北理工_数据分析_实验7_资料检索.doc

(封皮页) 北京理工大学 现代数据分析 实验7实验报告 主讲:李明 学生:李经 2012/11/21 (目录页) 实验7 资料检索 1 7.1 实验目的 1 7.2 实验内容 1 7.3 说明 1 7.4 设计方案 1 7.4.1 引言 1 7.4.2 Zigbee技术简介 1 7.4.3 ZigBee无线传感器网络的构建 5 7.4.4 结束语 7 资料检索 实验目的 熟悉资料检索? 实验内容 提出一种传感器网络的组成方案,包括硬件组成及软件架构? 说明 掌握基本的检索技巧,通过检索,了解无线传感器网络的基本概念,并提出一种传感器网络的组成方案 设计方案 引言 随着网络和通信技术的发展,人们对无线通信的要求也越来越高?短程?低速?廉价的无线通信技术正成为关注的焦点?目前,一种新的无线通信技术引起了人们的关注,这就是所谓的“Zigbee”技术?Zigbee技术的出现,正好满足了传感器网络低端的?面向控制的?应用简单的专用标准?ZigBee以其高通信效率?低复杂度?低功耗?低速率?低成本?高安全性以及全数字化等诸多优点,使其和无线传感器网络完美地结合在一起?目前,基于ZigBee技术的无线传感器网络的研究和开发已得到越来越多的关注 Zigbee技术简介 ZigBee技术是HomeRF的一个分支,是一种近距离?低复杂度?低功耗?低数据速率?低成本的双向无线通信技术或无线网络技术,同时又是一组基于IEEE的802.15.4无线标准研制开发的有关组网?安全和应用软件方面的技术,适合于承载数据流量较小的业务,并可方便地嵌入各种设备中,同时支持地理定位功能?其目标市场是工业?家庭以及医学等需要低功耗?低成本的无线通信应用?相对于现有的各种无线通信技术,ZigBee技术是最低功耗和成本的技术?其依赖的IEEE802.15.4规范也是一种经济?高效?低数据速率(250kbps)?可工作在2.4GHz和868/92MHz的无线网络技术?它的网络层以上协议由ZigBee联盟制定,IEEE802.15.4负责物理层和链路层标准?一个完整的ZigBee协议套件由高层应用规范?应用会聚层?网络层?以及数据链路层和物理层组成? ZigBee协议 随着无线网络通信新技术日新月异的发展,至2001年8月,支持ZigBee的主要公司(如飞利浦?三菱?摩托罗拉和Invensys等)组成了一个非营利性质的联盟———ZigBee联盟,该联盟旨在推动ZigBee技术的进一步发展和应用?目前已有大约25家成员企业,其中包括一些主要的半导体生产商?IP业务提供商及原始设备制造商(OEM)等?该组织的主要目标是提供从网络层到应用层的上层协议堆栈?它的网络层以上协议由ZigBee联盟制定,其中IEEE802.15.4负责物理层和链路层标准?在一个由高层应用规范?应用会聚层?网络层?以及数据链路层和物理层组成的完整的ZigBee协议套件中,其物理层?MAC层?数据链路层以及传输过程中的资料加密机制等均由IEEE所主导?ZigBee的协议栈结构如图1所示 (1)物理层由于使用的2.4GHz?915MHz和868MHz频段是免费开放的,故已有多种无线通信技术使用?为避免被干扰,ZigBee在各个频段皆采用直接序列展频(DSSS,DirectSequenceSpreadSpectrum)技术,以化整为零方式将一个信号分为多个信号,再经由编码方式传送信号以避免干扰,这对大部分较低端的实现来说,直接序列展频技术的应用可使模拟电路变得简单,并具有更高的容错性能? (2)MAC层MAC层即媒体接入控制层,应遵循IEEE802.15.4协议,负责设备间无线数据链路的建立?维护和结束,并可确认模式数据的传送和接收,同时支持各种网络拓扑结构?IEEE802系列标准把数据链路层分为媒质接入层MAC(Me-diaAccessControl)和逻辑链路控制层LLC(Logi-calLinkControl)两种?IEEE802.15.4在媒体存取控制(MAC)层方面主要沿用的是无线局域网(WLAN)中IEEE802.11系列标准的CSMA/CA方式,以提高系统兼容性? (3)网络层网络层的主要功能是提供IEEE802.15.4-MAC子层的正确操作,并通过SAP(服务接入点)为应用层提供适当的服务接口?为了与应用层进行接口,网络层从概念上包含有两种具备所需功能的服务实体?其中数据实体(NLDE)主要通过其相应的SAP(即NLDE-SAP)来提供数据传输服务;而管理实体(NLME)则主要通过NLME-SAP来提供访问内部层参数?配置和管理数据的机制? (4)应用层应用层主要有3个部分:与网络层连接的APS(ApplicationSupport)?ZDO(ZigBeeDeviceOb-ject)?