ZigBee无线传感网报告

无线传感网期末作业

ZigBee在智能家居领域的应用与前景

学院：

姓名：

2015.01.01

ZigBee无线传感网在智能家居领域中的应用前景分析

一、应用背景

智能家居的概念最早由美国、加拿大、欧洲、澳大利亚以及东南亚等经济比较发达的国家提出。世界上第一幢智能建筑于1984年在美国康涅狄格州出现，当时只是对一座旧式大楼进行了一定改造，采用计算机对大楼内的空调、电梯、照明灯设备进行监测和控制，并提供语音通信、电子邮件和情报资料灯方面的信息服务。而后涌现了各种不同的解决方案，涉及到生活的方方面面。

1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。它的系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。

国内智能家居的控制系统产品十分繁多，由于入行门槛不高，技术水平要求较低，中国产生了数百个互不兼容的标准，直接导致了国内行业竞争激烈，标准不统一带来实际应用的的麻烦。而2005年以后，智能家居的野蛮成长和恶性竞争，给智能家居行业带来了极大的负面影响。导致实际使用效果差，产品可靠性、安全性缺乏。不少媒体对智能家居提出了质疑，一般民众也逐渐丧失了信心。

但是智慧家居是今后家居领域发展的必然趋势，虽然市场推广才刚刚开始，但行业的竞争已经很激烈，光是宁波就有不下5家企业专门从事这方面开发。面对中国庞大的需求市场，预计该行业将以年均19.8%的速率增长，在2015年产值达1240亿元。

二、技术分析

智能家居不同于数据通信网络，其要求低速率低成本的控制手段。其仅需要设备的互联和控制，故应该考虑以下特点：

1.低成本家庭控制网络中控制的对象主要是大量的家电和传感器终端节点，这种较大规模的网络需要一个低成本的节点组网技术。

2.标准化需要各个家居组成部件之间互相通信，标准化的工作非常重要。

3.跨平台使用环境是一个家居环境，整个系统中有着形形色色的平。

4.自组织不能期望用户能够对系统进行复杂的配置和管理，网络环境下各种资源的自组织和协同工作显得十分重要。

5.可扩展性系统不做大的改动情况下，能够自动地进行软件升级和功能扩张。

6.嵌入式应用嵌入式技术是指设备通过嵌入式模块，而非PC系统，直接接入Intemet实现信息交互的过程，或者通过移动通信模块直接接入移动网络实现远程交互的过程。这样避免了系统对传统PC机的依赖问题。

常用的短距离无线通信技术对比

433MHz的显著优势是无线信号的穿透性强、能够传播得更远。但其缺点也是很明显的，就是其数据传输速率只有9600bps，只支持星型网络的拓扑结构，通过多基站的方式实现网络覆盖空间的扩展。433Mhz网络中一般采用数据透明传输协议，因此其网络安全可靠性也是较差的。

WiFi的特点是数据传输速率高，并且支持“永远在线”功能。这些功能带来的负面作用是功耗的增加以及可靠性及性能的降低。

蓝牙最近出了4.0标准，这种标准除了低功耗设计，通讯距离也达到2.4G无线信号的范围，但其缺陷依然明显，安全性、组网能力和抗干扰能力不够，没有网络自愈功能，蓝牙的泄密事件非常普遍，新标准的组网规模一般不能超过300个，另外蓝牙很容易被干扰。

ZigBee的特点是低功耗、高可靠性、强抗干扰性，布网容易，通过无线中继器可以非常方便地将网络覆盖范围扩展至数十倍。其也可以从应用层的角度设计成类似于“永远在线”的模式，通过设置合理的“刷新时间间隔”参数来实现功能、功耗及可靠性之间的折中。

结合上表不难看出ZigBee在智能家居方面所具有的优势。

三、ZigBee性能指标

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、

自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。物理层是协议的最底层，承负着和外界直接作用的任务，用于控制RF收发器的工作；MAC层负责设备间无线数据链路的建立、维护和结束，确认模式的数据传送；网络/传输层建立新网络，保证数据的传输，并对数据进行加密，保证数据的完整性；应用层根据服务和需求是多个器件之间进行通信。应用层主要更具具体应用由用户开发。

1、超低功耗

由于ZigBee技术传输速率低、传输数据量很小、内存使用量少，因此信号的收发时间很短，ZigBee节点可以在大部分时间内处于睡眠状态，当需要发送数据时，Zigbee可以在15ms或更短的时间内由睡眠状态进入工作状态，因此即使处于睡眠状态的节点也能做到低时延。所以ZigBee节点非常省电，对于典型应用，2节5号干电池可支持1个节点工作6～24个月，甚至更长。

2、网络容量大

ZigBee低速率、低功耗和短距离传输的特点使它非常适宜支持简单器件，而简化功能器件可以用于非常简单的应用。一个ZigBee的网络最多包括有255个ZigBee网路节点，其中一个是主控设备，其余则是从属设备。若是通过网络协调器，整个网络最多可以支持超过65000个ZigBee网路节点。

3、数据传输可靠

ZigBee的媒体接入控制层（MAC层）采用talk-when-ready的碰撞避免机制，采用这种方法可以提高系统信息传输的可靠性。

同时，ZigBee网络层采用了网状网的组网方式，从源节点到达目的节点可以有多条路径，路径的冗余加强了网络的健壮性，如果原先的路径出现了问题，比如受到干扰，或者其中一个中间节点出现故障，ZigBee可以进行路由修复，另选一条合适的路径来保持通信这也是ZigBee加强其可靠性的一个重要特性。

4、低速率

ZigBee工作在20～250kbps的速率，分别提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps(915 MHz)和20kbps(868 MHz)的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求。

5、近距离

传输范围一般介于10～100m之间，在增加发射功率后，亦可增加到1～3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远。

6、时延短

ZigBee的响应速度较快，从睡眠状态转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需要30ms，既节约了能源又缩短了时间。相对而言，Bluetooth需要3~10s，WiFi需要3s。

7、安全性

ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，在数据传输中提供了三级安全性。ZigBee加密算法采用AES-128可以用来保护数据净荷和防止攻击者冒充合法器件，同时各个应用可以灵活确定其安全属性。

ZigBee网络设备类型和网络结构

1、网络协调器：包含所有的网络消息，是3种设备类型中最复杂的一种，存储容量最大、计算能力最强。发送网络信标、建立一个网络、管理网络节点、存储网络节点信息、寻找一对节点间的路由消息、不断地接收信息。

