無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)提綱

1、1無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2無(wú)無(wú) 線線 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò)有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)移動(dòng)移動(dòng)Ad hocAd hoc網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是大量的靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，目的是協(xié)作地采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地域內(nèi)感知對(duì)象的監(jiān)測(cè)信息，并報(bào)告給用戶。456789101112第第3 3章章傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信與組網(wǎng)技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信與組網(wǎng)技術(shù)133.1 3.1 物理層物理層3.1.1 3.1.1 物理層概述物理層概述1 1、物理層的基本概念、物理層的基本概念 從定義可以看出，物理層的特點(diǎn)是負(fù)責(zé)在物理連接上傳輸二

2、進(jìn)制比從定義可以看出，物理層的特點(diǎn)是負(fù)責(zé)在物理連接上傳輸二進(jìn)制比特流，并提供為建立、維護(hù)和釋放物理連接所需要的機(jī)械、電氣、功能和特流，并提供為建立、維護(hù)和釋放物理連接所需要的機(jī)械、電氣、功能和規(guī)程的特性。規(guī)程的特性。14目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信傳輸介質(zhì)主要是目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信傳輸介質(zhì)主要是無(wú)線電波無(wú)線電波、紅外線紅外線和和光波光波三種類型。無(wú)線電波的通信限制較少，通常人們選擇三種類型。無(wú)線電波的通信限制較少，通常人們選擇“工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療”(Industrial(Industrial，Scientific and Medical, Scientific and Medic

3、al, ISM)ISM)頻段。頻段。3 3、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層的特點(diǎn)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層的特點(diǎn)152 2、物理層幀結(jié)構(gòu)、物理層幀結(jié)構(gòu) 物理幀的第一個(gè)字段是前導(dǎo)碼，字節(jié)數(shù)一般取物理幀的第一個(gè)字段是前導(dǎo)碼，字節(jié)數(shù)一般取4 4，用于收發(fā)器進(jìn)行碼，用于收發(fā)器進(jìn)行碼片或者符號(hào)的同步。第二個(gè)字段是幀頭，長(zhǎng)度通常為一個(gè)字節(jié)，表示同步片或者符號(hào)的同步。第二個(gè)字段是幀頭，長(zhǎng)度通常為一個(gè)字節(jié)，表示同步結(jié)束，數(shù)據(jù)包開(kāi)始傳輸。幀頭與前導(dǎo)碼構(gòu)成了同步頭。結(jié)束，數(shù)據(jù)包開(kāi)始傳輸。幀頭與前導(dǎo)碼構(gòu)成了同步頭。 幀長(zhǎng)度字段通常由一個(gè)字節(jié)的低幀長(zhǎng)度字段通常由一個(gè)字節(jié)的低7 7位表示，其值就是后續(xù)的物理層位表示，其值就是后續(xù)的物

4、理層PHYPHY負(fù)載的長(zhǎng)度，因此它的后續(xù)負(fù)載的長(zhǎng)度，因此它的后續(xù)PHYPHY負(fù)載的長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)負(fù)載的長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)127127個(gè)字節(jié)。個(gè)字節(jié)。 物理幀物理幀PHYPHY的負(fù)載長(zhǎng)度可變，稱為物理服務(wù)數(shù)據(jù)單元的負(fù)載長(zhǎng)度可變，稱為物理服務(wù)數(shù)據(jù)單元(PHY Service (PHY Service Data Unite, PSDU)Data Unite, PSDU)，攜帶，攜帶PHYPHY數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)，PSDUPSDU域是物理層的載荷域是物理層的載荷 。3.1.2 3.1.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層的設(shè)計(jì)傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層的設(shè)計(jì)163.2 MAC3.2 MAC協(xié)議協(xié)議3.2.1 MAC3.2.1

5、MAC協(xié)議概述協(xié)議概述介質(zhì)訪問(wèn)控制介質(zhì)訪問(wèn)控制(Medium Access Control(Medium Access Control，MAC)MAC)協(xié)議。所謂協(xié)議。所謂MACMAC協(xié)議就協(xié)議就是通過(guò)一組規(guī)則和過(guò)程來(lái)有效、有序和公平地使用共享介質(zhì)。是通過(guò)一組規(guī)則和過(guò)程來(lái)有效、有序和公平地使用共享介質(zhì)。17 根據(jù)固定分配信道方式還是隨機(jī)訪問(wèn)信道方式，將傳感器根據(jù)固定分配信道方式還是隨機(jī)訪問(wèn)信道方式，將傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)的MACMAC協(xié)議分為以下三種：協(xié)議分為以下三種： (1) (1) 時(shí)分復(fù)用無(wú)競(jìng)爭(zhēng)接入方式時(shí)分復(fù)用無(wú)競(jìng)爭(zhēng)接入方式。無(wú)線信道時(shí)分復(fù)用。無(wú)線信道時(shí)分復(fù)用(Time (Time Divi

