原创深入浅出畅谈Zigbee2

 2009-10-20 21:44  1057 4 4 分类: 消费电子

ZigBee可实施广泛的安全措施。ZigBee采用三种安全性密钥，即用于长期安全性的主密钥、加入网络的网络密钥，以及用于对等通信的加密密钥。采用AES-128位加密标准执行加密。在检验消息的完整性方面，ZigBee采用MIC-128，即消息完整性代码。此外，通过使用协调器作为信任中心从单个节点管理所有安全性，网络还能够定期选择对对称加密密钥进行更新，从而实现安全通信的无限管理。

不过，应用级抽象可能是ZigBee最具有竞争力的特性。可以对每个节点进行汇编以容纳多达270个“端点”或者应用。举例来说，每个端点都可以代表一个电灯开关或者一个灯泡（灯泡01、灯泡02等）。每个端点可以接受任意类型的数据，也可以发送任意类型的数据。从某端点输出到另一端点的输入数据有单个描述符，一般称为群集(Cluster)。为继续使用灯泡作为例子，假定被命名为“light_status_on_off”的灯泡开关状态是这些称为群集的数据描述符之一。然后，每个端点就可以根据端点ID(1-270)及其群集列表（接收或者传输的数据类型）进行描述。在群集匹配的情况下，就可以进行一对一或者一对多端点的逻辑绑定。在该例中，某一灯泡开关可以与任一或者所有被描述为支持“light_status_on_off”群集的灯泡逻辑绑定。这种应用级的一对一或者一对多绑定是ZigBee协议功能强大的特性。

图3：ZigBee的绑定表可用于即时控制更改

如果ZigBee Alliance当时定义了群集列表和解释端点间群集流的方法，就可以为特定应用（如电灯开关/电灯泡等）指定标准，且无需担心用于实施应用的具体硬件。ZigBee Alliance正好已经完成了这项任务，将这些标准称为应用配置文件，从而不仅使来自不同厂商的应用能够完全实现互操作性，而且还加强了ZigBee低功耗无线网络目标市场领域的整体竞争性。

如果互操作性不是设计人员的主要意图，ZigBee Alliance还可以让设计人员定义不共享的企业专用型应用配置文件。为简明扼要，我们就不对ZigBee实施的其他特性进行详细讨论了，这些特性包括群组寻址、频率捷变、会话故障的自动重加入和协议最新版本ZigBee 2007（也称为ZigBee PRO）提供的系列附加特性。ZigBee PRO基本上仍属于ZigBee标准范畴，但在编辑时增加了用于优化支持超大网络集成的特性。

采用ZigBee协议进行产品设计的劣势包括与开发ZigBee产品相关的成本：按年支付给ZigBee Alliance的成员费用、认证产品是否符合ZigBee的费用以及协议本身的存储器占用。ZigBee协议加载的特性很难在每项应用中都得到充分利用，从而在定制解决方案的情况下需要设计额外的存储器资源。在某些情况下，对存储器与资源的要求甚至可以限制到最终应用级。因此，部分企业推出了具备集成MCU、预加载了ZigBee软件协议栈的无线电广播组件，其运行则由少量API对另一个以应用为中心的MCU的调用来控制。通过采用SPI通信来更新ZigBee芯片的配置，应用MCU可以免受协议对存储器与资源要求的限制，可以有效地处理其他应用任务。

家庭安全网络

第二与第三个例子将显示出，如果要求略有变动就会导致选择不同的协议。本系统是一个在已装修好的家居环境中安装的家庭安全网络，因此重新布线会花销太大。我们可选配安装几种不同的传感器，如烟雾传感器、玻璃破损传感器、运动传感器以及门禁控制感测(access control)等。每个传感器都与基站通信，然后基站再与家庭安全监控公司通信。该系统应能够与其它传感器实现互操作性，举例来说，从一家公司采购的烟雾检测器可以配合另一家公司生产的运动检测器。该网络必须具有高度安全性，以防窃听或篡改。设计进度安排能允许工程师有一定的学习时间，以加快网络协议的设计工作。深圳无线龙推出的Zigbee无线传感器网络开发平台，适合广大的设计开发者做二次开发应用。

● 应用方面的考虑事项：

● 家庭安全网络；

● 烟雾检测、玻璃破损、运动检测以及占用检测等；

● 基站必须向家庭安全监控公司传输数据；

● 用户界面必须直观易懂；

● 需要遵循业界标准；

● 应能够从不同厂商技术之间的互操作性及其相关支持方面受益***；

● 稳健性与可靠性；

● 关键的设计标准；

● 系统必须具有高度的安全性，以防篡改、窃听；

● 易用性；

● 需要标准化的实施方案实现可靠性与安全性***；