Zigbee 1.2和Zigbee 3.0在多个方面存在显著差异，以下是它们的主要区别：
一、 Zigbee 1.2和Zigbee 3.0的区别简介
1. 网络架构：
Zigbee 1.2主要采用树状网络拓扑结构，而Zigbee 3.0则引入了多跳网状设计，这种设计能够支持更复杂的网络拓扑结构，提高系统的可靠性和稳定性。
Zigbee 3.0还增加了对IPv6协议的支持，进一步提高了网络的兼容性和扩展性。
2. 性能和功耗：
Zigbee 3.0在传输速率和功耗方面进行了优化，采用了新的调制方案和信道访问机制，使得数据传输速度更快，同时降低了能耗，适合低速物联网场景。
Zigbee 3.0还引入了休眠终端设备工作机制、绿色电源技术和短轮询间隔等技术，以进一步降低设备的功耗。
3. 安全性：
Zigbee 3.0增强了加密技术，采用了128/256位AES加密和APS机制，确保数据传输的安全性。
相比之下，Zigbee 1.2虽然也支持128位AES加密，但在整体安全性上不如Zigbee 3.0.
4. 互操作性和兼容性：
Zigbee 3.0实现了不同应用程序配置文件之间的互操作性，解决了之前版本中不同厂商设备难以互联互通的问题。
Zigbee 3.0统一了Zigbee Home Automation、Light Link、Building Automation等多个应用层协议，使得不同厂商的设备能够无缝连接。
5. 设备类型和节点分类：
在Zigbee 1.2中，智能家居的子设备大多为精简功能设备(RFD)，而在Zigbee 3.0中，子设备被设计为全功能设备(FFD)，支持Mesh组网，从而提高网络的稳定性和覆盖范围。
6. 市场应用和适用场景：
Zigbee 3.0覆盖了更广泛的设备类型，包括家庭自动化、照明、能源管理、智能家电、安全装置、传感器和医疗保健监控产品等，适用于DIY设备和专业安装系统。
Zigbee 1.2则更多用于家庭自动化和简单的物联网应用。
Zigbee 3.0相较于Zigbee 1.2在网络架构、性能、安全性、互操作性和适用场景等方面都有显著提升，但这也意味着Zigbee 3.0的成本较高，因此用户在选择时需要根据具体需求和预算进行权衡。
二、 Zigbee 3.0的IPv6协议支持如何影响其网络兼容性和扩展性?
Zigbee 3.0的IPv6协议支持显著提升了其网络兼容性和扩展性。通过引入IPv6协议，Zigbee 3.0能够更好地与现有的互联网基础设施进行互联，从而克服了传统Zigbee体系在与广域互联网全面联通方面的限制。
IPv6协议提供了更大的地址空间和无状态自配置等优势，使得Zigbee网络可以更灵活地扩展和管理。例如，IPv6的地址空间远大于IPv4.这使得每个设备都可以拥有一个独立的全球唯一地址，从而简化了设备的管理和配置。此外，IPv6的无状态自配置功能允许设备在加入网络时自动获取IP地址，减少了手动配置的需求，提高了网络的可扩展性和灵活性。
为了实现IPv6协议在低功耗无线个人区域网络(LPWAN)中的应用，6LoWPAN标准应运而生。6LoWPAN通过压缩IPv6数据包的头部信息，解决了IPv6数据包在低功耗无线网络中传输时遇到的困难。Zigbee 3.0通过支持6LoWPAN作为适应层，使得IPv6协议能够在低功耗、短距离的无线传感器网络中高效运行。这种结合不仅提高了数据传输的效率，还增强了网络的鲁棒性和可靠性。
此外，Zigbee 3.0还支持多种协议和传输层服务，如TCP和UDP，这为连接导向和无连接服务提供了支持。这种多协议支持进一步增强了Zigbee网络的兼容性和灵活性，使其能够适应各种不同的应用场景。
Zigbee 3.0通过支持IPv6协议及其相关标准(如6LoWPAN和RPL)，显著提升了其网络兼容性和扩展性。
三、 Zigbee 3.0中新的调制方案和信道访问机制
Zigbee 3.0引入了一些新的调制方案和信道访问机制，这些改进显著优化了性能并降低了功耗。
1. 新的调制方案
