ZigBee 訊息傳輸實作與探討 李國鳴、戴江淮
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摘 要
由於科學的進步，使得人們對生活品質的要求與生活上的便利性有進一步的想像空間，無線通訊即是其一。 近年來由於無 線通訊快速的發展，無線通訊在人們的生活中的應用有越來越廣泛的趨勢。 目前市面上有許多彼此不相容的無線通訊技術
，如Wi-Fi、ZigBee、藍芽與NFC(Near Field Communication)等，這些標準雖有類似的用途，但實際使用情況卻又不盡相同
，都有其立足點，但還沒有一種技術可滿足所有的要求。 而在ZigBee方面，主要的應用領域有家庭自動化(空調、照明、
保全)、個人醫療照護(病人狀況監視)、工業與環境控制(感測器、監督控制板)等。於本論文，將探討ZigBee在已存網路中，
透過適當的路由設計下，有關節能可能性方面的應用。
關鍵詞 : Wi-Fi ; ZigBee ; 藍芽 ; NFC
目錄
封面內頁 簽名頁 授權書．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．iii 中文摘要．．．．．．．．．．．．
．．．．．．．．．．．．iv 英文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．v 誌謝．．．．．．．．．
．．．．．．．．．．．．．．．．．vi 目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．vii 圖目錄．．．
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．xi 表目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．xiv 第一章 緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.1 研究背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2 研究目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.3 研究方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.4 章節結 構．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 第二章 ZigBee系統架構．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.1 IEEE 802.15.4簡介．．．．．．．．．．．．．6 2.1.1 使用頻道．．．．．．．．．．．．．．6 2.1.2 組成裝置．．．．．．
．．．．．．．．7 2.1.3 超訊框(superframe)結構．．．．．．．．7 2.1.4 資料傳送模式．．．．．．．．．．．．9 2.1.5 網路拓樸結構．．．．．．．．．．．．12 2.2 PHY層．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 2.2.1 PHY層訊框格式
．．．．．．．．．．14 2.3 MAC層．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 2.3.1 MAC訊框格式．．．．．．．．．
．．17 2.3.1.1 信標訊框．．．．．．．．．．19 2.3.1.2 資料訊框．．．．．．．．．．20 2.3.1.3 確認訊框．．．．．．
．．．．20 2.3.1.4 MAC命令訊框．．．．．．．21 2.4 網路層．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 2.4.1 網路層訊 框格式．．．．．．．．．．．23 2.4.1.1 資料(Data)訊框格式．．．．．24 2.4.1.2 網路層命令訊框格式．．．．．25 2.4.2 網路層路由(Routing)．．．．．．．．．26 2.4.2.1 路由發現．．．．．．．．．．27 2.4.2.2 轉發路徑的建立．．．．．．
．27 2.4.2.3 路由維持．．．．．．．．．．28 2.4.2.4 本地鏈結管理．．．．．．．．28 2.5 應用層．．．．．．．．．．
．．．．．．．．29 2.5.1 應用支持子層(APS)．．．．．．．．．29 2.5.1.1 APS訊框格式．．．．．．．．30 2.5.1.2 資料 訊框．．．．．．．．．．31 2.5.1.3 APS指令訊框．．．．．．．．32 2.5.1.4 確認訊框．．．．．．．．．．32 第三章 ZigBee儀器格式．．．．．．．．．．．．．．．．34 3.1 IP-link2220(2220H)模組簡介．．．．．．．．．34 3.1.1 網路架 構．．．．．．．．．．．．．．35 3.2 IP-link2220(2220H)傳輸模式．．．．．．．．．36 3.2.1 二進位模式．．．．．．
．．．．．．．36 3.2.2 透明廣播模式．．．．．．．．．．．．37 3.2.3 透明點對點模式．．．．．．．．．．．37 3.3 赫立訊通用訊框格式．．．．．．．．．．．．37 3.3.1 赫立訊指令請求訊框．．．．．．．．．39 3.3.2 赫立訊指令回覆 訊框．．．．．．．．．41 3.3.3 赫立訊資料請求訊框．．．．．．．．．42 3.3.4 赫立訊資料確認訊框．．．．．．．．
．43 3.4 指令格式．．．．．．．．．．．．．．．．．44 第四章 訊息傳輸實做．．．．．．．．．．．．．．．．．
．49 4.1 點對點ZigBee控制．．．．．．．．．．．．．49 4.1.1 動作原理簡介．．．．．．．．．．．．50 4.1.2 操作界 面簡介．．．．．．．．．．．．51 4.1.3 訊息傳輸過程與結果．．．．．．．．．53 4.2 ZigBee路由表的探討．．．．．
．．．．．．．57 4.2.1 操作界面簡介．．．．．．．．．．．．57 4.2.2 第一個網路架構．．．．．．．．．．．58 4.2.3 第二個網路架構．．．．．．．．．．．62 4.2.4 第三個網路架構．．．．．．．．．．．65 4.2.5 第四個網路架構．．．
．．．．．．．．67 4.2.6 第五個網路架構．．．．．．．．．．．70 4.2.7 第六個網路架構．．．．．．．．．．．72 4.3 Partial Mesh中遠端ZigBee的控制．．．．．．73 第五章 結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．78 參考 文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．80 附錄A．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
．．82 參考文獻
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－Local and metropolitan area networks－Specific requirements－Part 15.4:Wireless Medium ACCESS Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks(WPANS)”, IEEE. 8 September 2006.
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[4] http://www.geoprotek.com/layout/zigbeeintroduce.pdf .
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[11]逢甲大學通訊工程研究所-吳俊忠，無線感測網路室內區域定位及監測系統之實作，2008/06。
[12] http://www.wirelessplug.com/F_index.asp