6、sion Multiple AccessDivision Multiple Access，TDMA)TDMA)方式給每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)分方式給每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)分配固定的無(wú)線信道使用時(shí)段，避免節(jié)點(diǎn)之間相互干擾。配固定的無(wú)線信道使用時(shí)段，避免節(jié)點(diǎn)之間相互干擾。3.2.1 MAC3.2.1 MAC協(xié)議概述協(xié)議概述18 (2) (2) 隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)接入方式隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)接入方式。如果采用無(wú)線信道的隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)。如果采用無(wú)線信道的隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)接入方式，節(jié)點(diǎn)在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)隨機(jī)使用無(wú)線信道，盡量接入方式，節(jié)點(diǎn)在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)隨機(jī)使用無(wú)線信道，盡量減少節(jié)點(diǎn)間的干擾。典型的方法是采用載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)減少節(jié)點(diǎn)間的干擾。典型的方法是采用

7、載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(Carrier Sense Multiple Access(Carrier Sense Multiple Access，CSMA)CSMA)的的MACMAC協(xié)議。協(xié)議。3.2.1 MAC3.2.1 MAC協(xié)議概述協(xié)議概述19 (3) (3) 競(jìng)爭(zhēng)與固定分配相結(jié)合的接入方式競(jìng)爭(zhēng)與固定分配相結(jié)合的接入方式。通過(guò)混合。通過(guò)混合采用頻分復(fù)用或者碼分復(fù)用等方式，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間無(wú)沖突采用頻分復(fù)用或者碼分復(fù)用等方式，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間無(wú)沖突的無(wú)線信道分配。的無(wú)線信道分配。3.2.1 MAC3.2.1 MAC協(xié)議概述協(xié)議概述20典型的基于競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)訪問(wèn)典型的基于競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)訪問(wèn)MACMAC協(xié)議是載波偵聽(tīng)多

8、路訪問(wèn)協(xié)議是載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMA)(CSMA)接入方接入方式。在無(wú)線局域網(wǎng)式。在無(wú)線局域網(wǎng)IEEE 802.11 MACIEEE 802.11 MAC協(xié)議的分布式協(xié)調(diào)工作模式中，就協(xié)議的分布式協(xié)調(diào)工作模式中，就采用了帶沖突避免的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)采用了帶沖突避免的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMA with Collision (CSMA with Collision AvoidanceAvoidance，CSMA/CACSMA/CA) )協(xié)議，它是基于競(jìng)爭(zhēng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它是基于競(jìng)爭(zhēng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)MACMAC協(xié)議的典型協(xié)議的典型代表。代表。3.2.1 MAC3.2.1 MAC協(xié)議概述協(xié)議概述21 所

9、謂的所謂的CSMA/CACSMA/CA機(jī)制機(jī)制是指在信號(hào)傳輸之前，發(fā)射機(jī)先偵聽(tīng)介質(zhì)中是否是指在信號(hào)傳輸之前，發(fā)射機(jī)先偵聽(tīng)介質(zhì)中是否有同信道載波，若不存在，意味著信道空閑，將直接進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)；有同信道載波，若不存在，意味著信道空閑，將直接進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)；若存在載波，則在隨機(jī)退避一段時(shí)間后重新檢測(cè)信道。這種介質(zhì)訪問(wèn)控若存在載波，則在隨機(jī)退避一段時(shí)間后重新檢測(cè)信道。這種介質(zhì)訪問(wèn)控制層的方案簡(jiǎn)化了實(shí)現(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的過(guò)程。制層的方案簡(jiǎn)化了實(shí)現(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的過(guò)程。 3.2.1 MAC3.2.1 MAC協(xié)議概述協(xié)議概述223.2.2 IEEE 802.11 MAC3.2.2 IEEE 802.11

10、 MAC協(xié)議協(xié)議 IEEE 802.11 MAC IEEE 802.11 MAC協(xié)議分為協(xié)議分為分布式協(xié)調(diào)功能分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)(DCF)和和點(diǎn)協(xié)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能調(diào)功能(PCF)(PCF)兩種訪問(wèn)控制方式，其中兩種訪問(wèn)控制方式，其中DCFDCF方式是方式是IEEE IEEE 802.11802.11協(xié)議的基本訪問(wèn)控制方式。協(xié)議的基本訪問(wèn)控制方式。 PCF PCF 通過(guò)訪問(wèn)接入點(diǎn)來(lái)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收發(fā)，通過(guò)設(shè)置通過(guò)訪問(wèn)接入點(diǎn)來(lái)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收發(fā)，通過(guò)設(shè)置好的一定間隔時(shí)間查詢當(dāng)前哪些節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送的請(qǐng)求。好的一定間隔時(shí)間查詢當(dāng)前哪些節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送的請(qǐng)求。 PCF PCF 是基于優(yōu)先級(jí)的無(wú)競(jìng)爭(zhēng)訪問(wèn)。是

