短程无线通信协议技术ZigBee进展及其应用.pdf

：至兰：，，：，一．：：：!兰竺皇兰兰垫皇兰金查至兰兰圭兰垩盒竺圭至 短程无线通信协议技术ZigBee进展及其应用 周怡颞 凌志浩 郑丽国 华东理工大学 摘要ZigBee是一种适用于低功耗，低成本，较低的报文吞吐率，支持太量网络节点，提供可选择的安 短距离无线协议相比，有着显著的优点．尤以低功耗、高可靠性和低复杂度见长。为了达到高可靠性和低功耗， IEEE802．1 5．4／ZigBee做了走量的设计工作。开放的协议降低了开发成奉和加快了开发进度，在工业、謇居、 民用、军事等很多领域有着广阔的前箭。本文介绍短程无线通信协议技术ZigBee进展厦其应用。 1 引 言 互联网的毪速发展，使人们越来越认识到设备互联互通对于信息的采集和处理的巨大帮助。对于工业、家 借及军事等场合．已经有了很多网络方面的解决方案。然而随着无线局域网等无线通信技术的迅猛发展，无线 传感器网络逐渐走出了实验室，开始走进人们的日常生产、生活。因为这些需要无线传感器的场合有着奉身的 许多特点，所以提出了很多新的要求。近年来，随着网络技术、计算机技术、传感器技术以及微机电技术等的迅 猛发展，使低成本、低功耗、多功能的微型无线传感器的大量生产成为可能。传感器网络的节点可以随机或者 特定地布置在目标环境中，它们之间通过特定的协议自组织起来．能够获取周围环境的信息并且相互协同工 作，完成特定任务。 2 IEEE802．15．4／ZigBee技术内容及特点 目前在无线传输领域．有以下几种无线传输协议。 2．1蓝牙 I 998年，爱立信公司共同推出了蓝牙(Bluetooth)技术，主要用于通信和信息设备的无线连接。它的工作频 率为2．4GHz，有效范围大约在10m半径内，以约1Mbps的速率相互传递数据。Bluetooth的底层协议为 802151，需要协议栈提供250KB系统开销，从而增加r系统成本和集成复杂性。Bluetooth对每个“微微网” (Piconet)有最多配置7个节点的网络限制。 2．2 Wi-Fi 现在使用最为广泛的无线局域网解决方案，工作频率也是24 GHz，适用于对大数据量的应用(如大文件 传输、email、web接人)。由于其优异的带宽是以高的功耗为代价的，因此大多数便携Wi-Fi装置都需要能常规 _允电。 2．3超宽带无线技术 超宽带无线技术(UWB)是一种无载波通信技术，它不采用载波，而是利用纳秒至微微秒级的非正弦渡窄 1～10．6 脉冲传输数据。因此其所占的频谱范围很宽，适用于高速、近距离的无线个人通信，3 GHz带宽频率 为UWB所使用的频率范围。UWB信号的有效传输距离在i0m以内，速率可达1G，但是标准尚未统一，前途 未h。 、 2．4 ZigBee ZigBee(80215．4)技术是最近发展起来的一种短距离无线通信技术，功耗低，被业界认为是最有可能应用 在下控场合的无线方式。它同样使用2．4GHz波段，采用跳频技术。 另外，它可与254个节点联网。节点可以包括仪器和家庭自动化应用设备。它本身的特点使其在工业监 控、传感器网络、家庭监控、安全系统等领域有很大的发展空间。表1列举了几种常用无线传输方式的主要性 能比较。 表1无线传输方式的比较 BlueTooth WrFl ZigBee 项 目 (802l 5．1) (80211b) (80215．4) 系统开销 较大 大 小 电池寿命 较短 短 最长 网络节点数