在Zigbee 3.0中，采用了偏移四相位移键控(O-QPSK)调制技术。这种调制方式结合了5 MHz的信道带宽，使得设备能够在2.4 GHz频段上高效地达到250 kbits/s的数据速率。相比传统的QPSK调制，O-QPSK通过减少传输功率来降低功耗，同时保持或提升通信性能。
此外，Zigbee 3.0还支持频率捷变功能，即自动选择最佳信道。如果操作信道变得嘈杂，网络会移动到更好的信道，从而避免干扰和差的发送/接收条件。这一功能进一步降低了功耗，因为设备不需要在嘈杂的信道上持续工作。
2. 信道访问机制
Zigbee 3.0的信道访问机制主要基于载波感知多址/碰撞避免(CSMA/CA)机制。该机制通过监听信道的空闲状态来避免信道冲突，确保数据在选择的信道上传输。此外，协调器或路由器会执行信道扫描以监听信号强度，并选择信标计数最低的信道以形成网络。这种机制不仅提高了通信的可靠性，还减少了不必要的信道占用和功耗。
3. 性能优化和功耗降低
数据编码和路由修复：Zigbee 3.0使用QPSK调制确保消息在冲突的情况下也能成功传递，并且其Mesh网络具有内置智能，如果默认路由失败，可以执行替代路线，确保消息到达目的地。这些机制提高了网络的可靠性和鲁棒性，减少了因路由失败导致的重传和额外功耗。
能量平衡方案：在Zigbee分层网络中，提出了能量平衡方案，通过优化重新加入过程和路由算法，有效解决了能量消耗和路径优化问题。例如，在重新加入过程中，节点会请求所有邻居成为新的父节点，并选择链接质量最佳的邻居作为新父节点，从而减少通信和能量消耗。
多通道技术：在节点睡眠模式下实施多通道技术，可以显著提高数据传输率，减少能量消耗，并提高数据交付率。这种方法尤其适用于高数据生成速率和大网络流量的情况，进一步降低了运行功耗。
四、 Zigbee 3.0的安全性增强措施具体包括哪些?
Zigbee 3.0的安全性增强措施具体包括以下几个方面：
密钥安全机制的增强：在Zigbee 3.0中，设备加入协调器后，协调器会记住每个设备的MAC地址，并为其分配单独的APS密钥。这个APS密钥有多个用途，例如当协调器的统一密钥(即NWK密钥)被泄露时，可以使用APS密钥来更换密钥，确保加密通信的安全性。此外，在OTA升级时，APS密钥也可以用于加密升级文件，防止篡改。
使用独特的加入密钥：Zigbee 3.0取代了之前版本中使用的对称加密密钥，改为使用从设备特定安装代码生成的独特加入密钥。这个代码可以打印在设备上或通过NFC、蓝牙等方式传递，从而提高了安全性。
多种安全级别支持：Zigbee 3.0支持多种安全级别，这些安全级别由网络层和应用程序支持层提供。例如，nwkSecurityLevel > 0x04 提供消息完整性代码(MIC)和/或 AES128-CCM 加密。S2 安全类通过设备特定的密钥验证来确保设备身份并防止中间人攻击。
访问控制列表和基于密钥的加密：Zigbee PRO 协议的安全性包括访问控制列表和基于密钥的加密功能。访问控制列表仅允许预先定义的“友好”节点加入网络，而基于AES-128位加密系统的通信加密则提供了非常高的安全性。
与Zigbee 1.2相比，Zigbee 3.0在安全性方面有以下改进：
去掉了临时“众所周知的密钥”交换：Zigbee 1.2版本中使用临时“众所周知的密钥”交换(例如1234)，如果捕获到密钥交换方法日志，可能会泄露网络密钥，从而使设备变得不安全。而Zigbee 3.0则采用了独特的加入密钥，避免了这一漏洞。
引入了更严格的产品测试要求：Zigbee 3.0引入了更广泛的产品认证测试覆盖范围，以确保Zigbee设备之间的互操作性，并且引入了新的集群测试规范。
改进了组网方式：Zigbee 3.0取缔了一上电就组网的方式，而是根据实际需要进行组网，这使得网络管理更加灵活和安全。
增强了网络管理机制：Zigbee 3.0改进了设备管理机制，协调器可以监控整个网络中加入或离开的设备，实现集中式管理和控制。
五、 Zigbee 3.0如何实现不同应用程序配置文件之间的互操作性
Zigbee 3.0通过多种技术手段实现了不同应用程序配置文件之间的互操作性，具体技术细节如下：