2、全功能设备(FFD)：可以担任网络协调者，形成网络，让其它的FFD或是精简功能装置（RFD）连结，FFD具备控制器的功能，可提供信息双向传输。

3、精简功能设备(RFD)：RFD只能传送信息给FFD或从FFD接收信息。 ZigBee 网络拓扑结构包括星形，网状形和蔟状形等，一般应用较广泛的是网状结构。

星状图网状图树状图

网络协调器RFD FFD

四、市场分析

由上文可知，智能家居的概念早已出现，早几年的监控，门禁，安保系统，甚至于停车场系统发展迅速，市场广阔。这些智能家居的雏形早已走近我们的生活之中。而2014年这个概念被一再提及，智能家居的概念，终于开始走向了我们的家中，结合互联网使之焕发出新的活力。

2014年初，谷歌以32亿美元的报价收购了由托尼·法德尔创办的智能家居公司Nest Labs，而托尼·法德尔是前苹果公司iPod部门主管，被誉为是iPod之父，因此Nest从创办之初就备受关注，随着谷歌宣布收购，Nest火了，智能家居也彻底被引爆了。

随后Apple虽然并未推出关于智能家居的硬件，但他提供一个标准+协议给你们，即HomeKit。支持HomeKit后，iOS用户则可以通过HomeKit平台结合Siri去操控家庭的设备，未来HomeKit还可能开放给第三方App。

三星是安卓之王，智能手机和平板都大获成功。它还有着强大的软硬件全产业链能力，硬件、渠道和市场能力比Apple还强，这些优势将让它在新硬件领域站在很高的起点。其早已推出了智能电视、智能洗衣机、智能冰箱、智能电灯等多种产品。除了单品外，三星还推出了专属的智能家居软件平台Smart Home，它一方面整合了用户的个人消费产品，另一方面整合了智能家居设备，今年上半

年已进入部署阶段。

小米从手机开始发力，逐步推出了小米盒子，小米路由，现在开始做只能灯泡，插座等产品。更和美的在智能家居、移动互联网领域多种模式合作，在智能系统平台、电商、物流和战略投资等领域进行对接。值得注意的是，此次合作非排他性，双方给予对方“同等条件下的优先、首选权”，这意味着双方都可以再拉其他外援。

如今不难看出智能家居市场的广阔，在这些互联网企业和传统的家电企业中几乎都无法忽视智能家居的未来。根据长江证券的研究，智能家居市场被称为下一个千亿元级别的市场。

五、实际应用

ZigBee最初预计的应用领域主要包括消费电子、能源管理、卫生保健、家庭自动化、建筑自动化和工业自动化。随着物联网的兴起，ZigBee又获得了新的应用机会。物联网的网络边缘应用最多的就是传感器或控制单元，这些是构成物联网的最基础最核心最广泛的单元细胞，而ZigBee能够在数千个微小的传感传动单元之间相互协调实现通信，并且这些单元只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，所以它的通信效率非常高。这种技术低功耗、抗干扰、高可靠、易组网、易扩容，易使用，易维护、便于快速大规模部署等特点顺应了物联网发展的要求和趋势。

在工业领域：利用传感器和ZigBee网络，使得数据的自动采集、分析和处理变得更加容易，可以作为决策辅助系统的重要组成部分。例如危险化学成分的检测、火警的早期检测和预报、高速旋转机器的检测和维护。这些应用不需

要很高的数据吞吐量和连续的状态更新，重点在低功耗，从而最大程度地延长电池的寿命，减少ZigBee网络的维护成本。

在汽车上：主要是传递信息的通用传感器。由于很多传感器只能内置在飞转的车轮或者发动机中，比如轮胎压力监测系统，这就要求内置的无线通信设备使用的电池有较长的寿命（大于或等于轮胎本身的寿命），同时应该克服嘈杂的环境和金属结构对电磁波的屏蔽效应。

在精确农业：传统农业主要使用孤立的、没有通信能力的机械设备，主要依靠人力监测作物的生长状况。采用了传感器和ZigBee网络后，农业将可以逐

渐地转向以信息和软件为中心的生产模式，使用更多的自动化、网络化、智能化和远程控制的设备来耕种。传感器可能收集包括土壤湿度、氮浓度、pH值、降水量、温度、空气湿度和气压等信息。这些信息和采集信息的地理位置经由ZigBee网络传递到中央控制设备供农民决策和参考，这样农民能够及早而准

确地发现问题，从而有助于保持并提高农作物的产量。

在家庭和楼宇自动化领域：家庭自动化系统作为电子技术的集成被得到迅速扩展。易于进入、简单明了和廉价的安装成本等成了驱动自动化居家和建筑开发和应用无线技术的主要动因。未来的家庭将会有50~100个支持ZigBee的芯片被安装在电灯开关、烟火检测器、抄表系统、无线报警、安保系统、HVAC、厨房器械中，为实现远程控制服务。

在医学领域：将借助于各种传感器和ZigBee网络，准确而且实时地监测病人的血压、体温和心跳速度等信息，从而减少医生查房的工作负担，有助于医生作出快速的反应，特别是对重病和病危患者的监护和治疗。

在消费和家用自动化市场：可以联网的家用设备有电视、录像机、无线耳机、PC外设（键盘和鼠标等）、运动与休闲器械、儿童玩具、游戏机、窗户和窗帘、照明设备、空调系统和其它家用电器等。近年来，由于无线技术的灵活性和易用性，无线消费电子产品已经越来越普遍、越来越重要。

结合ZigBee和GPRS的无线数据传输网络

ZigBee智能交通控制系统无线通信方案

在实际应用中ZigBee自身的的缺点也很容易体现出来，在实际当中其通信距离并不足以使之与较远的机房通信，此时由两个解决方案，一是就近安放机房，但是成本较高；二是采用移动网络等远距离通信手段来传播信息。实际使用中可以令ZigBee与GPRS的核心网络相连接，ZigBee的数据业务在到达PDN （Packet Date Network，分组数据网络）前，先经过Gb连接到GPRS核心网络。这时，ZigBee网络协调器可以看作GPRS网络的一个MS。ZigBee主协调器需要

支持两种无线子系统来传输信令和用户数据：第一个使用GPRS的RLC、MAC 和物理层，第二个使用802.15.4的MAC和物理层。这两种接入方式提供了两种传输PDU（Packet

