zigbee無線通信技術(shù)

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1、概述Zigbee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。其特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。ZigBee是一種低速短

2、距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)定，底層是采用IEEE802.15.4標準規(guī)范的媒體存取層與實體層。主要特色有低速、低耗電、低成本、支援大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、支援多種網(wǎng)絡(luò)拓撲、低復(fù)雜度、快速、可靠、安全。ZigBee協(xié)定層從下到上分別為實體層（PHY）、媒體存取層（MAC）、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）、應(yīng)用層（APL）等。網(wǎng)絡(luò)裝置的角色可分為ZigBeeCoordinator、ZigBeeRouter、ZigBeeEndDevice等三種。ZigBee模塊ZigBee模塊是已經(jīng)包含了所有外圍電路和完整協(xié)議棧的能夠立即投入使用的產(chǎn)品，已經(jīng)

3、經(jīng)過了廠家的優(yōu)化設(shè)計，和老化測試，有一定的質(zhì)量保證。優(yōu)秀可靠的zigBee應(yīng)用“模塊”具有在硬件上設(shè)計緊湊，體積小，貼片式焊盤設(shè)計，可以內(nèi)置Chip或外置SMA天線，通訊距離從100米到1200米不等，還包含了ADC，DAC，比較器，多個IO，I2C等接口和用戶的產(chǎn)品相對接。軟件上包含了完整的ZigBee協(xié)議棧，并有自己的PC上的配置工具，采用串口和用戶產(chǎn)品進行通訊，并可以對模塊進行發(fā)射功率，信道等網(wǎng)絡(luò)拓撲參數(shù)的配置，使用起來簡單快捷。透傳模塊的好處在于用戶不需要考慮模塊中程序如何運行的，用戶只需要將自己的

4、數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到模塊里，然后模塊會自動把數(shù)據(jù)用無線發(fā)送出去，并按照預(yù)先配置好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，和網(wǎng)絡(luò)中的目的地址節(jié)點進行收發(fā)通訊了，接收模塊會進行數(shù)據(jù)校驗，如數(shù)據(jù)無誤即通過串口送出。不過目前來說，大多數(shù)用戶應(yīng)用Zigbee技術(shù)，都會有自己的數(shù)據(jù)處理方式，以致每個節(jié)點設(shè)備都會擁有自己的CPU以便對數(shù)據(jù)進行處理，所以仍可以把模塊當(dāng)成一種已經(jīng)集成射頻、協(xié)議和程序的“芯片”。ZigBee無線數(shù)據(jù)傳輸簡單的說，ZigBee是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。ZigBee數(shù)傳模塊類似于移動網(wǎng)絡(luò)基站。通訊

5、距離從標準的75m到幾百米、幾公里，并且支持無限擴展?！　igBee是一個由可多到65000個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，每一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊之間可以相互通信，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的距離可以從標準的75m無限擴展?！　∨c移動通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)不同的是，ZigBee網(wǎng)絡(luò)主要是為工業(yè)現(xiàn)場自動化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，因而，它必須具有簡單，使用方便，工作可靠，價格低的特點。而移動通信網(wǎng)主要是為語音通信而建立，每個基站價值一般都在百萬元人民幣以上，而每個ZigBee“基站”卻

6、不到1000元人民幣。每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不僅本身可以作為監(jiān)控對象，例如其所連接的傳感器直接進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，還可以自動中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳過來的數(shù)據(jù)資料。除此之外，每一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（FFD）還可在自己信號覆蓋的范圍內(nèi)，和多個不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點（RFD）無線連接。ZigBee網(wǎng)通信方式ZigBee技術(shù)所采用的自組織網(wǎng)是怎么回事？舉一個簡單的例子就可以說明這個問題，當(dāng)一隊傘兵空降后，每人持有一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊終端，降落到地面后，只要他們彼此間在網(wǎng)絡(luò)模塊的通信范圍內(nèi)，通過彼

7、此自動尋找，很快就可以形成一個互聯(lián)互通的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。而且，由于人員的移動，彼此間的聯(lián)絡(luò)還會發(fā)生變化。因而，模塊還可以通過重新尋找通信對象，確定彼此間的聯(lián)絡(luò)，對原有網(wǎng)絡(luò)進行刷新。這就是自組織網(wǎng)?！　igBee技術(shù)為什么要使用自組織網(wǎng)來通信？　　網(wǎng)狀網(wǎng)通信實際上就是多通道通信，在實際工業(yè)現(xiàn)場，由于各種原因，往往并不能保證每一個無線通道都能夠始終暢通，就像城市的街道一樣，可能因為車禍，道路維修等，使得某條道路的交通出現(xiàn)暫時中斷，此時由于我們有多個通道，車輛（相當(dāng)于我們的控制數(shù)據(jù)）仍然可以通過其他道路到達目

8、的地。而這一點對工業(yè)現(xiàn)場控制而言則非常重要?！　槭裁醋越M織網(wǎng)要采用動態(tài)路由的方式？　　所謂動態(tài)路由是指網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂讲⒉皇穷A(yù)先設(shè)定的，而是傳輸數(shù)據(jù)前，通過對網(wǎng)絡(luò)當(dāng)時可利用的所有路徑進行搜索，分析它們的位置關(guān)系以及遠近，然后選擇其中的一條路徑進行數(shù)據(jù)傳輸。在我們的網(wǎng)絡(luò)管理軟件中，路徑的選擇使用的是“梯度法”，即先選擇路徑最近的一條通道進行傳輸，如傳不通，再使用另外一條稍遠一點的通路進行傳輸，以此類推，直到數(shù)