文献综述（或调研报告）：
Zigbee规范基于IEEE 802.15.4标准被开发，该规范允许创建完整的网状网络，并在单一的网络中支持高达65000个设备。现有的Zigbee Pro 2017规范是Zigbee PRO规范的最新版本，这一规范吸取了部署在全球的数以千万计的设备的各种经验，并对规范的内容做出了优化调整。Zigbee PRO已经成为物联网应用中低功耗网络的主要选择，易于使用，并且能够支持由数千种设备组成的大型网络。[1]
Zigbee充分利用了强大的IEEE 802.15.4物理无线电标准，可以在多个免授权频段上运行，包括2.4GHz（全球），915MHz（美洲）和868MHz（欧洲）[2]。三个频段对应可实现的原始数据传输速率分别为：2.4GHz（16信道）250Kbps， 915-921MHz（27信道）10Kbps，和868MHz（63信道）100Kbps。根据功率输出和环境特性，Zigbee的传输距离通常为10到100米，而在开阔条件下，低于1GHz的频段传输距离可达1千米[1][3]。
Zigbee能够支持传统的树状网络与星形网络[4]，但是真正让Zigbee获得广泛应用的网络拓扑结构是一个能够自组网、自修复的网状网络[1]。其中网状网络的设备类型共有三种，包括协调器(具备路由功能)、路由器、终端设备。终端设备通常使用电池供电，负责收集信息、执行命令；路由器通常使用外部电源，负责数据及命令的转发；协调器是一个特殊的路由器，除了转发功能之外，还需要负责安全证书的管理，以及作为网关与外界进行通信[3]。
Zigbee网络由多个节点（node）组成，每个节点即为一个Zigbee设备（device），而为了让Zigbee网络能够正常通信工作，所有的Zigbee设备都需要使用一个共同的逻辑架构。一个Zigbee设备必须基于IEEE 802.15.4标准所规定的物理层（PHY）与介质访问层（MAC）构建，拥有一个全球唯一的64位IEEE地址（物理地址），以满足硬件通信的需求；在此之上，Zigbee设备还需要Zigbee网络层（NWK）与应用支持层（APS）来负责Zigbee网络的组建，拥有在单个网络中唯一的16位地址（网络地址）；在架构的最上层为Zigbee端点（endpoint）是Zigbee协议栈应用层的入口，也是最小的可寻址单元，每一个Zigbee设备最多拥有255个端点，其中端点0被用于Zigbee设备对象（ZDO），端点240-254被保留，剩余的则用于应用对象；每一个端点包含多个群集（cluster），每一个群集都是特定功能的接口，包含与该功能相关的属性值及命令，并分为服务端与客户端，分属于不同的设备端点，客户端与服务端只有在绑定（binding）之后才能够进行通信；为了针对不同功能构建群集，Zigbee群集库（ZCL）是一个必不可少的工具，群集库为群集的构建提供了框架，同时也提供了大量的标准群集以最大化兼容性。[1][3]
近年来，随着集成电路以及无线射频通信技术的快速发展，物联网（IoT）在工业、商业、以及消费电子等领域迎来了一段高速发展时期[5]。在2014年，总计近20亿件物联网设备被售出并投入使用，覆盖了智能家居、交通运输、医疗健康、建筑设施、城市规划、工业制造等众多领域[3]，而物联网设备的数量预计会在2021年增长至约251亿件，投资高达3.9万亿美元，而其中以智能家居为代表的消费电子市场会成为物联网市场中最主要的组成部分[6]。同时，物联网产业的年收入额预计将会在2024年达到4.3万亿美元[7]。
而对于物联网来说，Zigbee技术有着许多关键的特性，能够大大方便物联网的发展与应用，这其中包括：自组网自修复的网状网络，便于安装与维护；多信道抗干扰，网络稳定可靠；可扩展至数万个节点，网络规模大；无线通信，不需要布置新的电缆线；开源标准，拥有大量供应商，成本低廉；节点耗电量低，可以持续工作数年而无需充电/更换电池；数据传输使用AES-128加密，能够保障数据安全。[3]
正是由于Zigbee具有的这些优点，Zigbee的应用规模也在近些年当中迎来了爆炸性的增长。截至目前，已通过Zigbee认证的产品达到了2500款，已部署并投入使用的Zigbee产品达到了3亿件[1]，还有数量更多的Zigbee兼容平台也在开发、部署和使用当中[3]。
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