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《ZigBee無(wú)線通信技術(shù)及其應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、ZigBee無(wú)線通信技術(shù)及其應(yīng)用2010物聯(lián)網(wǎng)如火如荼在國(guó)內(nèi)開始火熱起來(lái)。物聯(lián)網(wǎng)熱潮開始受到普遍的關(guān)注,在高端高成木應(yīng)用中必然是移動(dòng)通信服務(wù)商(如3G)所掌握,我們無(wú)法插手;但在低成本應(yīng)用,如智能家居、微微網(wǎng)、自組織網(wǎng)、校園物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域、小型廉價(jià)設(shè)備的無(wú)線聯(lián)網(wǎng)和控制等有廣闊的應(yīng)用前景,我們還等什么?!做好準(zhǔn)備迎接物聯(lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)吧。物聯(lián)網(wǎng)是信息化應(yīng)用的新模式,通過(guò)射頻識(shí)別、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備,進(jìn)行信息交換和通訊,實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛,遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)等多
2、個(gè)領(lǐng)域,是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。在最近的幾年中,人們不斷探索,形成了當(dāng)今令人眼花繚亂的無(wú)線通信協(xié)議和產(chǎn)品。最流行的短距離無(wú)線數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)有藍(lán)牙(Bluetooth)>Wi-Fi(IEEE802.11)、IrDA以及極具發(fā)展?jié)摿Α⒓罕槐姸鄻I(yè)界認(rèn)可的ZigBee(IEEE802.15.4)等。1幾種無(wú)線傳輸技術(shù)及其比較1.1藍(lán)牙(BlueTooth)藍(lán)牙(BlueTooth)最早是愛立信在1994年開始研究的一種能使手機(jī)與其附件(如耳機(jī))之間互相通信的無(wú)線模塊。1998年,愛立信、諾基亞、IBM等
3、公司共同推出了藍(lán)牙技術(shù),主要用于通信和信息設(shè)備的無(wú)被廣泛使用。它具有移動(dòng)通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡(jiǎn)單易用成本低廉的特點(diǎn)。它的工作頻率為2.4GHz,有效范圍大約在10m半徑內(nèi)。Bluetooth列入了IEEE802.15.1,規(guī)定了包括PIIY、MAC、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層等集成協(xié)議棧。為對(duì)語(yǔ)音和特定網(wǎng)絡(luò)提供支持,需要協(xié)議棧提供250RB系統(tǒng)開銷,從而增加了系統(tǒng)成本和集成復(fù)雜性。另外,Bluetooth對(duì)每個(gè)“Piconet”(微微網(wǎng))有只能配置7個(gè)節(jié)點(diǎn)的限制,制約了其在大型傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)中的應(yīng)用。1.2Wi-F(iIEE
4、E802?11)Wi-F(iWirelessFidelity,無(wú)線高保真)也是一種無(wú)線通信協(xié)議。IEEE802.11的最初規(guī)范是在1997年提出的。主要目的是提供WLAN接入,也是目前WLAN的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),其工作頻率也是2.4GHzo目前,IEEE802.il標(biāo)準(zhǔn)還沒有被工業(yè)界廣泛接受。IEEE802.11流行的幾個(gè)版本包括(在5.8GHz波段帶寬為54MBps)、“b”(波段2.4GHz帶寬為llMBps)、“g”(波段2.4GHz帶寬為22MBps)。這種復(fù)雜性為用戶選擇標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)線平臺(tái)增加了困難。Wi-Fi規(guī)定了協(xié)議的物
5、理(PHY)層和媒體接入控制(MAC)層,并依賴TCP/IP作為網(wǎng)絡(luò)層。由于其優(yōu)異的帶寬是以犬的功耗為代價(jià)等,因此大多數(shù)便攜Wi-Fi裝置都需要常規(guī)充電。這些特點(diǎn)限制了它在工業(yè)場(chǎng)合的推廣和應(yīng)用。1.3IrDA紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)IrDA(InfraredDataAssociation)成立于1993年。IrDA是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)。ItDA標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線設(shè)備傳輸速率已從115.2kbps逐步發(fā)展到4Mbps、16Mbps。目前,支持它的軟硬件技術(shù)都很成熟,解決在小型移動(dòng)設(shè)備(如PDA、手機(jī))上的連接問(wèn)題。IrDA用于工業(yè)
6、網(wǎng)絡(luò)上的最大問(wèn)題在于只能在2臺(tái)設(shè)備之間連接,并且存在有視距角度等問(wèn)題。1?4ZigBeeZigBee(IEEE802.15.4)技術(shù)是最近發(fā)展起來(lái)的一種短距離無(wú)線通信技術(shù),功耗低,被業(yè)界認(rèn)為是最有可能應(yīng)用在工控場(chǎng)合的無(wú)線方式。它同樣使用2.4GHz波段,采用跳頻技術(shù)和擴(kuò)頻技術(shù)。另外,它可與254個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng),最多可達(dá)65536個(gè)設(shè)備。節(jié)點(diǎn)可以包括儀器和家庭自動(dòng)化應(yīng)用設(shè)備。它本身的特點(diǎn)使得其在工業(yè)監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控、安全系統(tǒng)等領(lǐng)域有很大的發(fā)展空間。2ZigBee的技術(shù)內(nèi)容及特點(diǎn)ZigBee是最新確定的商業(yè)名稱,在以前曾被發(fā)
7、起者以“HomeRFlite”、“Firefly”和“RF-EasyLink”等命名。為了滿足類似于傳感器的小型、低成本設(shè)備無(wú)線聯(lián)網(wǎng)的要求,2000年12月IEEE成立了IEEE802.15.4工作組,致力于定義一種供廉價(jià)的固定、便攜或移動(dòng)設(shè)備使用,R復(fù)雜度、成本和功耗均很低的低速率無(wú)線連接技術(shù)。ZigBee聯(lián)盟成立于2001年8月。到目前為止,除了Invensys、三菱電子、摩托羅拉、三星和飛利浦等國(guó)際知名的大公司外,該聯(lián)盟大約己有百余家成員企業(yè),并在迅速發(fā)展壯大。其中涵蓋了半導(dǎo)體生產(chǎn)商、1P服務(wù)提供商、消費(fèi)類電子廠商及OE
8、M商等,例如Honeywell>Eaton和InvensysMeteringSystems等工業(yè)控制和家用自動(dòng)化公司,甚至還有像Mattel之類的玩具公司。所有這些公司都參加了負(fù)責(zé)開發(fā)ZigBec物理和媒體控制層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.15.4工作組。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、車載電子