ZigBee模塊在無線組網(wǎng)通信中的應(yīng)用

1、Zig Bee 模塊在無線組網(wǎng)通信中的應(yīng)用摘 要由于無線電通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展， 人們對 工業(yè)控制無線電模塊通信的速率提出了越來越快的需 求，Zig Bee模塊技術(shù)在近年來的應(yīng)用得到了快速的發(fā) 展。由于 Zig Bee 模塊技術(shù)應(yīng)用具有很多的優(yōu)點，它 的低功耗、低速率、低成本、網(wǎng)絡(luò)容量大、能近距離 通信等特點， Zig Bee 技術(shù)應(yīng)聯(lián)盟預(yù)測的主要應(yīng)用領(lǐng)域 包括電子設(shè)儀器的消費、自動化工業(yè)、控制汽車生產(chǎn) 以及現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)?！娟P(guān)鍵詞】 Zig Bee 模塊 無線組網(wǎng) 無線通信 隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，工業(yè)發(fā)展速度的提高，越 來越多的人， 對通信技術(shù)形成了依賴。 Zig Bee 模塊技 術(shù)應(yīng)用作為無線通信

2、技術(shù)中的一部分， 也越來越重要。 Zig Bee 模塊技術(shù)應(yīng)用是能源消耗率低的的無線通信 技術(shù)，其成本、標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)與其它相比有很 多不同，第一表現(xiàn)在大體積的網(wǎng)絡(luò)容量， Zig Bee 技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)中，一個星型的結(jié)能夠容納一個主設(shè)備及 254 個 從設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成靈活， Zig Bee 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)最多可以支 持超過 65000個 Zig Bee 技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，第二傳 輸距離比較遠(yuǎn)，一般兩節(jié)點之間的物理傳輸范圍在10100米之間，如果增加RF發(fā)射功率后，通信距離 可增加到 3 千多米。還可以通過路由節(jié)點完成通訊接 力，傳輸距離可以達(dá)到兩倍的相鄰節(jié)點間的距離的覆 蓋范圍。第三具備超低的失誤率

3、， Zig Bee 技術(shù)網(wǎng)絡(luò)采 取了碰撞避免策略用來避免發(fā)送數(shù)據(jù)時產(chǎn)生的沖突和 競爭，同時又預(yù)留了專用的時隙為固定帶寬的通信業(yè) 務(wù)。采用完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式的 MAC 層，在等 待接受每個發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包時，必須要收到對方的 確認(rèn)信息，一旦在過程中出現(xiàn)競爭和沖突，數(shù)據(jù)包可 以經(jīng)過確認(rèn)后重新發(fā)送， Zig Bee 技術(shù)應(yīng)用模塊技術(shù)具 備眾多優(yōu)點，在短距離內(nèi)的低速率電子儀器之間的數(shù) 據(jù)傳輸中被廣為應(yīng)用，特別是在對電子儀器的無線控 制指令的下達(dá)傳輸方面，間歇性數(shù)據(jù)（例如遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò) 控制、工業(yè)控制命令、 家用電器控制）、周期性數(shù)據(jù)（例 如水電氣表數(shù)據(jù)、 傳感器數(shù)據(jù)、 儀器儀表數(shù)據(jù)）、重復(fù) 低反應(yīng)時間數(shù)

4、據(jù) （例如操作桿的數(shù)據(jù)、 鼠標(biāo)鍵盤數(shù)據(jù)） 等是其典型的傳輸數(shù)據(jù)類型。 Zig Bee 技術(shù)應(yīng)聯(lián)盟預(yù)測 的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括電子設(shè)儀器的消費、 自動化工業(yè)、 控制汽車生產(chǎn)以及現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)。1 Zig Bee 技術(shù)應(yīng)用模塊的通信原理Zig Bee 今年來廣泛應(yīng)用在國際標(biāo)準(zhǔn)短距離無線 通信協(xié)議中，作為新興的工具，其協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)標(biāo) 準(zhǔn)定義包括下面的兩層，即基于標(biāo)準(zhǔn)七層開放式系統(tǒng) 互聯(lián)參考模型(osi)和IEEE802.15.4-2003標(biāo)準(zhǔn)：媒 體一般在物理層和控制子層活動；應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用 層、層會聚層則由 Zig Bee 聯(lián)盟規(guī)劃制定。在 2002 年， 非營利組織 Zig Bee 聯(lián)盟由當(dāng)初開發(fā)基