11、基于優(yōu)先級(jí)的無(wú)競(jìng)爭(zhēng)訪問(wèn)。23 在在DCFDCF工作方式下，載波偵聽(tīng)機(jī)制通過(guò)工作方式下，載波偵聽(tīng)機(jī)制通過(guò)物理載波偵聽(tīng)物理載波偵聽(tīng)和和虛虛擬載波偵聽(tīng)擬載波偵聽(tīng)來(lái)確定無(wú)線信道的狀態(tài)。物理載波偵聽(tīng)由物理層來(lái)確定無(wú)線信道的狀態(tài)。物理載波偵聽(tīng)由物理層提供，虛擬載波偵聽(tīng)由提供，虛擬載波偵聽(tīng)由MACMAC層提供。層提供。3.2.2 IEEE 802.11 MAC3.2.2 IEEE 802.11 MAC協(xié)議協(xié)議24 源節(jié)點(diǎn)在發(fā)出源節(jié)點(diǎn)在發(fā)出RTSRTS幀或幀或datadata幀后的一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到幀后的一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到CTSCTS應(yīng)答，則說(shuō)明發(fā)送失敗，節(jié)點(diǎn)立即重傳未收到應(yīng)答的應(yīng)答，則說(shuō)明發(fā)送失敗，節(jié)點(diǎn)立即

12、重傳未收到應(yīng)答的RTSRTS幀或幀或datadata幀。幀。 如果如果3 3次發(fā)送仍未收到應(yīng)答，節(jié)點(diǎn)放棄發(fā)送，轉(zhuǎn)入睡眠次發(fā)送仍未收到應(yīng)答，節(jié)點(diǎn)放棄發(fā)送，轉(zhuǎn)入睡眠，在下一個(gè)偵聽(tīng)周期醒來(lái)重新競(jìng)爭(zhēng)信道。，在下一個(gè)偵聽(tīng)周期醒來(lái)重新競(jìng)爭(zhēng)信道。3.2.2 IEEE 802.11 MAC3.2.2 IEEE 802.11 MAC協(xié)議協(xié)議253.2.3 3.2.3 典型典型MACMAC協(xié)議：協(xié)議：S-MACS-MAC協(xié)議協(xié)議 S-MAC S-MAC協(xié)議協(xié)議(Sensor MAC)(Sensor MAC)是在是在802.1l MAC802.1l MAC協(xié)議的基礎(chǔ)協(xié)議的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)省能量需求而提出的

13、。上，針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)省能量需求而提出的。 S-MAC S-MAC協(xié)議的適用條件是傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議的適用條件是傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸量不大數(shù)據(jù)傳輸量不大，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)融合以減少數(shù)據(jù)通信量，網(wǎng)絡(luò)能容以減少數(shù)據(jù)通信量，網(wǎng)絡(luò)能容忍一定程度的忍一定程度的通信延遲通信延遲。 它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供良好的擴(kuò)展性，減少節(jié)點(diǎn)能耗。它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供良好的擴(kuò)展性，減少節(jié)點(diǎn)能耗。26 通常無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無(wú)效能耗主要來(lái)源于如下四種原通常無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無(wú)效能耗主要來(lái)源于如下四種原因：因： 空閑監(jiān)聽(tīng)空閑監(jiān)聽(tīng) ：節(jié)點(diǎn)等待接收：節(jié)點(diǎn)等待接收 數(shù)據(jù)沖突數(shù)據(jù)沖突 ：相鄰節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)：相鄰節(jié)點(diǎn)

14、同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù) 串?dāng)_串?dāng)_ ：接收和處理無(wú)關(guān)數(shù)據(jù)：接收和處理無(wú)關(guān)數(shù)據(jù) 控制開(kāi)銷控制開(kāi)銷 ：RTSRTS，CTSCTS，ACKACK3.2.3 3.2.3 典型典型MACMAC協(xié)議：協(xié)議：S-MACS-MAC協(xié)議協(xié)議27 （1 1）周期性偵聽(tīng)和睡眠機(jī)制）周期性偵聽(tīng)和睡眠機(jī)制 S-MACS-MAC協(xié)議將時(shí)間分為幀，幀長(zhǎng)度由應(yīng)用程序決定。幀內(nèi)協(xié)議將時(shí)間分為幀，幀長(zhǎng)度由應(yīng)用程序決定。幀內(nèi)分監(jiān)聽(tīng)工作階段和睡眠階段。監(jiān)聽(tīng)分監(jiān)聽(tīng)工作階段和睡眠階段。監(jiān)聽(tīng)/ /睡眠階段的持續(xù)時(shí)間要睡眠階段的持續(xù)時(shí)間要根據(jù)應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)節(jié)點(diǎn)處于睡眠階段時(shí)，關(guān)閉無(wú)線根據(jù)應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)節(jié)點(diǎn)處于睡眠階段時(shí)，關(guān)閉無(wú)線電波，以節(jié)省

