基于ZigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)
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無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量隨機(jī)部署在被監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織方式構(gòu)成，廣泛應(yīng)用于軍事與民防、環(huán)境生態(tài)觀測(cè)、醫(yī)療護(hù)理、智能建筑等領(lǐng)域。傳感器節(jié)點(diǎn)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本組成單元，它是由傳感器、處理器、無(wú)線收發(fā)和能量供應(yīng)四個(gè)模塊組成。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)則是由大量體積小、能耗低、具有無(wú)線通信、傳感和數(shù)據(jù)處理功能的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，因此，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的好壞將直接影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。本文基于無(wú)線傳感器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，自主設(shè)計(jì)了一種基于針對(duì)ZigBee協(xié)議、以CC2430芯片為核心的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案。
1 ZigBee技術(shù)
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)之間互聯(lián)采用短距離的無(wú)線通信方式，現(xiàn)在流行的無(wú)線短距離通信技術(shù)主要有紅外技術(shù)(IrDA)、藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)、無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)(Wi-Fi)等。表1列出了ZigBee技術(shù)與這些短距離無(wú)線通信技術(shù)的比較，從表中不難看出，各種通信技術(shù)都具有各自的特點(diǎn)，適用于不同的場(chǎng)合。紅外技術(shù)由于其傳輸距離有限、傳輸方向性強(qiáng)等缺點(diǎn)，在應(yīng)用范圍上受到了一定程度的限制；藍(lán)牙技術(shù)只能配置7個(gè)節(jié)點(diǎn)，制約了其在大型傳感器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用；無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)射功率比較大，大多數(shù)便攜Wi-Fi裝置都需要常規(guī)充電，從而限制了它在工業(yè)場(chǎng)合的推廣和應(yīng)用。
在比較之下，ZigBee技術(shù)具有成本更低、網(wǎng)絡(luò)容量更大、功耗更低、時(shí)延更短等優(yōu)點(diǎn)，故而本文選取了Zig-Bee技術(shù)為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)提供互聯(lián)互通的平臺(tái)。ZigBee是一種短距離、低速率、低功耗、低成本和低復(fù)雜度的無(wú)線傳輸技術(shù)，它工作于無(wú)需注冊(cè)的2．4 GHz ISM頻段，傳輸速率為100～250 Kb／s，傳輸距離為10～75 m，典型距離為30 m。ZigBee是IEEE 802．15．4標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展集，它基于標(biāo)準(zhǔn)的7層開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)模型。網(wǎng)絡(luò)層(NWK)和應(yīng)用層(APL)的框架設(shè)計(jì)是由ZigBee聯(lián)盟負(fù)責(zé)制定，IEEE則制定物理層(PHY)和介質(zhì)接入控制層(MAC)標(biāo)準(zhǔn)。其中，APL的框架包括了應(yīng)用支持子層(APS)、ZigBee設(shè)備對(duì)象(ZDO)以及由制造商指定的應(yīng)用對(duì)象。ZigBee的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
關(guān)鍵詞：
節(jié)點(diǎn)
設(shè)計(jì)
網(wǎng)絡(luò)
傳感器
ZigBee
無(wú)線
基于
ZigBee
傳感
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