Date Unit，分组数据单元）的方法。由于传感器网络中分布着多个路由节点，因此微控制器要利用软件中断实现对不同ID路由节点上传数据轮询扫描，使路由节点的数据可以有序、完整地通过微控制器处理后传出。路由节点在此传感器网络中充当的是传感器节点和GPRS网络之间的网关。

六、现实问题

成本真的很低么？

目前ZigBee芯片出货量比较大的TI公司的CC2430，CC2530以及Freescale 的MC1319X,MC1322X系列，其成本均在2~3美金左右，再考虑到其他外围器件和相关2.4G射频器件，BOM成本难以低于10美金，针对智能家居这种成本敏感而有需要大量节点的家用设备，其成本颇为尴尬。

通信真的稳定么？

目前国内Zigbee技术主要采用ISM频段中的2.5G频率，其衍射能力弱，穿墙能力弱。家居环境中，即使是一扇门，一扇窗，一堵非承重墙，也会让信号大打折扣。当然，有些厂家会使用射频功放，对2.5G信号进行放大，但是这样会造成额外的辐射污染，同时也和ZigBee低功耗，节能的初衷背道而驰。

组网真的有用么？

Zigbee技术的主要特点是支持自组网能力强，自恢复能力强，因此，对于井下定位，停车场车位定位，室外温湿度采集，污染采集等应用非常具有吸引力。然而，对于智能家居的应用场景中，开关，插座，窗帘的位置一旦固定，一直不变，自组网的优点也就不复存在，但是自组网所耗费的时间和资源缺却依旧很高。

物联网简介及基于ZigBee的无线传感器网络

物联网简介及基于ZigBee的无线传感器网络 摘要 物联网，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域，给IT和通信带来了广阔的新市场。积极发展物联网技术，尽快扩展其应用领域，尽快使其投入到生产、生活中去，将具有重要意义。 ZigBee无线通信技术是一种新兴的短距离无线通信技术，具有低功耗、低速率、低时延等特性，具有强大的组网能力与超大的网络容量，可以广泛应用在消费电子品、家居与楼宇自动化、工业控制、医疗设备等领域。由于其独有的特性，ZigBee无线技术也是无线传感器网络的首选技术，具有广阔的发展前景。ZigBee协议标准采用开放系统接口(051)分层结构，其中物理层和媒体接入层由IEEE802.15.4工作小组制定，而网络层，安全层和应用框架层由ZigBee联盟制定。 本文首先从概念、技术架构、关键技术和应用领域介绍了物联网的相关知识，然后着重介绍了基于ZigBee的无线传感器网络，其中包括无线传感网简介、ZigBee技术概述和基于ZigBee的无线组网技术。 关键词：物联网；ZigBee；无线传感器网络

物联网简介 物联网概念 “物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。 最简洁明了的定义：物联网(Internet of Things)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。 技术架构 从技术架构上来看，物联网一般可分为三层：感知层、网络层和应用层。 感知层是物联网的皮肤和五官-用于识别物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、M2M终端、传感器网关等，主要功能是识别物体、采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用类似。 感知层解决的是人类世界和物理世界的数据获取问题。它首先通过传感器、数码相机等设备，采集外部物理世界的数据，然后通过RFID、条码、工业现场总线、蓝牙、红外等短距离传输技术传递数据。感知层所需要的关键技术包括检测技术、短距离无线通信技术等。 网络层是物联网的神经中枢和大脑-用于传递信息和处理信息。网络层包括通信网与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。 网络层解决的是传输和预处理感知层所获得数据的问题。这些数据可以通过移动通信网、互联网、企业内部网、各类专网、小型局域网等进行传输。特别是在三网融合后，有线电视网也能承担物联网网络层的功能，有利于物联网的加快推进。网络层所需要的关键技术包括长距离有线和无线通信技术、网络技术等。 应用层是物联网的"社会分工"-结合行业需求，实现广泛智能化。应用层是物

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无线传感网期末作业 ZigBee在智能家居领域的应用与前景 学院： 姓名： 2015.01.01

ZigBee无线传感网在智能家居领域中的应用前景分析 一、应用背景 智能家居的概念最早由美国、加拿大、欧洲、澳大利亚以及东南亚等经济比较发达的国家提出。世界上第一幢智能建筑于1984年在美国康涅狄格州出现，当时只是对一座旧式大楼进行了一定改造，采用计算机对大楼内的空调、电梯、照明灯设备进行监测和控制，并提供语音通信、电子邮件和情报资料灯方面的信息服务。而后涌现了各种不同的解决方案，涉及到生活的方方面面。 1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。它的系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。 国内智能家居的控制系统产品十分繁多，由于入行门槛不高，技术水平要求较低，中国产生了数百个互不兼容的标准，直接导致了国内行业竞争激烈，标准不统一带来实际应用的的麻烦。而2005年以后，智能家居的野蛮成长和恶性竞争，给智能家居行业带来了极大的负面影响。导致实际使用效果差，产品可靠性、安全性缺乏。不少媒体对智能家居提出了质疑，一般民众也逐渐丧失了信心。 但是智慧家居是今后家居领域发展的必然趋势，虽然市场推广才刚刚开始，但行业的竞争已经很激烈，光是宁波就有不下5家企业专门从事这方面开发。面对中国庞大的需求市场，预计该行业将以年均19.8%的速率增长，在2015年产值达1240亿元。 二、技术分析 智能家居不同于数据通信网络，其要求低速率低成本的控制手段。其仅需要设备的互联和控制，故应该考虑以下特点： 1.低成本家庭控制网络中控制的对象主要是大量的家电和传感器终端节点，这种较大规模的网络需要一个低成本的节点组网技术。 2.标准化需要各个家居组成部件之间互相通信，标准化的工作非常重要。 3.跨平台使用环境是一个家居环境，整个系统中有着形形色色的平。