15、能量。電波，以節(jié)省能量。 相鄰節(jié)點(diǎn)之間盡量保持各自的監(jiān)聽(tīng)相鄰節(jié)點(diǎn)之間盡量保持各自的監(jiān)聽(tīng)/ /睡眠時(shí)間表一致（睡眠時(shí)間表一致（時(shí)時(shí)間同步間同步）。）。 具有相同時(shí)間表的節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)具有相同時(shí)間表的節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)虛擬簇虛擬簇。3.2.3 3.2.3 典型典型MACMAC協(xié)議：協(xié)議：S-MACS-MAC協(xié)議協(xié)議通過(guò)廣播通過(guò)廣播SYNC包保持同步包保持同步某些節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)屬于兩個(gè)或多個(gè)虛擬簇某些節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)屬于兩個(gè)或多個(gè)虛擬簇28 （2 2）流量自適應(yīng)偵聽(tīng)機(jī)制）流量自適應(yīng)偵聽(tīng)機(jī)制 3.2.3 3.2.3 典型典型MACMAC協(xié)議：協(xié)議：S-MACS-MAC協(xié)議協(xié)議29 （3 3）沖突和串音避免機(jī)制）沖突

16、和串音避免機(jī)制 為了減少?zèng)_突和避免串音，為了減少?zèng)_突和避免串音，S-MACS-MAC協(xié)議采用了與協(xié)議采用了與802.11 MAC802.11 MAC協(xié)議類似的虛擬和物理載波監(jiān)聽(tīng)機(jī)制，以及協(xié)議類似的虛擬和物理載波監(jiān)聽(tīng)機(jī)制，以及RTS/CTSRTS/CTS握手交互機(jī)握手交互機(jī)制。兩者的區(qū)別在于當(dāng)鄰居節(jié)點(diǎn)處于通信過(guò)程時(shí)，執(zhí)行制。兩者的區(qū)別在于當(dāng)鄰居節(jié)點(diǎn)處于通信過(guò)程時(shí)，執(zhí)行S-MACS-MAC協(xié)協(xié)議的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。議的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。3.2.3 3.2.3 典型典型MACMAC協(xié)議：協(xié)議：S-MACS-MAC協(xié)議協(xié)議30（4 4）消息傳遞機(jī)制）消息傳遞機(jī)制 由于無(wú)線信道的傳輸差錯(cuò)與消息長(zhǎng)度成正比

17、，短消息傳輸由于無(wú)線信道的傳輸差錯(cuò)與消息長(zhǎng)度成正比，短消息傳輸成功的概率要大于長(zhǎng)消息。成功的概率要大于長(zhǎng)消息。 將長(zhǎng)消息分為若干個(gè)短消息，采用一次將長(zhǎng)消息分為若干個(gè)短消息，采用一次RTS/CTSRTS/CTS交互的握交互的握手機(jī)制預(yù)約這個(gè)長(zhǎng)消息發(fā)送的時(shí)間，集中連續(xù)發(fā)送全部短消息。手機(jī)制預(yù)約這個(gè)長(zhǎng)消息發(fā)送的時(shí)間，集中連續(xù)發(fā)送全部短消息。這樣既可以減少控制報(bào)文的開(kāi)銷，又可以提高消息發(fā)送的成功這樣既可以減少控制報(bào)文的開(kāi)銷，又可以提高消息發(fā)送的成功率。率。3.2.3 3.2.3 典型典型MACMAC協(xié)議：協(xié)議：S-MACS-MAC協(xié)議協(xié)議313.3 3.3 路由協(xié)議路由協(xié)議3.3.1 3.3.1 路由

18、協(xié)議概述路由協(xié)議概述 路由選擇路由選擇(routing)(routing)是指選擇互連網(wǎng)絡(luò)從源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)是指選擇互連網(wǎng)絡(luò)從源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)傳輸信息的行為，并且信息至少通過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。點(diǎn)傳輸信息的行為，并且信息至少通過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。 路由協(xié)議負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到目的路由協(xié)議負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)，它包括兩個(gè)功能：節(jié)點(diǎn)，它包括兩個(gè)功能： 尋找源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間的優(yōu)化路徑；尋找源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間的優(yōu)化路徑； 將數(shù)據(jù)分組沿著優(yōu)化路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。將數(shù)據(jù)分組沿著優(yōu)化路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。323.3.2 3.3.2 典型路由協(xié)議：定向擴(kuò)散路由典型路由協(xié)議：定向擴(kuò)散路由 定向擴(kuò)

