【干货】ZigBee的三种组网结构

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。