ZigBee设备对象层 (ZDO) 位于AF和APS之间。ZDO在网络中发现ZigBee设备和为它们提供相应的应用服务。 ZDO在网络建立初期, ZDO层初始化APS、 NWK、 SSP和绑定管理、 安全管理和网络节点管理等。 ZDO通过Endpoit 0与协议栈中下层相接, 数据信息通过APSDE-SAP发送到下层, 控制信息则由APSME-SAP发送到下层。
应用结构层 (AF) 给ZigBee设备的应用提供应用环境, 最多可以定义240个相对独立的应用程序对象, 任何一个对象的Endpoit端点编号从1到240。Endpoit 0保留给ZDO数据接口, Endpoit 255是用来向各个Endpoit发广播消息用的, Endpoit 241~254被保留 (扩展使用), Endpoit1~240可以自由使用。
SSP 安全机制层通过接口与NWK、 APS层进行通信, 使用AES-128加密技术使每个层都受到安全保护。 在ZigBee网络中, 网络协调器设备被指定为信任中心, 信任中心分配网络中的安全密钥, 对整个网络进行安全管理。
4 ZigBee的优点
1) 低速率、 低功耗、 低成本 ZigBee网络只有10~250 kb/s, ZigBee 芯片的功耗很低, 2节普通5号干电池在低耗电待机模式下, 可使用6个月到2年, 免去了频繁更换电池的麻烦。 ZigBee免收协议专利费,协议免费公开, 可以使用免费的ISM频段, 成本低。
2) 安全性好 ZigBee网络以IEEE802.15.4为基础, 定义了16个信道, 工作频段灵活, 物理层使用了直接序列扩频技术, 高层ZigBee采用了AES-128加密算法, 整个系统的安全性能好。
3) 网络动态管理 组网简单可靠 , 网络容量大, ZigBee网络最多可以容纳255个网络节点, 而且能实现动态网络管理, 网络维护简单。
5 ZigBee技术在汽车网络的应用
1) ZigBee技术在汽车轮胎压力检测系统中的应用
目前高速公路的车辆交通事故日益增多, 其中大部分是由于轮胎的气压过高或过低导致轮胎爆胎引起的。 轮胎压力监测系统全天候对轮胎里的压力进行监测, 对轮胎的漏气、 低压、 高压进行监测和报警, 使车辆始终处于安全运行状态。 轮胎压力监测系统由轮胎压力传感器、 控制器、 射频发射器和接收机组成, 装在每一个车轮胎里的压力传感器将探测轮胎里的压力、 温度信息, 通过射频发射器将该信息从轮胎内部的ZigBee模块传送给驾驶室里的接收器模块, 能够让驾驶员在汽车运行中了解到轮胎的工作情况, 监测轮胎的气压、 温度是否正常,并进行异常报警, 确保安全。
2) ZigBee技术在智能交通中的应用
以ZigBee技术为基础的智能交通控制图如图3所示。 在每个交通路口设置ZigBee主节点, 主节点的网络类型定义为网络协调器。 在道路周边设立大量的参考节点, 参考节点的网络类型定义为路由器。每个主节点可以管理254个参考节点来组成一个Zig-Bee分网络, 而每个ZigBee中心可以管理254个Zig-Bee主节点, 即在理论上可以控制254个交通路口 ,这样就组成了以参考节点为最底层, 每个交通路口主节点为中间层, ZigBee中心为最高层的三级网络ZigBee交通网络系统 。 将ZigBee模块做成便携式移动装置, 装在每台车辆上, 这样就可以把每台车辆看成一个移动的ZigBee参考节点, 这个参考节点可以被定义为终端设备。 当车辆驶入ZigBee交通网络覆盖范围时, 车内的ZigBee模块将被唤醒, 作为一个待测点被纳入ZigBee交通网络, 其信息会被传输至ZigBee中心。 使用这样的网络拓扑即可实现车辆短时间跟踪、 定位及交通流量的检测。
3) ZigBee网络技术在车辆自动识别系统中的应用
车辆自动识别系统的网络结构如图4所示。系统组成包括车载子节点 (终端设备)、 数据采集单元 (路由器)、ZigBee 网关 ( 协调器 )和控制中心、 手持观测器等 5个部分。