19、散（定向擴(kuò)散（Directed DiffusionDirected Diffusion，DDDD）路由協(xié)議是一種基）路由協(xié)議是一種基于查詢的路由機(jī)制。于查詢的路由機(jī)制。 擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)通過(guò)興趣信息發(fā)出查詢?nèi)蝿?wù)，采用洪泛方式傳播擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)通過(guò)興趣信息發(fā)出查詢?nèi)蝿?wù)，采用洪泛方式傳播興趣信息到整個(gè)區(qū)域或部分區(qū)域內(nèi)的所有傳感器節(jié)點(diǎn)。興趣信興趣信息到整個(gè)區(qū)域或部分區(qū)域內(nèi)的所有傳感器節(jié)點(diǎn)。興趣信息用來(lái)表示查詢的任務(wù)，表達(dá)了網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)感興趣息用來(lái)表示查詢的任務(wù)，表達(dá)了網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)感興趣的具體內(nèi)容，例如監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度和光照等數(shù)據(jù)。的具體內(nèi)容，例如監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度和光照等數(shù)據(jù)。 33 定

20、向擴(kuò)散路由機(jī)制可以分為定向擴(kuò)散路由機(jī)制可以分為周期性的興趣擴(kuò)散周期性的興趣擴(kuò)散、梯度建梯度建立立和和路徑加強(qiáng)路徑加強(qiáng)三個(gè)階段三個(gè)階段: : 源匯聚節(jié)點(diǎn)（a)興趣傳播源匯聚節(jié)點(diǎn)（b)梯度建立源匯聚節(jié)點(diǎn)（c)加強(qiáng)路徑3.3.2 3.3.2 典型路由協(xié)議：定向擴(kuò)散路由典型路由協(xié)議：定向擴(kuò)散路由34（1 1）興趣擴(kuò)散階段）興趣擴(kuò)散階段3.3.2 3.3.2 典型路由協(xié)議：定向擴(kuò)散路由典型路由協(xié)議：定向擴(kuò)散路由35（2 2）數(shù)據(jù)傳播階段）數(shù)據(jù)傳播階段3.3.2 3.3.2 典型路由協(xié)議：定向擴(kuò)散路由典型路由協(xié)議：定向擴(kuò)散路由36（3 3）路徑加強(qiáng)階段）路徑加強(qiáng)階段3.3.2 3.3.2 典型路由協(xié)議：定

21、向擴(kuò)散路由典型路由協(xié)議：定向擴(kuò)散路由37第第4 4章章傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)38傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)主要包括：傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)主要包括：l時(shí)間同步機(jī)制時(shí)間同步機(jī)制l定位技術(shù)定位技術(shù)l數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)融合l能量管理能量管理l安全機(jī)制安全機(jī)制第第4 4章章 傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)394.1 4.1 時(shí)間同步機(jī)制時(shí)間同步機(jī)制4.1.1 4.1.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制1 1、傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的意義、傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的意義 在分布式的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都有自己的本地在分布式的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都有自

22、己的本地時(shí)鐘。不同節(jié)點(diǎn)的晶體振蕩器頻率存在偏差，以及溫度、濕度和電磁波的時(shí)鐘。不同節(jié)點(diǎn)的晶體振蕩器頻率存在偏差，以及溫度、濕度和電磁波的干擾等都會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)行時(shí)間偏差。干擾等都會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)行時(shí)間偏差。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步機(jī)制的意義和作用主要體現(xiàn)在如下兩方面：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步機(jī)制的意義和作用主要體現(xiàn)在如下兩方面： （1 1）傳感器節(jié)點(diǎn)通常需要彼此協(xié)作，去完成復(fù)雜的監(jiān)測(cè)和感知任務(wù)。）傳感器節(jié)點(diǎn)通常需要彼此協(xié)作，去完成復(fù)雜的監(jiān)測(cè)和感知任務(wù)。數(shù)據(jù)融合是協(xié)作操作的典型例子，不同的節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)最終融合形成了數(shù)據(jù)融合是協(xié)作操作的典型例子，不同的節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)最終融合形成了一個(gè)

23、有意義的結(jié)果。一個(gè)有意義的結(jié)果。 （2 2）傳感器網(wǎng)絡(luò)的一些節(jié)能方案是利用時(shí)間同步來(lái)實(shí)現(xiàn)的。）傳感器網(wǎng)絡(luò)的一些節(jié)能方案是利用時(shí)間同步來(lái)實(shí)現(xiàn)的。40通信模型通信模型n節(jié)點(diǎn)時(shí)間校正技術(shù)是節(jié)點(diǎn)時(shí)間校正技術(shù)是WSN時(shí)間同步的核心和基礎(chǔ)。目前時(shí)間同步的核心和基礎(chǔ)。目前主要的時(shí)間校正技術(shù)有單向報(bào)文傳遞、雙向報(bào)文交換、廣主要的時(shí)間校正技術(shù)有單向報(bào)文傳遞、雙向報(bào)文交換、廣播參考報(bào)文播參考報(bào)文等等技術(shù)技術(shù)。n單向報(bào)文傳遞單向報(bào)文傳遞n如果知道如果知道d的上界和下界，則的上界和下界，則d=(dmax+dmin)/2n這種時(shí)間校正技術(shù)的精度最低，因?yàn)樗僭O(shè)報(bào)文傳遞過(guò)程這種時(shí)間校正技術(shù)的精度最低，因?yàn)樗僭O(shè)報(bào)文傳遞過(guò)

