在ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備構(gòu)成了一個分層協(xié)作的生態(tài)系統(tǒng)。這三類設(shè)備通過差異化功能設(shè)計，共同支撐起低功耗、自組織的物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)。
ZigBee網(wǎng)絡(luò)支持三種典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，路由器是否必需取決于具體場景：
結(jié)構(gòu)：所有設(shè)備（終端）直接與協(xié)調(diào)器單跳通信。
路由器角色：非必需。適用于小規(guī)模場景（如單個房間的CE31-C01智能插座、溫濕度傳感器）。
局限：協(xié)調(diào)器負(fù)載重，覆蓋范圍受限（通?！?0米），設(shè)備數(shù)量受協(xié)調(diào)器內(nèi)存限制（一般≤200個）。
結(jié)構(gòu)：協(xié)調(diào)器作為根節(jié)點，路由器作為分支節(jié)點，終端作為葉子節(jié)點。
路由器角色：用于擴展網(wǎng)絡(luò)深度（如多層建筑），但單條路徑故障可能導(dǎo)致子樹孤立。
結(jié)構(gòu)：全互聯(lián)拓?fù)?，設(shè)備間通過路由器動態(tài)路由。
路由器角色：強制必需。通過多跳通信實現(xiàn)高可靠性（如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場景），單點故障可繞行，覆蓋范圍達(dá)千米級。
智能家居（星型網(wǎng)絡(luò)）：路由器非必需，但若需連接藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)或語音助手（需常駐供電），可部署1個路由器。
智慧農(nóng)業(yè)（網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)）：田間傳感器通過多跳路由器將數(shù)據(jù)回傳至無線網(wǎng)關(guān)，確保單節(jié)點故障不影響整體。
ZigBee協(xié)議棧（Z-Stack/OpenThread）規(guī)定終端設(shè)備僅維護與父節(jié)點（協(xié)調(diào)器或路由器）的路由表，無全局網(wǎng)絡(luò)視圖。
技術(shù)細(xì)節(jié)：終端設(shè)備無NWK層路由功能，僅支持AODVjr（按需距離矢量路由簡化版）的被動路徑發(fā)現(xiàn)。
終端設(shè)備默認(rèn)采用“睡眠-喚醒”周期（如占空比1%），路由器負(fù)責(zé)緩存其數(shù)據(jù)。
直接通信代價：若允許終端間通信，需持續(xù)監(jiān)聽信道，功耗將增加3-5倍（電池壽命從年降至月級）。
允許終端間通信的例外：通過自定義簇（Cluster）實現(xiàn)“偽直接通信”，但需父節(jié)點中繼。例如，兩個門窗傳感器通過路由器交換狀態(tài)，觸發(fā)安防聯(lián)動。
替代方案：使用支持ZigBee Green Power的超低功耗終端，通過信標(biāo)模式實現(xiàn)有限直接通信。
網(wǎng)絡(luò)啟動：協(xié)調(diào)器執(zhí)行能量掃描、信道選擇、PAN ID分配等操作（耗時約30秒）。
后期角色：網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定后，協(xié)調(diào)器可降級為普通路由器，甚至進(jìn)入休眠（需配置信任中心）。
網(wǎng)絡(luò)自愈：動態(tài)更新路由表，繞過故障節(jié)點（如網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中路徑修復(fù)時間<5秒）。
QoS支持：為關(guān)鍵數(shù)據(jù)流（如緊急報警）預(yù)留時隙，降低延遲（<100ms）。
安全代理：存儲網(wǎng)絡(luò)密鑰，為低功耗終端提供加密服務(wù)（如S0接口）。
ZigBee通過犧牲終端間直接通信能力，換取了低功耗、高可靠性和網(wǎng)絡(luò)可擴展性，使其成為物聯(lián)網(wǎng)邊緣層的理想選擇。路由器作為網(wǎng)絡(luò)“脊椎”，其必要性由拓?fù)鋸?fù)雜度與覆蓋范圍決定，而非絕對存在。
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