最近，由于其本身的高能效特性，三個Zigbee 無線協議（Zigbee3.0、ZigbeePRO 和 Green Power）獲得了 2017 年SEAD 連接效率獎。特別是 Zigbee 3.0 可提供重點關注能源管理的應用層級功能，包括功率配置、輪詢控制、設備老化管理、電池監控和以節能為目標的網絡流量降低戰略方面的支持。

Unde了解 Zigbee 標準中的輪詢特性有助于優化物聯網 (IoT) 產品的功耗。本篇博文將進一步探討 Zigbee 中的輪詢機制及其在火災報警傳感器中的使用。

什么是輪詢？

輪詢是一種機制，Zigbee 網關可利用該機制持續檢查相關終端傳感器設備的狀態。低功耗 Zigbee 傳感器稱為休眠終端設備 (SED)，只有在發送傳感器生成的事件時才“激活”。此外，它們還通過定期激活向網關發送報告，確保傳感器網絡的運行。

輪詢是由 SED 生成的一種介質訪問控制 (MAC) 數據請求。Zigbee 網絡中的網關通過發送一條 ACK （確認）消息確認這一請求。此外，網關還可以決定進一步擴展輪詢，以便發送為 SED 存儲的任何消息或讀取傳感器事件。

Zigbee 標準中的輪詢類型

Zigbee 標準定義了兩種基本的輪詢類型：

• 短輪詢

• 長輪詢

SED 使用擴展輪詢方案（如快速輪詢和簽到）發送或接收來自網關的消息。

術語表

• ACK：確認

• MAC：介質訪問控制

• SED：休眠終端設備

• ZCL：Zigbee 簇群庫

短輪詢

SED 可開始進行短輪詢，在此期間 SED 執行一個高占空比 MAC 數據請求，以檢索其從其他終端設備請求的消息。如下圖所示，SED1 通過網關向 SED2 發送一條數據請求。然后，SED1 持續不斷地輪詢網關，以接收 SED2 發出的響應。此時，SED1 被認為是處于“快速輪詢模式”，該模式一直持續到“快速輪詢超時”周期結束或 SED 接收到網關發出的“快速輪詢停止”指令為止。

長輪詢

長輪詢允許 SED 定期向其網關發出報告。這些都是低占空比 MAC 數據請求。它們還為 SED 提供了一個機會，檢索網關發出的消息。網關：

• 將該消息存儲 7.68 秒

• 通過將 ACK 中數據待處理標志設置為高，表明有消息發送給 SED，如下圖所示

• 然后，將消息作為一個 MAC 數據包發送給 SED

簽到事件

簽到事件是 Zigbee 應用層通過 Zigbee 集群庫 (ZCL) 事務生成的一個占空比非常低的事件。在簽到期間，SED 可接收網關發出的數據，通常該數據存儲時間超過已定義的 7.68 秒。然后，網關可啟動快速輪詢模式，在該模式下，網關可發送數據直至快速輪詢結束（或直至網關發送一條“快速輪詢停止”指令）。在簽到事件期間，網關還可以更新輪詢控制參數。簽到事件非常適用于執行固件更新或收集來自傳感器的診斷數據。如下圖所示，網關在簽到的快速輪詢階段發送了一條 ZCL 讀取屬性指令。SED 回復“ZCL 讀取響應”。

輪詢的工作原理如何？例如

我們來看一下現實生活中使用火災報警傳感器的一個例子。在這個例子中，智能輪詢選擇可挽救生命。Develco 商用煙霧報警器產品 (SMSZB-120) 的技術手冊為其傳感器提供了以下默認的輪詢控制設置：

輪詢控制屬性

簽到間隔

1 小時

L長輪詢間隔l

7.5 秒

短輪詢間隔

1 秒

快速輪詢超時

我們以分別置于廚房和臥室的兩個 Zigbee 火災報警傳感器為例，我們稱其為 SED1 和 SED2。這兩個傳感器都與同一個 Zigbee 網關（在本例中為一個智能恒溫器）通信。SED1 檢測到廚房里的熱量和煙霧迅速上升，然后發出報警，并將廚房中的最新情況發送至網關。與此同時，臥室中的 SED2 仍未檢測到廚房散出的熱量或煙霧。那么，網關如何才能迅速地更新臥室中的火災報警器，以便發出報警信息？

當 SED1 檢測到火災時，它將即刻啟動并向網關發送一條報警事件消息。該消息將在網關中存儲 7.68 秒。然后，網關可在接收到 SED2 發出的長輪詢數據請求之時，向其發送一條更新信息。如果我們的 Develco 火災報警器樣品采用上述默認設置，那么臥室里的 SED2 就能夠在不到 7.5 秒的時間里發出報警。網關可要求 SED1 在每次長輪詢事件之時發送一條狀態更新信息，并將該信息轉發給 SED2。

ZigBee：有助于提高能效

Zigbee 中的輪詢機制只是幫助 Zigbee 物聯網系統節省能源的一個環節。敬請繼續關注我們的博文，我們將探討 Zigbee 標準中的電池監控和子老化機制。