24、程中只有傳播延時(shí)，忽略了無(wú)線信道的許多不確定因素的影中只有傳播延時(shí)，忽略了無(wú)線信道的許多不確定因素的影響。響。4.1.1 4.1.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制d41n雙向報(bào)文交換雙向報(bào)文交換n設(shè)設(shè)報(bào)文的往返時(shí)間為報(bào)文的往返時(shí)間為D=Tib-Tia ，報(bào)文的傳遞時(shí)延，報(bào)文的傳遞時(shí)延d在在0D之間。如果知道之間。如果知道d的上界的上界dmax和下界和下界dmin，節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)j可以確可以確定定d在在Ddmax到到D-dmin之間。之間。4.1.1 4.1.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制42廣播參考報(bào)文廣播參考報(bào)文4.1.1 4.1.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同

25、步機(jī)制傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制43時(shí)鐘同步的誤差來(lái)源時(shí)鐘同步的誤差來(lái)源n同步信息的時(shí)延包括同步信息的時(shí)延包括n協(xié)議發(fā)送時(shí)延協(xié)議發(fā)送時(shí)延n接入時(shí)延接入時(shí)延n發(fā)送時(shí)延發(fā)送時(shí)延n傳播時(shí)延傳播時(shí)延n接收時(shí)延接收時(shí)延n接收處理時(shí)延接收處理時(shí)延4.1.1 4.1.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制44nRBS參考廣播同步機(jī)制參考廣播同步機(jī)制n接收者接收者接收者接收者同步機(jī)制同步機(jī)制n基本思想是多個(gè)節(jié)點(diǎn)接收同一個(gè)同步信號(hào)，然后多個(gè)基本思想是多個(gè)節(jié)點(diǎn)接收同一個(gè)同步信號(hào)，然后多個(gè)收到同步信號(hào)的節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行同步。這種同步算法消收到同步信號(hào)的節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行同步。這種同步算法消除了同步信號(hào)發(fā)送一方的時(shí)

26、間不確定性。這種同步協(xié)除了同步信號(hào)發(fā)送一方的時(shí)間不確定性。這種同步協(xié)議的缺點(diǎn)是協(xié)議開(kāi)銷大。議的缺點(diǎn)是協(xié)議開(kāi)銷大。4.1.1 4.1.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制454.1.2 TPSN4.1.2 TPSN時(shí)間同步協(xié)議時(shí)間同步協(xié)議 TPSN協(xié)議采用層次型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，首先將所有節(jié)點(diǎn)按照協(xié)議采用層次型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，首先將所有節(jié)點(diǎn)按照層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行分級(jí)，然后每個(gè)節(jié)點(diǎn)與上一級(jí)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行分級(jí)，然后每個(gè)節(jié)點(diǎn)與上一級(jí)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間同步，最終所有節(jié)點(diǎn)都與根節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步。節(jié)點(diǎn)對(duì)之間時(shí)間同步，最終所有節(jié)點(diǎn)都與根節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步。節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的時(shí)間同步是基于的時(shí)間同步是基于發(fā)送者發(fā)送者-

27、接收者接收者的同步機(jī)制。的同步機(jī)制。46 1、TPSN協(xié)議的操作過(guò)程協(xié)議的操作過(guò)程TPSN協(xié)議包括兩個(gè)階段：協(xié)議包括兩個(gè)階段：第一個(gè)階段生成層次結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)賦予一個(gè)級(jí)別，根節(jié)第一個(gè)階段生成層次結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)賦予一個(gè)級(jí)別，根節(jié)點(diǎn)賦予最高級(jí)別第點(diǎn)賦予最高級(jí)別第0級(jí)，第級(jí)，第i級(jí)的節(jié)點(diǎn)至少能夠與一個(gè)第（級(jí)的節(jié)點(diǎn)至少能夠與一個(gè)第（i1）級(jí)的節(jié)點(diǎn)通信；級(jí)的節(jié)點(diǎn)通信；第二個(gè)階段實(shí)現(xiàn)所有樹(shù)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步，第第二個(gè)階段實(shí)現(xiàn)所有樹(shù)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步，第1級(jí)節(jié)點(diǎn)同步到級(jí)節(jié)點(diǎn)同步到根節(jié)點(diǎn)，第根節(jié)點(diǎn)，第i級(jí)的節(jié)點(diǎn)同步到第（級(jí)的節(jié)點(diǎn)同步到第（i1）級(jí)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，最終）級(jí)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，最終所有節(jié)點(diǎn)都同步到根節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)

