频率下限(MHz)K=0868.3868.6868.0K=1,2,3…10906+2(k-1)2928.0902.0K=11,12,13…262401+5(K-11)52483.52400.0ZigBee无线信道的组成3.2ZigBee协议栈3.2.1物理层3.2ZigBee协议栈3.2.1物理层Zigbee在该频段采用IEEE802.15.4标准，信道编号为1至10，每个信道宽度为2MHz，中心频率间隔为2MHz。具体分布如下：3.2ZigBee协议栈3.2.1物理层Zigbee在该频段采用IEEE802.15.4标准，信道编号为1至10，每个信道宽度为2MHz，中心频率间隔为2MHz。具体分布如下：

划分依据法规要求（FCCPart15）：强制要求902-928MHz设备采用跳频扩频（FHSS）或直接序列扩频（DSSS）技术。限制单信道驻留时间（如Zigbee默认跳频周期为15ms）。抗干扰设计：2MHz信道宽度平衡了数据速率（最高250kbps）和抗窄带干扰能力。信道间隔（2MHz）避免多径干扰和邻频串扰。与其他系统共存：避开Wi-Fi、蓝牙等其他设备的常用频点（如915MHz附近）。物理层管理实体数据服务接入点物理层个域网络基本信息物理层实体——服务接入点无线射频---服务接入点物理层物理层管理实体3.2ZigBee协议栈3.2.1物理层物理层通过射频固件和射频硬件提供了一个从MAC层到物理层无线信道的接口。PD-SAP：为物理层数据提供服务PLME-SAP：为物理层管理提供服务LLC子层在IEEE802.6标准中定义，为802标准系列所共用；LLC子层的主要功能是进行数据包的分段与重组以及确保数据包按顺序传输。

LLC子层（逻辑链路控制子层）MAC子层协议则依赖于各自的物理层；IEEE802.15.4的MAC子层能支持多种LLC标准；其他LLC标准直接使用IEEE802.15.4的MAC子层的服务。MAC子层（媒体访问控制子层）主要功能（MAC子层）通过CSMA-CA机制解决信道访问时的冲突；发送信标或检测、跟踪信标；处理和维护保护时隙；连接的建立和断开；安全机制。3.2ZigBee协议栈3.2.2数据链路层MAC公共部分子层服务接入点MAC层管理实体服务接入点物理层管理实体服务接入点物理层数据服务接入点MAC层管理实体MAC层个域网信息库MAC公共部分子层3.2ZigBee协议栈3.2.2数据链路层MAC子层的参考模型

主要功能生成网络协议数据单元指定拓扑传输路由网络发现、网络形成、允许设备连接、路由器初始化、设备同网络的连接3.2ZigBee协议栈3.2.3网络层网络层数据实体网络层管理实体NLME—SAP上层实体MCPS—SAPMLME—SAPNLDE—SAPMAC层实体3.2ZigBee协议栈3.2.3网络层NLDE通过服务接入点（NLDE-SAP）提供数据传输服务，NLME通过服务接入点（NLME-SAP）提供网络管理服务，并完成对网络信息库（NIB）的维护和管理。功能包括：维持绑定表、在绑定的设备之间传送消息。应用层参考模型3.2ZigBee协议栈3.2.4应用层3.2.5Z-Stack协议栈3.2ZigBee协议栈ZigBee协议栈由各层定义的协议组成，以函数库的形式实现，为编程人员提供应用层API。TI公司的Z-Stack协议栈已经成为ZigBee联盟认可并推广的指定软件规范，全球众多ZigBee开发商都广泛采用该协议栈。Z-Stack协议栈的软件架构3.2.5Z-Stack协议栈3.2ZigBee协议栈3.2.5Z-Stack协议栈3.2ZigBee协议栈Z-Stack协议栈源码结构3.2ZigBee协议栈把ZigBee网络比作快递公司，数据包就是包裹：物理层（快递卡车）任务：把包裹（数据比特流）装上2.4GHz/915MHz的"卡车"MAC层（分拣中心）CSMA-CA机制