ZIGBEE无线传感器网络简介

无线传感器网络简介 2007年01月06日星期六下午04:29 ［来源：仪器仪表与传感器网］ 科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命。 发展历程 早在上世纪70年代，就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形，我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的的不断发展和进步，传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力，并通过与传感控制器的相联，组成了有信息综合和处理能力的传感器网络，这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始，现场总线技术开始应用于传感器网络，人们用其组建智能化传感器网络，大量多功能传感器被运用，并使用无线技术连接，无线传感器网络逐渐形成。 无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。发达国家如美国，非常重视无线传感器网络的发展，IEEE正在努力推进无线传感器网络的应用和发展，波士顿大学(Boston Unversity)还于最近创办了传感器网络协会(Sensor Network Consortium)，期望能促进传感器联网技术开发。除了波士顿大学，该协会还包括BP、霍尼韦尔(Honeywell)、Inetco Systems、Invensys、 L-3 Communications、Millennial Net、Radianse、 Sensicast Systems及Textron Systems。美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术，《商业周刊》预测的未来四大新技术中，无线传感器网络也列入其中。可以预计，无线传感器网络的广泛是一种必然趋势，它的出现将会给人类社会带来极大的变革。 应用现状 虽然无线传感器网络的大规模商业应用，由于技术等方面的制约还有待时日，但是最近几年，随着计算成本的下降以及微处理器体积越来越小，已经为数不少的无线传感器网络开始投入使用。目前无线传感器网络的应用主要集中在以下领域： 1. 环境的监测和保护 随着人们对于环境问题的关注程度越来越高，需要采集的环境数据也越来越多，无线传感器网络的出现为随机性的研究数据获取提供了便利，并且还可以避免传统数据收集方式给环境带来的侵入式破坏。比如，英特尔研究实验室研究人员曾经将32个小型传感器连进互联网，以读出缅因州"大鸭岛"上的气候，用来

Zigbee无线传感器网络英文文献

Zigbee Wireless Sensor Network in Environmental Monitoring Applications I. ZIGBEE TECHNOLOGY Zigbee is a wireless standard based on IEEE802.15.4 that was developed to address the unique needs of most wireless sensing and control applications. Technology is low cost, low power, a low data rate, highly reliable, highly secure wireless networking protocol targeted towards automation and remote control applications. It’s depicts two key performance characteristics – wireless radio range and data transmission rate of the wireless spectrum. Comparing to other wireless networking protocols such as Bluetooth, Wi-Fi, UWB and so on, shows excellent transmission ability in lower transmission rate and highly capacity of network. A. Zigbee Framework Framework is made up of a set of blocks called layers.Each layer performs a specific set of services for the layer above. As shown in Fig.1. The IEEE 802.15.4 standard defines the two lower layers: the physical (PHY) layer and the medium access control (MAC) layer. The Alliance builds on this foundation by providing the network and security layer and the framework for the application layer. Fig.1 Framework The IEEE 802.15.4 has two PHY layers that operate in two separate frequency ranges: 868/915 MHz and 2.4GHz. Moreover, MAC sub-layer controls access to the radio channel using a CSMA-CA mechanism. Its responsibilities may also include transmitting beacon frames, synchronization, and providing a reliable transmission mechanism. B. Zigbee’s Topology The network layer supports star, tree, and mesh topologies, as shown in Fig.2. In a star topology, the network is controlled by one single device called coordinator. The coordinator

Zigbee网络原理与应用教案

计算机与信息技术学院 课程教案 专业物联网工程 课程Zigbee网络原理与应用 讲授人姚建峰 2015 年 9月10日

(一) 课程名称：Zigbee网络原理与应用 (二) 学时学分：周4学时，3学分 (三) 预修课程：电子线路、数字逻辑、计算机组成原理、高级语言程序设计 (四) 使用教材 ZigBee技术与实训教程――基于CC2530的无线传感网技术，清华大学出版社，2014年5月第1版 (五) 教学参考书(3本以上) 1、李文仲编著：《Zigbee2006无线网络与无线定位实战》，北京航空航天大学出版社，2008年1月第1版； 2、王小强编著：《Zigbee无线传感器网络设计与实现》，化学工业出版社，2012年6月第1版； 3、郭渊博编著：《Zigbee技术与应用》，国防工业出版社，2010年6月第1版。 （六）教学方法：课堂讲授，课堂演示，师生互动，理论与实验结合教学。 (七) 教学手段：多媒体教学。 (八) 考核方式：闭卷考试。 (九) 学生创新精神与实践能力的培养方法：结合实验、具体应用、小组讨论等方式使学生掌握Zigbee技术开发的基本方法，提高学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的动手能力和创新能力。 (十) 其它要求：严格考勤，学生课堂表现和实验完成情况占学生成绩的30%，期末成绩占70%。

第一章无线传感器网络 教学时数：2学时 教学目的与要求：主要让学生理解无线传感网络的主要概念，了解无线传感网络的发展历程、研究现状与研究前景、应用领域，掌握无线传感网络的特点、网络体系结构、关键技术。 教学重点：无线传感器网络体系结构。 教学难点：无线传感器网络的关键技术。 第一节无线传感器网络概述(了解) 1.无线传感器网络的概念： 无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。 2.无线传感器网络的发展历程： 第一阶段:最早可以追溯至越战时期使用的传统的传感器系统。当年美越双方在密林覆盖的“胡志明小道”进行了一场血腥较量，“胡志明小道”是胡志明部队向南方游击队输送物资的秘密通道，美军对其进行了狂轰滥炸，但效果不大。后来，美军投放了2万多个“热带树”传感器。“热带树”实际上是由震动和声响传感器组成的系统，它由飞机投放，落地后插入泥土中，只露出伪装成树枝的无线电天线，因而被称为“热带树”。只要对方车队经过，传感器探测出目标产生的震动和声响信息，自动发送到指挥中心，美机立即展开追杀，总共炸毁或炸坏4.6万辆卡车。 第二阶段:二十世纪80年代至90年代之间。主要是美军研制的分布式传感器网络系统、海军协同交战能力系统、远程战场传感器系统等。这种现代微型化的传感器具备感知能力、计算能力和通信能力。因此在1999年，商业周刊将传感器网络列为21世纪最具影响的21项技术之一。 第三阶段:21世纪开始至今，也就是9·11事件之后。这个阶段的传感器网络技术特点在于网络传输自组织、节点设计低功耗。除了应用于反恐活动以外，在其它领域更是获得了很好的应用，所以2002年美国国家重点实验室－－橡树岭实验室提出了“网络就是传感器”的论断。 3.无线传感器网络研究现状： （1）国外无线传感器网络的研究现状 1998年，美国国防部提出了“智能尘埃”的概念，最先开始无线传感器网络技术的研究，目的是为监控敌方的活动情况而不被察觉。2001年，美国陆军提出“灵巧传感器网络通信”计划，将无人值守式弹药、传感器和未来战斗系统