28、的時(shí)間同步。所有節(jié)點(diǎn)都同步到根節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步。4.1.2 TPSN4.1.2 TPSN時(shí)間同步協(xié)議時(shí)間同步協(xié)議47 2、相鄰級(jí)別節(jié)點(diǎn)間的同步機(jī)制、相鄰級(jí)別節(jié)點(diǎn)間的同步機(jī)制 鄰近級(jí)別的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)間通過(guò)交換兩個(gè)消息實(shí)現(xiàn)時(shí)間鄰近級(jí)別的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)間通過(guò)交換兩個(gè)消息實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。同步。4.1.2 TPSN4.1.2 TPSN時(shí)間同步協(xié)議時(shí)間同步協(xié)議i-1級(jí)級(jí)i級(jí)級(jí)105926?151548n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)n減少同步誤差減少同步誤差 TPSN TPSN同步協(xié)議在同步協(xié)議在MACMAC層消息開(kāi)始發(fā)層消息開(kāi)始發(fā)送到無(wú)線信道是才給消息添加時(shí)標(biāo)，消除了訪問(wèn)送到無(wú)線信道是才給消息添加時(shí)標(biāo)，消除了訪問(wèn)時(shí)間帶來(lái)

29、的時(shí)間同步誤差。時(shí)間帶來(lái)的時(shí)間同步誤差。n提高同步精度提高同步精度 考慮了傳播時(shí)間和接收時(shí)間，利用考慮了傳播時(shí)間和接收時(shí)間，利用雙向消息交換計(jì)算消息的平均延遲，提高了時(shí)間雙向消息交換計(jì)算消息的平均延遲，提高了時(shí)間同步的精度。同步的精度。4.1.2 TPSN4.1.2 TPSN時(shí)間同步協(xié)議時(shí)間同步協(xié)議49n缺點(diǎn)缺點(diǎn)n沒(méi)有考慮根節(jié)點(diǎn)失效問(wèn)題。沒(méi)有考慮根節(jié)點(diǎn)失效問(wèn)題。n新的節(jié)點(diǎn)加入時(shí)，需要初始化層次發(fā)現(xiàn)階段，級(jí)新的節(jié)點(diǎn)加入時(shí)，需要初始化層次發(fā)現(xiàn)階段，級(jí)別的靜態(tài)特性減少了算法的魯棒性。別的靜態(tài)特性減少了算法的魯棒性。4.1.2 TPSN4.1.2 TPSN時(shí)間同步協(xié)議時(shí)間同步協(xié)議50n使用范圍使用范圍

30、nTPSN能夠?qū)崿F(xiàn)全網(wǎng)范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間同能夠?qū)崿F(xiàn)全網(wǎng)范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間同步，同步誤差與跳數(shù)距離成正比。步，同步誤差與跳數(shù)距離成正比。4.1.2 TPSN4.1.2 TPSN時(shí)間同步協(xié)議時(shí)間同步協(xié)議511 1、測(cè)距方法、測(cè)距方法(1)(1)接收信號(hào)強(qiáng)度指示接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)(RSSI)4.2.2 4.2.2 基于測(cè)距的定位技術(shù)基于測(cè)距的定位技術(shù)52(2)(2)到達(dá)時(shí)間到達(dá)時(shí)間/ /到達(dá)時(shí)間差到達(dá)時(shí)間差(ToA/TDoA(ToA/TDoA) 這類方法通過(guò)測(cè)量傳輸時(shí)間來(lái)估算兩節(jié)點(diǎn)之間距離，精度這類方法通過(guò)測(cè)量傳輸時(shí)間來(lái)估算兩節(jié)點(diǎn)之間距離，精度較好。較好。 ToA ToA機(jī)制是已知信號(hào)的傳

31、播速度，根據(jù)信號(hào)的傳播時(shí)間來(lái)計(jì)機(jī)制是已知信號(hào)的傳播速度，根據(jù)信號(hào)的傳播時(shí)間來(lái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的距離。算節(jié)點(diǎn)間的距離。4.2.2 4.2.2 基于測(cè)距的定位技術(shù)基于測(cè)距的定位技術(shù)53(3)(3)到達(dá)角到達(dá)角(AoA)(AoA) 該方法通過(guò)配備特殊天線來(lái)估測(cè)其它節(jié)點(diǎn)發(fā)射的無(wú)線信該方法通過(guò)配備特殊天線來(lái)估測(cè)其它節(jié)點(diǎn)發(fā)射的無(wú)線信號(hào)的到達(dá)角度。號(hào)的到達(dá)角度。 AoA AoA測(cè)距技術(shù)易受外界環(huán)境影響，且需要額外硬件，它的測(cè)距技術(shù)易受外界環(huán)境影響，且需要額外硬件，它的硬件尺寸和功耗指標(biāo)不適用于大規(guī)模的傳感器網(wǎng)絡(luò)，在某些硬件尺寸和功耗指標(biāo)不適用于大規(guī)模的傳感器網(wǎng)絡(luò)，在某些應(yīng)用領(lǐng)域可以發(fā)揮作用。應(yīng)用領(lǐng)域可以發(fā)揮作用。