→"快递员先听仓库是否安静再发货"信标帧

→"每天早上的工作例会安排表"网络层（调度系统）路由算法

→"最优路线导航"应用层（客户服务）ZCL协议

→"标准化的快递面单格式"request请求原语indication指示原语response响应原语confirm确认原语原语类型上层使用request原语请求下层执行任务；下层使用confirm语言向上层汇报执行结果；

节点A向节点B发送信息，使用indication原语；节点B上层收到信息后使用response原语。使用规范原语简介ZigBee协议采用层结构，各层之间通过相应的服务访问点来提供服务。ZigBee协议为了实现层与层之间的关联，采用了称为服务“原语"的操作。3.2.6ZigBee原语3.2ZigBee协议栈全功能设备FullFunctionDevice:FFD；具备控制器的功能，可设置网络。精简功能设备ReducedFunctionDevice:RFD；可传送信息给FFD或从FFD接收信息。设备地址64位的IEEEMAC地址（扩展地址）16位的短地址（逻辑地址）ZigBee网络的设备3.3.1设备类型3.3ZigBee网络的拓扑结构协调器节点建立新的网络设定网络参数管理网络中的节点路由器节点路由发现消息转发允许其他节点通过其关联网络终端节点执行数据采集传输通过协调器或路由器关联网络ZigBee网络的节点3.3.2节点类型3.3ZigBee网络的拓扑结构协调器节点3.3.2节点类型3.3ZigBee网络的拓扑结构路由器节点3.3.2节点类型3.3ZigBee网络的拓扑结构终端节点3.3.2节点类型3.3ZigBee网络的拓扑结构协调器节点的工作流程路由器节点建立网络的流程终端节点建立绑定流程3.3.3拓扑结构类型3.3ZigBee网络的拓扑结构星状结构(Star)树状结构(Tree)网状结构(Mesh)优点---最简单的一种拓扑形式；---包含一个协调器结点和一系列的终端节点。缺点---协调器结点故障将致使整个网络瘫痪。CPEP1EP2星状拓扑结构ZigBee协调器ZigBee路由器ZigBee终端3.3.3拓扑结构类型3.3ZigBee网络的拓扑结构优点---可实现网络范围内多跳信息服务。---具有一定的稳定性和可扩展性。

树状拓扑结构ZigBee协调器ZigBee路由器ZigBee终端RP2EP3RP1EP1EP2CP缺点---不能很好适应外部动态环境；---任意节点中断或故障将会使部分节点脱离网络。3.3.3拓扑结构类型3.3ZigBee网络的拓扑结构Mesh拓扑包含一个Co-ordinator（协调器）节点和多个Router（路由）节点和EndDevice（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。ZigBee路由协议描述路由协议作用

监控网络拓扑结构的变化交换路由信息确定目的节点的位置产生、维护以及取消路由选择路由并转发数据ZigBee路由协议为了达到节约成本，节省能量消耗的设计目标，ZigBee网络中的一部份节点的功能被简化，这些节点只能进行简单的收发，而不能充当路由器。3.4ZigBee网络的路由协议设备地址的类型

64bitIEEE扩展地址：类似于MAC地址，节点唯一标识。（类似于MAC地址）

16-bit网络短地址：节点加入网络时由其父节点动态分配；用于路由机制和网络中的数据传输。（类似于IP地址）节点的网络深度定义：从节点到根节点协调器的最短跳数，标识节点在网络拓扑图中的层次位置。当协调器建立一个新的网络后，首先将自己的16bit网络地址初始化为0，网络深度初始化为0。

3.4.1

网络层地址分配机制3.4ZigBee网络的路由协议16bit网络短地址的分配原则规定每个父节点最多可连接C个子节点，这些子节点中最多可以有R个路由节点，网络的最大深度为L，Cskip(d)是网络深度为d的父节点为其子节点分配的地址之间的偏移量，其计算标准如下：说明：当Cskip(d)为0时，表明父节点不具备为子节点分配地址的能力，也即它不能够再使别的节点通过它加入网络。当Cskip(d)大于0时，表明父节点可以接受其它节点为其子节点，并为子节点分配网络地址。父节点会为第一个与它关联的路由节点分配比自己大1的地址，之后与之关联的路由节点的地址之间都相隔偏移量Cskip(d)。3.4.1