基于Zigbee的无线传感器网络与IP连接

2012第四次国际会议“计算智能，建模与仿真” 基于ZigBee的无线传感网络与IP连接Alaparthi Narmada Parvataneni Sudhakara Rao 欧洲经委会JNTU 欧洲经委会 技术科学Vignan研究所，技术科学Vignan研究所 Deshmukhi，Nalgonda DT，印度安得拉邦。Deshmukhi，Nalgonda DT，安得拉邦，印度 Email: a.narmada@https://www.wendangku.net/doc/7c14879958.html, Email: sparvata@https://www.wendangku.net/doc/7c14879958.html, 摘要 -无线传感器网络（WSN ）包括在远程位置的分布式传感器节点，用于测量在远程位置的传感器数据。无线传感器网络中的每个节点都包括一个无线微控制器接口与传感器。用户面临着独立工作和多样化的电子设备，如电视，掌上电脑，笔记本电脑等。必须要有中间软件来粘合这些异构设备。它还集成了无线传感器网络和IP ，以满足现实世界需求并且能够基于IP的无线传感器网络的电子设备来访问相同或不同网络的其他设备。 TCP / IP堆栈不适合被移植到无线传感器网络节点的内存。它占用更多的内存，并导致更多的开销的无线传感器网络。实现基于IP的无线传感器网络的技术有两种基本方法：基于网关的方法和虚拟网关的方法。一种新的基于无线微控制器的新的网络来集成IP和无线传感器网络被提了出来。硬件采用一个协调员，三台路由器和集成IP和无线传感器网络的一台手持设备。大会提出了新的寻址机制来建立虚拟IP和无线传感器网络地址作为这个集成的一部分。 关键词：无线传感器网络; PAN; PANM; IP I.引言

无线技术（如蓝牙，IEEE 802.11无线局域网和IEEE802.15.4无线传感器网络）的出现奠定了机器之间（M2M）通信的基础。在这一方面，一个设备能协同工作并服务人类的系统是必需的。具有多个输入输出单元，提供了一个连贯和环绕接口的虚拟设备具有许多优点，包括安全性[1]。设备可以共享资源如：处理能力，内存，数据，应用网络接入点和用户借口。 在家的设备将形成一个个人区域网（PAN），其中的设备可能会在网络中动态地出现和消失。这个需求可以通过使用一个能够在PAN内简历虚拟设备的PAN 中间件（PANM）来实现。它可以处理设备的动态存在或消失和设备类型的多样化。本文着重论述在PAN内介于网络层和应用层之间的应用互连。它隐藏了PAN内参与的各个独立的设备，并提出应用程序在设备上运行的与在单独计算机上一样的能力。中间件包含一些智能化功能，同时，它有助于用户控制PAN，提高了人机交互（HCI）。 II.Z IGBEE 技术 为了实现这一引人注目的理念，并让设备到设备的协作，通信和网络必须建立。传统的PAN一直被认为实现了蓝牙技术。使用ZigBee的基于IP的PAN的建立是一个自下而上的网络方式，这是一个明智的一步进程。在“PAN外围（ZigBee 设备）'必须建立链路层连接到邻近的设备。当链路已建立连接，该设备可能会继续配置IP网络层并将它的地位提升到“ZigBee PAN主机”。当IP连接[3]建立后，设备可能会继续配置IP网络层来参与网络运营和管理，其中包括作为'zigbee PAN - 路由器‘的[4]PAN路由协议。该网络建立过程开始于两个设备发现对方，洽谈，互相配对，并在设备发现和连接建立阶段形成初始PAN网络。这有两个方面的考虑：1，形成家庭网络和人机界面；2，利用IP连接到外部世界。 IEEE 802.15.4协议被采纳为低速率无线局域网的个人区域网络（LR-WPAN）的一个通信标准[2]。ZigBee是一种无线网络标准，其目的是遥控和传感器的应用，它适用于在恶劣的无线环境和在隔离的位置。它建立在标准IEEE802.15.4，其中定义了物理层和MAC层。Zigbee的还定义了应用程序和安全[1]层规范实现来自不同厂商的产品之间的互操作性。图1显示了Zigbee协议作为一个超集的IEEE 802.15.4的。

Zigbee无线传感器网络英文文献

Ｚigbee Wｉreｌess Sensor Ｎetworｋin Eｎvironmｅntal Monｉ ｔoｒｉng Applicaｔions I.?ZIGBEＥTECHNOLＯGＹ Ｚigbeｅis a wiｒeless stanｄarｄbasｅd oｎIEEE8０2.15．４ｔｈaｔw ａs deveｌopeｄto ａｄdｒeｓs the unique nｅeds of most wiｒeｌess seｎｓｉｎg ａｎｄcｏntrol aｐplｉcationｓ. Tｅｃｈｎoｌｏｇy iｓlow cost, ｌow power，a ｌｏｗdａtａｒatｅ，highly rｅliable，ｈighly secure ｗireleｓs net ｗoｒkiｎg protｏcol tａrgeｔed towａrｄsａｕｔomａｔiｏn ａnd ｒｅmote con ｔｒol apｐlicatiｏns.It’s ｄepictｓｔwo keｙpｅrｆormance chaｒａｃterisｔicｓ–wirelｅｓs radio rａnｇe and ｄata trａnｓmissiｏｎｒatｅｏｆthｅｗｉrelesｓspeｃtrum.Cｏmpaｒｉnｇto otheｒwｉｒeless neｔwｏrking prｏｔｏco ｌｓｓuch as Bluｅtoｏth, Wi-Fi, UWB andｓoｏｎ, shoｗｓｅｘcｅｌlent ｔranｓmissioｎabilityｉｎlｏweｒｔransmissｉoｎraｔe and higｈｌy capacity of nｅｔwork. A. ZｉgｂeｅFramework Ｆrameworｋis ｍade up of a set oｆbｌocｋs called ｌayeｒs.Ｅach layｅｒpｅrforｍｓa specifｉc set oｆservices for the layer abovｅ.Ａs shｏｗｎin Fｉg.1. Ｔｈe IEＥE 8０2.15.４ｓｔandarｄdefinｅs thｅtwo loｗｅr ｌayers: ｔｈｅｐhysiｃaｌ（PHY)ｌaｙer aｎd thｅmediumａｃｃeｓs ｃoｎtｒｏｌ(MAC)lａｙer. Ｔhe Alｌiａncｅbｕiｌds ｏn this foundation by pｒoviding the ｎｅtｗork ａnd seｃurity ｌaｙｅr and the framework for the ａpｐliｃａtion layeｒ. Fig.1 Fraｍewｏrk The IEＥE 802．1５.4ｈａs two PHY lａyerｓthat ｏperate ｉn tｗo separate ｆrequenｃy ranges: 8６８／９15ＭHz and ２.4ＧHz. Mｏreoveｒ，ＭAC suｂ－layｅr c

