基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡服務質量的研究
2 ZigBee協(xié)議的組成和通信特點
ZigBee是一種新興的無線網(wǎng)絡技術,其特點是近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適用于自動控制和遠程控制領域,可以嵌入各種設備。ZigBee主要是在短距離范圍之內傳輸小量的數(shù)據(jù),傳感器數(shù)據(jù)、控制命令和重復行數(shù)據(jù)是其主要的傳輸對象。完整的ZigBee協(xié)議由物理層、媒體訪問控制層、網(wǎng)絡層、應用匯聚層和應用應用層組成,如圖2所示。本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/153615.htm
ZigBee標準是基于IEEE802.15.4標準的,ZigBee協(xié)議棧分為兩部分IEEE802.15.4處理低級MAC層和物理層協(xié)議。ZigBee聯(lián)盟制定了網(wǎng)絡層、安全層和應用程序接口的應用規(guī)范。通過服務接入點(SAP)各層之間進行數(shù)據(jù)通信和協(xié)議棧管理。ZigBee協(xié)議棧中在網(wǎng)絡層之上才ZigBee協(xié)議真正定義的部分,PHY層完成數(shù)據(jù)的收發(fā)、開啟和關閉無線收發(fā)信機、能量檢測(ED)、鏈路質量指示(LQI)、信道評估(CCA)的功能。MAC層主要功能包括采用CSMA/CA機制訪問信道,協(xié)調器產(chǎn)生信標幀并發(fā)送,時隙保障(GTS)機制和提供MAC層可靠傳輸機制。網(wǎng)絡層是ZigBee的核心部分,它主要負責設備加入、退出網(wǎng)絡的機制,幀安全機制,路由發(fā)現(xiàn)以及維護機制,協(xié)調器的網(wǎng)絡層還要實現(xiàn)網(wǎng)絡拓撲的建立,并為設備分配地址。應用接口層包括應用支持子層(APS),ZigBee設備對象(ADO)和制造商定義的應用對象。APS子層負責維護綁定列表,根據(jù)設備的服務和需求對設備進行匹配,并在綁定的設備間傳送信息。ZDO負責定義設備在網(wǎng)絡中的角色(如協(xié)調器還是節(jié)點),發(fā)現(xiàn)設備并決定設備所提供的應用服務、初始化并響應綁定請求,在設備之間建立安全關系。此外ZigBee協(xié)議層中還具有數(shù)據(jù)的安全管理機制。
3 無線傳感器網(wǎng)絡的QoS
3.1 服務質量(QoS)的概念
自無線傳感器網(wǎng)絡出現(xiàn)以來,人們一直對如何定義WSN的服務質量、如何衡量WSN的服務質量,以及WSN究竟是否需要服務質量而存在較大的分歧。目前,研究人員普遍達成的共識是:無線傳感器網(wǎng)絡需要QoS支持,但是不同的應用對QoS有不同的理解和需求,無法對無線傳感器網(wǎng)絡QoS形成統(tǒng)一的定義。
服務質量(Quality of Service,QoS),它有多種等價或互補的定義形式。RFC2386中描述為:QoS是網(wǎng)絡在傳輸數(shù)據(jù)流時要求滿足的一系列服務請求,也就是,指網(wǎng)絡需要提供給應用實現(xiàn)正常功能所需的性能級別保證。
無線傳感器網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡QoS技術,通常具有兩方面的含義;1)從應用的角度看,QoS代表用戶對于網(wǎng)絡所提供服務的滿意程度。2)從網(wǎng)絡的角度來看,QoS代表網(wǎng)絡向用戶所提供的業(yè)務參數(shù)指標。為了方便分析,人們將無線傳感器網(wǎng)絡的服務質量分為兩個層面,分別是針對用戶的應用層面和針對服務的網(wǎng)絡層面。
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