Zigbee规范定义了设备之间的接口，并规定了如何定义配置文件及其请求者定制其配置文件标识符请求。每个唯一的配置文件标识符定义了一个关联的设备描述和集群标识符的枚举，每个配置文件标识符最多可以包含65.536个集群标识符和属性。为了促进跨应用程序配置文件的重用，连接标准联盟创建了一个集群库(ZigBee Cluster Library，ZCL)，其中包含公共配置文件标识符的集群和属性的通用定义和枚举。
Zigbee协议假设服务发现已被用于确定设备和端点对配置文件的支持情况。服务发现基于配置文件标识符、输入集群标识符列表和输出集群标识符列表来实现。这种机制使得设备能够自动识别并匹配支持特定配置文件的其他设备，从而实现互操作性。
单个Zigbee设备可以支持多个配置文件，提供这些配置文件中的各种子集的集群标识符，并且可能支持多个设备描述。这使用设备内部的层次结构来实现：设备、端点、应用程序等。例如，端点0x00用于地址设备配置文件，每个Zigbee设备都将使用此端点;端点0xff用于地址所有活动端点(广播端点)。因此，单个物理Zigbee设备可以在端点0x01-0xfe上支持多达254个应用程序。
Zigbee 3.0采用BDB层来确保配置文件互操作性，并支持通过Zigbee绿色电源(ZGP)配置文件的Green Power Devices(GPD)。BDB通过在核心堆栈上结合ZLL和ZHA配置文件的配置程序，确保配置文件互操作性。
Zigbee 3.0通过统一市场特定应用配置文件，确保了不同制造商产品的互操作性。此外，Zigbee 3.0认证方案可以实现不同制造商产品之间的互联互通。
配置文件分为两类：公共(标准)和私有。公共配置文件由Zigbee联盟管理，而私有配置文件由Zigbee供应商定义为限定使用。所有配置文件都必须具有唯一的配置文件标识符。
设备配置文件支持设备发现功能，允许自主设备连接到网络并发现网络中的其他设备和服务。这种发现机制是实现互操作性的关键部分。
六、 Zigbee 3.0在市场应用和适用场景方面的扩展
Zigbee 3.0在市场应用和适用场景方面的扩展主要通过以下几个方面实现：
标准化与互操作性：Zigbee 3.0基于Zigbee PRO协议，增强了IEEE 802.15.4标准，增加了网状网络和安全层以及应用框架，成为全栈式、低功耗、可认证的Zigbee解决方案。这种标准化确保了不同制造商之间的设备能够无缝互操作，从而扩大了其在智能家居、智能建筑、智能能源和数字健康等领域的应用。
设备类型与应用场景的扩展：Zigbee 3.0定义了超过130种设备类型，涵盖家居自动化、照明、能源管理等多个领域。这些设备类型包括但不限于智能灯泡、传感器、网关和遥控器等，使得Zigbee 3.0能够支持更多种类的应用场景，如家庭自动化、物理安全、智能照明和楼宇自动化。
全球覆盖与低功耗特性：Zigbee在全球范围内无许可使用，使其应用具有全球可穿戴性。此外，Zigbee 3.0通过绿色电力(GP)支持，旨在最大化电池寿命或促进能源收集，进一步降低了设备的功耗需求。
安全性和扩展性：Zigbee 3.0引入了额外的安全机制，如AES-128加密、安全密钥和帧计数器，以保护网络在设备启动和运行过程中免受现代安全威胁的影响。此外，Zigbee 3.0还支持扩展至北美和欧盟市场，提供更强的信号强度和范围。
与Zigbee 1.2相比，Zigbee 3.0的新应用场景包括：
智能家居与智能建筑：Zigbee 3.0支持智能家居和智能建筑领域的广泛应用，如照明控制、家庭自动化和物理安全。例如，用户可以通过智能手机应用控制灯光、场景定制和远程控制等功能。
智能能源管理：Zigbee 3.0能够与高安全性的能源和电动汽车充电器设备共享网络，实现住宅和商业空间中所有能源源的统一管理和监控。
数字健康：Zigbee 3.0在数字健康领域也有广泛应用，例如医疗设备与照明设备可以共享同一个Zigbee网络，从而实现数据的高效传输和管理。
物联网（IoT）应用：Zigbee 3.0将低功耗无线网络与物联网结合，使得智能家居等应用可以扩展至互联网，实现对网络节点的远程控制和监控。