基于ZigBee无线传感器网络的森林环境监测系统

福建农林大学学报（自然科学版）第40卷第4期Journal of Fujian Agriculture and Forestry University（Natural Science Edition）2011年7月 基于ZigBee无线传感器网络 的森林环境监测系统 狄飞，张莉君 （中国地质大学（武汉）机械与电子信息学院，湖北武汉430074） 摘要：设计了一种基于ZigBee无线传感器网络的森林环境监测系统；描述了该系统的构成原理与整体结构，以及基于CC2430芯片的传感器节点和网关的硬件设计和系统软件工作流程．采用的星—簇首—路由的拓扑结构，具有低成本、易于部署、使用寿命长等优点． 关键词：无线传感器网络；ZigBee；数据传输 中图分类号：TP277文献标识码：A文章编号：1671-5470（2011）04-0435-04 Design of forest environment monitoring system based on Zigbee wireless sensor network DI Fei，ZHANG Li-jun （Faculty of Mechanical＆Electronic Information，China University of Geosciences，Wuhan，Hubei430074，China） Abstract：A forest environment monitoring system based on ZigBee wireless sensor network was researched and designed．The prin-ciple and architecture of the system were described．The sensor node using CC2430chip and gateway were illustrated in detail，and the system software work process was demonstrated．The system applied star-cluster first-route topological structure，with the advan-tages of low cost，easy-to-use and long life cycle，etc． Key words：wireless sensor network；ZigBee；data transmission 森林环境监测是森林资源保护与管理的基础，是建设现代林业、实现森林科学经营的重要保障．第七次全国森林资源清查结果显示，仅森林的固碳释氧、涵养水源、保育土壤等6项生态价值就超过了10．01万亿元［1］．此外，森林是社会、经济发展不可或缺的资源，它作为陆地生态系统的主体，在减少温室气体排放中发挥着举足轻重的作用．因此，做好森林环境监测工作对于我国可持续发展和节能减排具有重要的价值与意义［2］． 本文设计了一种森林环境监测系统，该系统是基于ZigBee无线传感器网络（wireless sensor network，WSN），能够实时监测林区的大气温湿度及火灾烟雾浓度等参数，具有监测范围广、部署性好、数据传输可靠性高、对生态环境影响小等优点，在森林环境监测中有着广阔的应用前景． 1ZigBee无线传感器网络技术 无线传感器网络是部署在区域内的大量具有传感、计算和通信能力的传感器节点通过自组织方式构成的多跳无线网络，是无线通信、嵌入式计算和分布式数据处理等多领域技术的交叉融合［3－5］．传感器节点通常包括处理器、存储器、传感器、无线通讯和电源等组件，能够同时进行数据的采集、处理以及无线传输，具有低功耗、小体积等优点［6］．传感器节点之间分工协作，可实时感知、监测和采集分布区域内监测对象或周围环境的信息． ZigBee基于IEEE802．15．4协议标准，是一种短距离、低速率的无线通信技术．ZigBee采用了直接序列扩频技术，可以工作在868MHz、915MHz或2．4GHz频段［7］．与其它无线通信技术相比，ZigBee具有架构简单、成本低、可靠性高、组网能力强等特点［6－7］，因此，ZigBee非常适用于无线传感器网络［5－7］． 收稿日期：2011－01－12修回日期：2011－05－12 作者简介：狄飞（1986－），男，硕士研究生．研究方向：嵌入式系统及计算机软件．通讯作者张莉君（1965－），女，副教授．研究方向：智能检测及工业控制．

基于Zigbee协议无线传感网络的应用

基于Zigbee 协议无线传感网络的应用 曹庆年,曹 蕾,孟开元 (西安石油大学计算机学院,陕西西安710065) 摘 要:介绍了Zigbee 技术的概念及协议框架,以小区供热管网检测系统为例,着重讲述Zigbee 技术在工业领域的应用。关键词:Zigbee 技术;无线传感网络;RTU 中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:167227800(2010)0320106202 1 Zigbee 协议概述 Zigbee 是一种新兴的无线网络技术,其特点是近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本。主要适用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。Zigbee 的传世速率是10~250KB /s,时延在15~30ms 之间,有效通信范围是10~75m,工作频段为2.4GH z 、868MH z(欧洲)及915MH z(美国),单个Zigbee 网络可支持255个节点。Zigbee 主要是在短距离范围之内传输小量的数据,传感器数据、控制命令和重复行数据是其主要的传输对象。 1.1 Zigbee 协议栈简介 完整的Zigbee 协议自上而下由应用层、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组成,如图1 所示。 图1 Zigbee 协议栈组成 应用层定义了各种类型的应用业务,是协议栈的最上层用户。应用汇聚层负责把不同的应用映射到Zigbee 网络层上。网络层的功能包括拓扑管理、MAC 管理、路由管理和安全管理。数据链路层有分为逻辑链路控制子层(L LC)和介质访问控制子层(MA C)。LLC 子层的功能包括传输可靠性保障、数据包的分段与重组、数据包的顺序传输。MAC 子层的功能包括设备间无线链路的建立、维护和拆除,确认模式的帧传送与接收,信道接入控制、帧校验、预留时隙管理和广播信息管理。物理层定义了3种流量等级:当频率采用2.4GH z 时,使用16 信道,能够提供250kbit /s 的传输速率;当采用915MH z 时,使用10信道,能够提供40kbit /s 的传输速率;当采用868MH z 时,使用单信道,能够提供20kbit/s 的传输速率。 1.2 Zigbee 的网络拓扑结构 Zigbee 支持3种通信设备的网络拓扑,即Star 、Mesh 和Cluster T ree 。其中,Star(星形)网络是一种常用且适用于长期运行使用操作的网络;Mesh 网络是一种高可靠性检测网络,它通过无线网络连接可提供多个数据通信通道,即它是一个高级别的冗余性网络,一旦设备数据通信发生故障,则存在另一个路径可供数据通信,这一点和Z 2Wave 一样Clust er T ree 网络是Star/Mesh 的混合型拓扑结构,结合了上述两种拓扑结构的优点。 2 系统设计 2.1 系统概述 小区供热管网监测系统采用IEEE 802.15.4技术标准和 Zigbee 网络协议设计,它采用三级控制结构,由大量的数据采集站点、汇聚点和系统中心控制室组成。系统中心控制室为一级结构,汇聚点RT U 为二级结构,数据采集站点为三级结构。系统的中心控制室负责监视、管理和控制等工作。RTU 负责收集多个数据采集站点采集到的数据,并通过无线GPRS 网络上传给中心控制室。DCU 负责采集各个供热管网的数据,并把采集到的数据实时地上传给RTU 。中心控制室与RTU 之间通过GPRS 模块采用GPRS 无线通信方式,RTU 和数据采集站点之间通过Zigbee 模块进行无线通信(如图2所示)。 在小区供热管网监测系统中,数据采集器主要完成数据采集并将数据上传给RT U 的功能。这就要求现场使用的数据采集器电流消耗尽可能小,以降低系统的功耗,延长电池的供电时间。在以往的小区供热管网的监测系统中,数据采集站点与RTU 之间采用的是GPRS 传输技术,也就是将采集到的数据 作者简介:曹庆年(19632),男,陕西西安人,硕士,西安石油大学计算机学院副教授,研究方向为通信工程、嵌入式系统;曹蕾(19852),女, 河南南阳人,西安石油大学计算机学院硕士研究生,研究方向为嵌入式系统、计算机体系结构;孟开元(19682),男,江苏海安人,硕士,西安石油大学计算机学院副教授,研究方向为嵌入式系统、计算机体系结构。

