IEEE 802.15.4zigbee協(xié)議規(guī)范

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1、IEEE802.15.4/zigbee協(xié)議規(guī)范[導(dǎo)讀]目前為止，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化工作受到了許多國家及國際標(biāo)準(zhǔn)組織的普遍關(guān)注，已經(jīng)完成了一系列草案甚至標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定。其中最出名的就是IEEE802.15.4/zigbee規(guī)范，它甚至已經(jīng)被一部分研究及產(chǎn)業(yè)界人士視為標(biāo)準(zhǔn)。最近，國內(nèi)及國際無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化工作又取得了新的發(fā)展。首先，國標(biāo)委已正式批復(fù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)從無線個(gè)域網(wǎng)工作組中分離出來，成立了直屬于全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組(秘書處現(xiàn)掛靠微系統(tǒng)所，計(jì)算所作為其成員單位之一，將致力

2、于該標(biāo)準(zhǔn)的制定工作)。工作組預(yù)計(jì)于2008年4月10日左右完成籌備工作，這標(biāo)志著傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化工作向前邁進(jìn)了一大步;其次，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織也成立了ISO/IECJTC1/SGSN研究小組，開始了傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定。中國和美國、韓國、日本等國家一起作為重要成員單位參與其中。其第一次會議也將于2008年6月底在中國上海隆重召開。會議不但有國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍ζ渲腥舾申P(guān)鍵問題展開技術(shù)討論，也會有眾多從事傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的企業(yè)攜最新產(chǎn)品參加展覽。與此同時(shí)，各會員國將對傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)框架開展深入探討，為標(biāo)準(zhǔn)草案的詳細(xì)

3、設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一門面向應(yīng)用的研究領(lǐng)域，在近幾年獲得了飛速發(fā)展。在關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)方面，學(xué)術(shù)界從網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、數(shù)據(jù)融合、測試測量、操作系統(tǒng)、服務(wù)質(zhì)量、節(jié)點(diǎn)定位、時(shí)間同步等方面開展了大量研究，取得豐碩的成果;工業(yè)界也在環(huán)境監(jiān)測、軍事目標(biāo)跟蹤、智能家居、自動抄表、燈光控制、建筑物健康監(jiān)測、電力線監(jiān)控等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用探索。隨著應(yīng)用的推廣，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開始暴露出越來越多的問題。不同廠商的設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，且要避免與現(xiàn)行系統(tǒng)的相互干擾，因此要求不同的芯片廠商、方案提供商、產(chǎn)品提供商及關(guān)聯(lián)設(shè)備提供商達(dá)成一定的默

4、契，齊心協(xié)力實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。這就是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化工作的背景。實(shí)際上，由于標(biāo)準(zhǔn)化工作關(guān)系到多方的經(jīng)濟(jì)利益甚至社會利益，往往受到相關(guān)行業(yè)的普遍重視，如何協(xié)調(diào)好各方利益，達(dá)成共識，需要參與各方擁有足夠的理解和耐心。?到目前為止，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化工作受到了許多國家及國際標(biāo)準(zhǔn)組織的普遍關(guān)注，已經(jīng)完成了一系列草案甚至標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定。其中最出名的就是IEEE802.15.4/zigbee規(guī)范，它甚至已經(jīng)被一部分研究及產(chǎn)業(yè)界人士視為標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.15.4定義了短距離無線通信的物理層及鏈路層規(guī)范，zigbee則定義了網(wǎng)絡(luò)

5、互聯(lián)、傳輸和應(yīng)用規(guī)范。盡管IEEE802.15.4和zigbee協(xié)議已經(jīng)推出多年，但隨著應(yīng)用的推廣和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其基本協(xié)議內(nèi)容已經(jīng)不能完全適應(yīng)需求，加上該協(xié)議僅定義了聯(lián)網(wǎng)通信的內(nèi)容，沒有對傳感器部件提出標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議接口，所以難以承載無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的夢想與使命;另外，該標(biāo)準(zhǔn)在落地不同國家時(shí)，也必然要受到該國家地區(qū)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的約束。為此，人們開始以IEEE802.15.4/zigbee協(xié)議為基礎(chǔ)，推出更多版本以適應(yīng)不同應(yīng)用、不同國家和地區(qū)。盡管存在不完善之處，IEEE802.15.4/zigbee仍然是目前產(chǎn)業(yè)界發(fā)展無線

6、傳感網(wǎng)技術(shù)當(dāng)仁不讓的最佳組合。本文將重點(diǎn)介紹IEEE802.15.4/zigbee協(xié)議規(guī)范，并適當(dāng)顧及傳感網(wǎng)技術(shù)關(guān)注的其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化工作任重道遠(yuǎn)：首先，無線傳感網(wǎng)絡(luò)畢竟還是一個(gè)新興領(lǐng)域，其研究及應(yīng)用都還顯得相當(dāng)年輕，產(chǎn)業(yè)的需求還不明朗;其次，IEEE802.15/zigbee并非針對無線傳感網(wǎng)量身定制，在無線傳感網(wǎng)環(huán)境下使用有些問題需要進(jìn)一步解決;另外，專門針對無線傳感網(wǎng)技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)化工作還剛剛開始，國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化工作組也還剛剛成立。為此，我們要為標(biāo)準(zhǔn)化工作的順利完成做好充分的準(zhǔn)備。1.P

7、HY/MAC層標(biāo)準(zhǔn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的底層標(biāo)準(zhǔn)一般沿用了無線個(gè)域網(wǎng)(IEEE802.15)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)部分。無線個(gè)域網(wǎng)(WirelessPersonalAreaNetwork，WPAN)的出現(xiàn)比傳感器網(wǎng)絡(luò)要早，通常定義為提供個(gè)人及消費(fèi)類電子設(shè)備之間進(jìn)行互聯(lián)的無線短距離專用網(wǎng)絡(luò)。無線個(gè)域網(wǎng)專注于便攜式移動設(shè)備(如：個(gè)人電腦、外圍設(shè)備、PDA、手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品等消費(fèi)類電子設(shè)備)之間的雙向通信技術(shù)問題，其典型覆蓋范圍一般在10米以內(nèi)。IEEE802.15工作組就是為完成這一使命而專門設(shè)置的，且已經(jīng)完成一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，其中

8、就包括了被廣泛用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的底層標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4。(1)IEEE802.15.4b規(guī)范IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)主要針對低速無線個(gè)域網(wǎng)(Low-RateWirelessPersonalAreaNetwork，LR-WPAN)制定。該標(biāo)準(zhǔn)把低能量消耗、低速率傳輸、低成本作為重點(diǎn)目標(biāo)(這和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一致)，旨在為個(gè)人或者家庭范圍