网络层地址分配机制3.4ZigBee网络的路由协议2438761091115【例3.5】在图3.29所示的网络中，共有11个节点。其中，中间的深色节点为ZigBee协调器节点，其他节点是与协调器相连的路由器节点和终端节点。假设在当前的网络结构中，每个父节点最多可以连接4个子节点(C=4)，且这些子节点中最多可以有4个路由器节点(R=4)，当前网络的最大深度为3(L=3)。计算各个节点的网络地址。【例】在下图所示的网络中，共有11个节点。其中，中间的深色节点为ZigBee协调器节点，其他节点是与协调器相连的路由器节点和终端节点。假设在当前的网络结构中，每个父节点最多可以连接4个子节点(C=4)，且这些子节点中最多可以有4个路由器节点(R=4)，当前网络的最大深度为3(L=3)。计算各个节点的网络地址。

路由表

ZigBee协调节点和ZigBee路由节点都保存一张路由表用来转发数据分组，为网络中的其它节点保存一个路由表条目。

16bit3bit16bitDestinationaddressStatusNext—hopaddressDestinationaddress：此条路由的目的节点地址；Status：此条路由的状态信息；Next—hopaddress：通往目的节点的下一跳节点地址。3.4.2ZigBee网络路由的数据结构3.4ZigBee网络的路由协议

路由发现表

ZigBee协调点和路由节点保存路由发现表，表中条目用来储存路由发现过程中的一些临时路由信息。8bit16bit16bit8bit8bit16bitRouterequestIDSourceaddressSenderaddressForwardcostResidualcostExpirationtimeRouterequestID：发起路由请求的节点产生的序列号；Sourceaddress：发起路由发现的节点地址；Senderaddress：路由请求分组发送给此节点的节点地址;Forwardcost：发起路由发现的节点到此节点路径开销；Residualcost：此节点到目的节点的开销；Expirationtime：路由建立过程的有效时间。3.4.2ZigBee网络路由的数据结构3.4ZigBee网络的路由协议

邻居节点列表

ZigBee网络中的每个节点都保存一张邻居节点列表，用来存储此节点传输范围内其它节点的信息。

16bit64bit16bit8bit8bitPANID

Extendedaddress

Networkaddress

Devicetype

Relationship

PANId：邻节点PAN标识符；Extendedaddress：邻节点的64bitIEEE扩展地址；Networkaddress：邻节点16bit网络地址；Devicetype：邻节点类型；Relationship：邻节点与当前节点的关系。3.4.2ZigBee网络路由的数据结构3.4ZigBee网络的路由协议

路由请求分组具有路由功能的节点可以向周围邻节点广播一个RREQ分组，目的是为了找到一条通往它希望到达的目的节点的有效路径。

8bit8bit8bit16bit8bitCommandframeidentifierCommandoptionsRouterequestIDDestinationaddressPathcostCommandframeidentifier：指出此控制分组的类型；Commandoptions：指出此路由请求分组是否是在路由修复过程中产生；RouterequestID：发起路由请求的节点产生的序列号；Destinationaddress：发起路由请求的节点希望建立的路径的目的地址；Pathcost：指从RREQ的发起节点到当前接收RREQ的节点的路径开销。

3.4.2ZigBee网络路由的数据结构3.4ZigBee网络的路由协议

路由应答分组RREQ分组希望到达的目的节点收到RREQ后向RREQ分组的发起节点回复一个RREP分组。8bit8bit8bit16bit16bit8bitCommandframeidentifierCommandoptionsRouterequestIDOriginatoraddressResponderaddressPathcostOriginatoraddress：发起路由请求的节点的网络地址；Responderaddress：该条路由的目的节点地址，即响应RREQ的节点的网络地址。3.4.2ZigBee网络路由的数据结构3.4ZigBee网络的路由协议

路由出错分组当节点转发数据分组失败时将产生一个RERR分组，目的是为了通知此数据分组的源节点分组转发失败。8bit8bit16bitCommandframeidentifierErrorcodeDestinationaddressCommandframeidentifier：指出此控制分组的类型(Ox01RREQ，0x02RKEP，0x03RERR)；Errorcode：指出路由出错的原因；Destinationaddress：指被转发失败的数据分组的目的地址。3.4.2ZigBee网络路由的数据结构3.4ZigBee网络的路由协议3.4.3ZigBee网络的路由算法3.4ZigBee网络的路由协议AODVjr路由算法树型网络结构路由算法