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1、RFD通常只能用作zigbee 网络中的终端设备。 2、Zigbee 网络中设备地址分配的方式有分布式分配机制和随机分配机制两种。 3、zigbee 网络工作频带为868MHz 时，其数据传输速率为20kbps 。 4、zigbee 技术的安全性高，其加密技术采用了AES-128 算法。 5、ZigBee 采用了 CSMA/CA 的碰撞避免机制，以提高系统的兼容性。 6、ZigBee 无线传感器网络由PC 机、网关、路由节点、传感器节点四部分组成。 7、无线传感网络中网关的作用是完成通过计算机发送的指令发送或接收路由节点或者传感 器节点数据，并将接收到的数据发送给计算机。 8、在 LBee 系列模块中， AT 指令集使用统一通用帧命令格式，包括帧头、全局帧、校验位三部分。 1、下面哪个不是Zigbee 技术的优点 ( B ) A 、近距离 B 、高功耗 C 、低复杂度 D 、低数据速率 2、作为 ZigBee 技术的物理层和媒体接入层的标准协议是(A)。 A、 IEEE 802.15.4协议 B、 IEEE802.11b C、 IEEE802.11a D、 IEEE802.12 3、ZigBee 中每个协调点最多可连接( D )个节点，一个ZigBee 网络最多可容纳 ( )个节点。 A、 255 65533 B 、 258 65534 C、258 65535 D、255 65535 4、ZigBee 网络中传输的数据可分为哪几类(D ) A 周期性的，间歇性的、固定的数据 B 周期性的，间歇性的 C 周期性的发复兴的反应时间低的数据 D 周期性，间歇性，反复性的、反应时间低的数据 5、下列哪项不是FFD通常有的工作状态 ( D ) A、主协调器 B、协调器 C、终端设备 D、从设备 6、下列哪项不是WPAN 的特点 ( B ) A、有限的功率和灵活的吞吐量 B、可靠性监测 C、网络结构简单 D、成本低廉 7、 Zigbee 的接收灵敏度的测量条件为在无干扰条件下，传送长度为(B )个字节的物理层数据包 A 10 B 20 c 30 D 40 8、PAN 标识符值为 0xffff, 代表的是 ( A ) A、以广播传输方式 B、短的广播地址 C、长的广播地址 D、以上都不对 9、Zigbee 是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。主要用于(A C )无线连接 A 近距离 B 远距离 C 低速率 D 高速率 10、 Zigbee 使用了 3 个频段，其中2450MHz 定义了 ( C )个频道 A 1 B 10 C 16 D 20 11、 ZigBee 物理层通过射频固件和射频硬件提供一个从( C )到物理层的无线信道接口。 A.网络层 B.数据链路层 C.MAC 层 D .传输层 12、在 IEEE802.15.4标准协议中，规定了 2.4GHz 物理层的数据传输速率为 ( A ) A.250kb/s B.300kb/s C.350kb/s D.400kb/s 13、 Zigbee 不支持的网络拓扑结构式:( C ) A(星型 B(树型 C(环型 D(网状 14、 ZigBee 应用层由什么组成 ( C ) A、应用支持层 B、应用支持层、 ZigBee 设备对象 C、应用支持层、 ZigBee 设备对象和制造商所定义的应用对象 D、 ZigBee 设备对象 15、下列在 ZigBee 技术中，各英文缩写与汉语解释对应错误的是( C ) A.FFD –完整功能的设备 B.RFD–简化功能的设备

