基于ZIGBEE技術(shù)的智能公交視頻監(jiān)控系統(tǒng).pdf

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1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用2009年第8期基于Zigbee技術(shù)的智能公交視頻監(jiān)控系統(tǒng)①VideoMonitoringSysteminIntelligentBusBasedonZigbeeTechnology劉斌劉宏立(湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院湖南長(zhǎng)沙410082)摘要：本文概述了Zigbee技術(shù)的基本原理，研究了基于多信道／多無(wú)線電接口的IEEE802．15．4／Zigbee網(wǎng)絡(luò)中分散節(jié)點(diǎn)間視頻的傳輸，結(jié)合智能公交系統(tǒng)的典型特征，針對(duì)Zigbee技術(shù)和MPEG4編碼器特性設(shè)計(jì)了一個(gè)智能公交視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淅枚嗝枋鼍幋a增強(qiáng)了其視頻傳輸?shù)目煽啃圆?/p>

2、給出了ns一2的仿真結(jié)果。關(guān)鍵詞：Zigbee智能公交MPEG4多描述編碼近年來(lái)，小型化的設(shè)備快速發(fā)展，低功耗無(wú)線通1．1Zigbee堆棧協(xié)議研究信、微傳感器和微硬件處理器的發(fā)展，小規(guī)模電源與Zigbee的基礎(chǔ)是IEEE802．15．4,1EEE802．15．4分布式信號(hào)處理的結(jié)合，Adhoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以及無(wú)處標(biāo)準(zhǔn)定義了Zigbee協(xié)議棧中的物理層和MAC子層，不在的普適計(jì)算的發(fā)展使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)ONSN)成Zigbee聯(lián)盟對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以保為一種新的技術(shù)趨勢(shì)【1】。證不同的設(shè)備之間可以通信。完整的Zigbee協(xié)議棧模隨著采集環(huán)境

3、多媒體信息的硬件設(shè)備(如攝像頭，型如圖1所示，Zigbee所使用的協(xié)議詳見(jiàn)文獻(xiàn)【2，3】。麥克風(fēng))，嵌入式處理器日益廉價(jià)，小型化，為多媒體IEEE802．15．4提供了兩個(gè)物理層：2．4GHz物無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步發(fā)展提供了可能。多媒體傳感器理層和868／915MHz物理層，兩個(gè)物理層共有三個(gè)網(wǎng)絡(luò)具有音頻，視頻流，靜態(tài)圖像和標(biāo)量數(shù)據(jù)(如溫度，頻帶，共分為27個(gè)信道。2．4GHz頻段(2．4濕度，光照)等多媒體內(nèi)容的采集，處理和傳輸能力。GHz~2．483GHz)被劃分為16個(gè)信道，稱為12—27本文研究了應(yīng)用低功耗，低速率，低成本Zigbee網(wǎng)號(hào)信道，每

4、個(gè)信道的頻帶帶寬達(dá)5MHz，數(shù)據(jù)傳輸速絡(luò)進(jìn)行視頻傳輸?shù)膯?wèn)題，設(shè)計(jì)了基于IEEE802．15．4／率為250Kb／s；915MHz頻段(902MHz~928Zigbee網(wǎng)絡(luò)的智能公交視頻監(jiān)控系統(tǒng)。MHz)被劃分為10個(gè)信道，稱為1_11號(hào)信道，數(shù)據(jù)傳輸速率為20Kb／s：8686MHz頻段(8686．31基于Zigbee的視頻傳輸MHz)只有一個(gè)信道，稱為0號(hào)信道，數(shù)據(jù)傳輸速率為隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的視頻服務(wù)涌20Kb／S。IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)把數(shù)據(jù)鏈路層分為介質(zhì)現(xiàn)了出來(lái)，無(wú)線視頻通信成為了學(xué)術(shù)界以及工業(yè)界所訪問(wèn)控制層MAC和邏輯鏈路控制層L

5、LC。IEEE關(guān)注的熱點(diǎn)。由于視頻服務(wù)有著一些特殊的性質(zhì)，如802．15．4的MAC子層支持多種LLC標(biāo)準(zhǔn)，使用物數(shù)據(jù)量大。需要連續(xù)傳輸、實(shí)時(shí)獲取等，且無(wú)線環(huán)境理層提供的服務(wù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)幀傳輸；而LLC固有的缺陷和限制如帶寬太窄，處理能力有限等，無(wú)線子層在MAC子層的基礎(chǔ)上，給設(shè)備提供面向連接和無(wú)視頻傳輸質(zhì)量一直得不到保證。本文提出利用連接的服務(wù)。Zigbee協(xié)議棧的核心部分在網(wǎng)絡(luò)層。802．15．4網(wǎng)絡(luò)中的多通道和多無(wú)線電接口以及在多網(wǎng)絡(luò)層主要實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)加入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)、接收或拋棄其信道和多無(wú)線電接口中利用MDC(多描述編碼)增強(qiáng)性他節(jié)點(diǎn)、路由查找

6、及維護(hù)、發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點(diǎn)和傳送數(shù)據(jù)能的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠提高視頻傳輸和視頻壓縮的性能。等功能。①基金項(xiàng)目：國(guó)家高科技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)(2007AA1A121)收稿時(shí)間：2008—11—25140應(yīng)用技術(shù)AppliedTechnique2009年第8期計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用l應(yīng)用層l卜··-——-t應(yīng)用2III應(yīng)用匯聚層III網(wǎng)絡(luò)層IIIEEE802．2邏輯鏈路控制類型1其它邏輯鏈路控制I標(biāo)準(zhǔn)I業(yè)務(wù)匯聚特定子層II。1EEE802．15．4介質(zhì)訪問(wèn)控制圖2多描述編碼llI2,4GHz868MHz／915hmZ物理層物理層本文假設(shè)無(wú)線信道中錯(cuò)誤的發(fā)生是隨機(jī)的，使用

7、圖1Zigbee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)圖多描述編碼，視頻總能夠被重構(gòu)，因?yàn)殄e(cuò)誤發(fā)生在一個(gè)信道中，這個(gè)描述可以從其他獨(dú)立的信道傳輸中接對(duì)ZigbeeMAC層本文采用無(wú)時(shí)隙的CSMA信道受到。因此，在Zigbee多信道多無(wú)線電視頻傳輸中接入機(jī)制使設(shè)備傳輸視頻數(shù)據(jù)。使用了多描述編碼，多傳輸信道和多描述編碼結(jié)合可1．2多信道／多無(wú)線電接口Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多描述編碼以提供足以抵抗苛刻網(wǎng)絡(luò)條件的魯棒性和達(dá)到負(fù)載目前，IEEE802．15．4多信道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍然多用平衡。于單信道模式。如果在傳輸中使用多信道多無(wú)線電接口技術(shù)，必將提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。自從Ad—hoc標(biāo)準(zhǔn)提2基于Zig

8、bee技術(shù)的智能公交監(jiān)控系統(tǒng)出以來(lái)，有關(guān)多信道多無(wú)線電接口的研究都是基于公交車是城市市民出行的