5、本 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的 同一批專家組建而成， 時至今日， Zig Bee 聯(lián)盟己經(jīng)擁 有包括終端制造商、芯片制造商、軟件開發(fā)者以及服 務(wù)提供商等在內(nèi)的一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。Zig Bee 網(wǎng)絡(luò)中存在三種節(jié)點類型， 兩種功能類型 的設(shè)備，兩種工作模式及三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。兩種功能不 同的設(shè)備包括 Zig Bee 網(wǎng)絡(luò)含精簡功能設(shè)備 RFD ( Reduced Function Device) 和全功能設(shè)備 FFD( FullFunction Device)。為實現(xiàn)最簡單的協(xié)議功能而設(shè)計的 精簡功能器件，在網(wǎng)絡(luò)中存在的方式為最簡單的普通 節(jié)點。擁有完整協(xié)議功能的器件具備復(fù)雜的計算方法， 可以作為路由器(Rou

6、ter)、普通節(jié)點 (Device)和 協(xié)調(diào)器(Coordinator)而在網(wǎng)絡(luò)中存在。不管是精簡 功能器件，還是全功能器件，二者都可以與其他的全 功能器件聯(lián)系，但因為技術(shù)原因，精簡功能器件與精 簡功能器件之間不能相互通信，需要以全功能器件作 為中轉(zhuǎn)站。 Zig Bee 網(wǎng)絡(luò)要求至少有一個全功能設(shè)備 作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。Zig Bee 是基于 IEEE.802.15.4 基礎(chǔ)之上的短距離 低能耗的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。完整的 Zig Bee 協(xié)議棧由應(yīng) 用層（APL）、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）、物理層（PHY）和 中間訪問控制層（MAC ）組成。IEEE802.15.4負(fù)責(zé)物 理層和中間訪問控制層，網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議

7、由Zig Bee聯(lián)盟制定。1.1 物理層 探測當(dāng)前信道的能量、無線傳輸?shù)膯雍屯Ｖ埂⑼ㄟ^連接質(zhì)量的知識來確認(rèn)接受數(shù)據(jù)、對空閑信道進(jìn) 行評估、傳輸與發(fā)送數(shù)據(jù)以及選擇哪個道頻率都是在 物理層面進(jìn)行的任務(wù)。1.2 網(wǎng)絡(luò)層Zig Bee 聯(lián)盟制訂 Zig Bee 可以在 Star、Cluster Tree 與 Mesh 三種網(wǎng)路架構(gòu)中相互支援，可分為全功能設(shè) 備（FFD）與精簡功能設(shè)備（RFD）。1.3 中間訪問控制層MAC 以 WLAN 中 802.11 系列標(biāo)準(zhǔn)的 CSMA/CA 方式為標(biāo)準(zhǔn)，不僅提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又使系統(tǒng)的 相容性提高。數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候， CSMA/CA 會先通道 對進(jìn)行檢測，

8、如果有傳輸?shù)馁Y料， 會顯示競爭和沖突， 系統(tǒng)自動選擇重新傳送；若通道中沒有資料傳送，系 統(tǒng)會直接下達(dá)資料傳輸指令。1.4 應(yīng)用層把不同的活動在 Zig Bee 網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)上是應(yīng)用匯聚 層主要負(fù)責(zé)，具體而言包括：業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)、設(shè)備發(fā)現(xiàn)、 設(shè)備安全評估、指令鑒權(quán)、匯總多個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等。2 Zig Bee 無線通信技術(shù)的前景及發(fā)展趨勢Zig Bee技術(shù)在Zig Bee聯(lián)盟和IEEE802.15.4的推 動下，以其獨有的技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)平臺中大顯身手。 Zig Bee是應(yīng)用于無線監(jiān)測與控制應(yīng)用的全球性無線通信 標(biāo)準(zhǔn)。Zig Bee在未來的幾年里將在工業(yè)無線定位，工 業(yè)控制，家庭網(wǎng)絡(luò)，樓宇自動化，汽車自動化，醫(yī)用 設(shè)備控制，消費電子等多個領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景， 特別是在家庭自動化方面，將成為今后 Zig Bee 芯片 的主要應(yīng)用領(lǐng)域；Zig Bee技術(shù)在人們的生活學(xué)習(xí)工作 的所有領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用， Zig Bee 作為一種新興 的短距離無線通信技術(shù)，正有力的推動低速率局域網(wǎng) 的發(fā)展。3 結(jié)束語隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷進(jìn)步和發(fā)展， Zig Bee 無線通 信技術(shù)的廣泛運(yùn)用在人們生活中已變得更加重要，對 推動社會生產(chǎn)、生活的不斷發(fā)展起到了很大的作用， 必將成為現(xiàn)代信息時代社