AODVjr路由算法

AODV路由协议是一种按需路由协议，利用扩展环搜索的办法来限制搜索发现过的目的节点的范围，支持组播，可以实现在ZigBee节点间动态的，自发的路由，使节点很快的获得通向所需目的的的路由。ZigBee网络中使用一种简化版本的AODV协议，AODVjr路由只有在路由节点接收到网络数据包，并且网络数据包的目的地址不在节点的路由表中时才会进行路由发现过程。3.4.3ZigBee网络的路由算法3.4ZigBee网络的路由协议路由发现过程1源节点首先创建一个路由请求分组(RREQ)；

建立相应的路由表条目和路由发现表条目，状态设置为路由发现中。2当RREQ消息从一个源节点转发到不同的目的地时，沿途所经过的节点都要自动建立到源节点的反向路由；当RREQ消息最终到达目的节点，节点验证后产生应答。反向路由建立3在RREP以单播方式转发回源节点的过程中，沿着这条路径上的每一个节点都会根据PREP的指导建立到目的节点的路由，也就是说确定到目的地址节点的下一跳(next-hop)。正向路由的建立3.4.3ZigBee网络的路由算法3.4ZigBee网络的路由协议数据包转发措施

目的节点是自身的一个后代节点，则下一跳（nexthop）的节点地址为：目的节点不是自身的一个后代节点，路由节点将把该包送交自己的父节点处理。Cluster-Tree路由算法3.4.3ZigBee网络的路由算法3.4ZigBee网络的路由协议优点：使不具有路由功能的节点间通过与各自的父节点间的通信仍然可以发送数据分组和控制分组。缺点：效率不高。Cluster-Tree算法优缺点优点：相对于有线网络的路由协议而言，它不需要周期性的路由信息广播，节省了一定的网络资源，并降低了网络功耗。缺点：是在需要时才发起路由寻找过程，会增加数据到达目的地址的时间。

AODVjr算法优缺点

路由算法比较

ZigBee路由算法

ZigBee网络中存在RN+和RN—两种类型的节点，其中RN+节点是具有足够的存储空间和能力执行AODvjr路由协议的节点，而RN—节点的存储空间和能力却是相对有限的，它不能够执行AODvjr路由协议，但它可以使用Cluster-Tree算法帮助转发控制分组。3.4.4ZigBee网络的路由机制3.4ZigBee网络的路由协议ZigBee网络的路由工作机制---路由建立过程步骤一

节点创建并向周围节点广播一个RREQ分组；若收到RREQ的节点是RN—，则按Cluster-Tree路由转发此分组；若收到RREQ的节点是RN+，则根据RREQ中的信息建立路由发现表条目和路由表条目并继续广播此分组。

步骤二计算将RREQ发送给它的邻节点与本节点之间的链路开销；将它加到RREQ中存储的链路开销上；然后将更新后的链路开销存入路由发现表条目中。3.4.4ZigBee网络的路由机制3.4ZigBee网络的路由协议步骤三

若RREQ到达目节点或者目的节点的父节点，此节点向RREQ的源节点回复一个RREP分组；RREP应沿着已建立的反向路径向源节点传输，收到RREP的节点建立到目的节点的正向路径并更新相应的路由信息。步骤四节点在转发RREP前会计算反向路径中下一跳节点与本节点之间的链路开销；将它加到RREP中存储的链路开销上；当RREP到达相应RREQ的发起节点时，路由建立过程结束。

ZigBee网络的路由工作机制---路由建立过程3.4.4ZigBee网络的路由机制3.4ZigBee网络的路由协议【例3.7】图3.31所示为一个包含10个节点的ZigBee网络，图中白色节点为RN+节点，灰色节点为RN-节点，节点0为ZigBee协调器节点。假设节点2要向节点9发送数据分组，但路由表中没有到达节点9的路由。因为节点2是一个RN+节点，所以它将发起路由建立过程。RN+RN—广播路径反向路径父子关系数据分组传输路径2147035869(a)2147035869(c)217035869(d)4