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1、RFD通常只能用作zigbee网络中的终端设备。 2、Zigbee网络中设备地址分配的方式有分布式分配机制和随机分配机制两种。 3、zigbee网络工作频带为868MHz时，其数据传输速率为20kbps。 4、zigbee技术的安全性高，其加密技术采用了AES-128算法。 5、ZigBee采用了CSMA/CA 的碰撞避免机制，以提高系统的兼容性。 6、ZigBee 无线传感器网络由PC机、网关、路由节点、传感器节点四部分组成。 7、无线传感网络中网关的作用是完成通过计算机发送的指令发送或接收路由节点或者传感器节点数据，并将接收到的数据发送给计算机。 8、在LBee系列模块中，AT指令集使用统一通用帧命令格式，包括帧头、全局帧、校验位三部分。 1、下面哪个不是Zigbee技术的优点( B ) A 、近距离 B 、高功耗 C 、低复杂度 D 、低数据速率 2、作为ZigBee技术的物理层和媒体接入层的标准协议是(A)。 A、IEEE 802.15.4协议 B、IEEE802.11b C、IEEE802.11a D、IEEE802.12 3、ZigBee中每个协调点最多可连接( D )个节点，一个ZigBee网络最多可容纳( )个节点。 A、255 65533 B 、258 65534 C、258 65535 D、255 65535 4、ZigBee网络中传输的数据可分为哪几类(D ) A周期性的，间歇性的、固定的数据 B 周期性的，间歇性的 C周期性的发复兴的反应时间低的数据D周期性，间歇性，反复性的、反应时间低的数据 5、下列哪项不是FFD通常有的工作状态( D ) A、主协调器 B、协调器 C、终端设备 D、从设备 6、下列哪项不是WPAN的特点( B ) A、有限的功率和灵活的吞吐量 B、可靠性监测 C、网络结构简单 D、成本低廉 7、Zigbee的接收灵敏度的测量条件为在无干扰条件下，传送长度为(B )个字节的物理层数据包 A 10 B 20 c 30 D 40 8、PAN标识符值为0xffff,代表的是( A ) A、以广播传输方式 B、短的广播地址 C、长的广播地址 D、以上都不对 9、Zigbee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。主要用于(A C )无线连接 A 近距离 B 远距离 C 低速率 D 高速率 10、Zigbee使用了3个频段，其中2450MHz定义了( C )个频道 A 1 B 10 C 16 D 20 11、ZigBee物理层通过射频固件和射频硬件提供一个从( C )到物理层的无线信道接口。 A.网络层 B.数据链路层 C.MAC层D .传输层 12、在IEEE802.15.4标准协议中，规定了2.4GHz物理层的数据传输速率为( A ) A.250kb/s B.300kb/s C.350kb/s D.400kb/s 13、Zigbee不支持的网络拓扑结构式:( C ) A(星型B(树型C(环型D(网状 14、ZigBee应用层由什么组成( C ) A、应用支持层 B、应用支持层、ZigBee设备对象 C、应用支持层、ZigBee设备对象和制造商所定义的应用对象 D、ZigBee设备对象 15、下列在ZigBee技术中，各英文缩写与汉语解释对应错误的是( C ) A.FFD –完整功能的设备 B.RFD –简化功能的设备

Zigbee无线传感器网络

Zigbee无线传感器网络 摘要：环境监测采用基于cc2430的无线传感器网络具有明显的优势。设 计的节点具有功耗低、体积小并且支持自组网。本文对网络节点设计的各个功能模块进行了阐述，设计一个小型的无线传感器网络；并通过上位机监测整个传感器网络区域内的各节点监测信息的实时变化。 关键字:无线传感器网络/自组网/cc2430 引言 近几十年来，我们生存的环境问题日趋严重，如温室效应和臭氧层空洞，正威胁着人类的生存和社会的发展。与此同时，各个国家开始意识到环境问题的严重性并且开始采取各种手段来治理环境。而对周围环境变化的了解是一切工作的前提，因此如何采用科学的方法来获取环境信息变得越来越重要。 传感器无疑是获取环境信息的一种有效工具，它将可接受的外来信号转换成可供传输、测量或进行过程控制的信号源。目前传感器在我国环境监测中的应用主要有气体传感器、温度传感器、噪声传感器、生物传感器等。环境监测业务所需的数据通信量不大，对数据率的要求不高，但是需要一个成本低、容易安装、配置灵活、具有移动功能的传感和控制网络。在现有的各种无线通信技术中，ZigBee 能更好适用于环境监测。 基于zigbee无线传感器网络的研究文献[1]：针对当前农业环境监测的需求，为精准农业提供科学依据，设计了将ZigBee无线传感器网络(Wireless SensorNetworks，WSN)与GPRS相结合的农业环境监测系统。系统实现了信息采集节点的自动部署、数据自组织传输，可以使人们实时、精确地获取作物环境信息，包括空气温湿度，土壤温湿度，土壤PH值，光照强度等，可应用于温室、农田等区域，有助于农业部门更加有效地提高农作物产量，初步测试结果验证了该系统的合理性与实用性。 文献[2]：为了满足矿井巷道环境多参数监测的需求，根据矿井巷道地形的特点，介绍了一种可靠的基于ZigBee无线传感器网络的矿井巷道监测系统。详细阐述了以CC2430为核心的传感器节点、以CC2430和MCP2515为核心的Sink

ZigBee无线传感器论文中英文资料对照外文翻译文献综述

ZigBee 中英文资料对照外文翻译文献综述 ZigBee：无线技术，低功耗传感器网络 技师（工程师）们在发掘无线传感器的潜在应用方面从未感到任何困难。例如，在家庭安全系统方面，无线传感器相对于有线传感器更易安装。而在有线传感器的装置通常占无线传感器安装的费用80%的工业环境方面同样正确（适用）。而且相比于有线传感器的不切实际甚至是不肯能而言，无线传感器更具应用性。 虽然，无线传感器需要消耗更多能量，也就是说所需电池的数量会随之增加或改变过于频繁。再加上对无线传感器由空气传送的数据可靠性的怀疑论，所以无线传感器看起来并不是那么吸引人。 一个低功率无线技术被称为ZigBee，它是无线传感器方程重写，但是。一个安全的网络技术，对最近通过的IEEE 802.15.4无线标准（图1）的顶部游戏机，ZigBee 的承诺，把无线传感器的一切从工厂自动化系统到家庭安全系统，消费电子产品。与802.15.4的合作下，ZigBee提供具有电池寿命可比普通小型电池的长几年。ZigBee设备预计也便宜，有人估计销售价格最终不到3美元每节点，。由于价格低，他们应该是一个自然适应于在光线如无线交换机，无线自动调温器，烟雾探测器和家用产品。 （图1） 虽然还没有正式的规范的ZigBee存在（由ZigBee联盟是一个贸易集团，批准应该在今年年底），但ZigBee的前景似乎一片光明。技术研究公司In-Stat/MDR在它所谓的“谨慎进取”的预测中预测，802.15.4节点和芯片销售将从今天基本上为零，增加到2010年的165万台。不是所有这些单位都将与ZigBee结合，但大多数可能会。世界研究公司预测的到2010年射频模块无线传感器出货量4.65亿美量，其中77％是ZigBee的相关。 从某种意义上说，ZigBee的光明前途在很大程度上是由于其较低的数据速率20 kbps 到250 kbps的，用于取决于频段频率（图2），比标称1 Mbps的蓝牙和54的802.11g