32、4.2.2 4.2.2 基于測(cè)距的定位技術(shù)基于測(cè)距的定位技術(shù)542 2、多邊定位、多邊定位 多邊定位法基于距離測(cè)量多邊定位法基于距離測(cè)量( (如如RSSIRSSI、ToA/TDoA)ToA/TDoA)的結(jié)果。的結(jié)果。確定二維坐標(biāo)至少具有三個(gè)節(jié)點(diǎn)至錨點(diǎn)的距離值；確定三確定二維坐標(biāo)至少具有三個(gè)節(jié)點(diǎn)至錨點(diǎn)的距離值；確定三維坐標(biāo)，則需四個(gè)此類測(cè)距值。維坐標(biāo)，則需四個(gè)此類測(cè)距值。 4.2.2 4.2.2 基于測(cè)距的定位技術(shù)基于測(cè)距的定位技術(shù)55第第5章章傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)56第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.1ZigBee概述概述nZigBeeZigBee是一

33、種開(kāi)放式的基于是一種開(kāi)放式的基于IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4協(xié)定協(xié)定的無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)的無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)(Wireless Personal Area (Wireless Personal Area Networks)Networks)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4定義了物理層定義了物理層和媒體接入控制層，而和媒體接入控制層，而ZigBeeZigBee則定義了更高層如則定義了更高層如網(wǎng)路層及應(yīng)用層等。網(wǎng)路層及應(yīng)用層等。nZigBeeZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線

34、通訊技術(shù)。低速率、低成本的雙向無(wú)線通訊技術(shù)。57第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.1ZigBee概述概述nZigBeeZigBee可工作在可工作在2.14GHz(2.14GHz(全球流行全球流行) )、868MHz(868MHz(歐洲流行歐洲流行) ) 和和915 MHz(915 MHz(美國(guó)流行美國(guó)流行)3)3個(gè)頻段上個(gè)頻段上, ,分別具有最高分別具有最高250kbit/s250kbit/s、20kbit/s20kbit/s和和40kbit/s40kbit/s的傳輸速率的傳輸速率, ,它的傳輸距離在它的傳輸距離在10-10-75m75m的范圍內(nèi)的范圍內(nèi), , 但可以繼續(xù)增加

35、但可以繼續(xù)增加 。58第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.1ZigBee概述概述nZigBeeZigBee具體如下技術(shù)特點(diǎn)：具體如下技術(shù)特點(diǎn)： 1. 1. 低功耗低功耗 2. 2. 低成本低成本 59第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.1ZigBee概述概述 3. 3. 時(shí)延短時(shí)延短 4. 4. 網(wǎng)絡(luò)容量大網(wǎng)絡(luò)容量大 一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的ZigBeeZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備, , 一個(gè)區(qū)域內(nèi)可一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在最多以同時(shí)存在最多100100個(gè)個(gè)ZigBeeZigBee網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò),

36、, 而且網(wǎng)而且網(wǎng)絡(luò)組成靈活。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的絡(luò)組成靈活。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的ZigBeeZigBee網(wǎng)絡(luò)中可網(wǎng)絡(luò)中可有有6500065000多個(gè)節(jié)點(diǎn)。多個(gè)節(jié)點(diǎn)。60第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.1ZigBee概述概述 5. 5. 可靠可靠 6. 6. 安全安全 ZigBeeZigBee提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)(CRC)的數(shù)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能據(jù)包完整性檢查功能, ,支持鑒權(quán)和認(rèn)證支持鑒權(quán)和認(rèn)證, , 采采用了用了AES-128AES-128的加密算法的加密算法61第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.2ZigBee技術(shù)體系技術(shù)體系nZigBe

37、eZigBee設(shè)備類型設(shè)備類型 1. ZigBee1. ZigBee協(xié)調(diào)器（協(xié)調(diào)器（CoordinatorCoordinator） 2. ZigBee2. ZigBee路由器（路由器（RouterRouter） 3. ZigBee3. ZigBee終端設(shè)備（終端設(shè)備（End-deviceEnd-device） 一個(gè)一個(gè)ZigbeeZigbee網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、多個(gè)網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、多個(gè)路由器和多個(gè)終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)組成路由器和多個(gè)終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)組成。62第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.2ZigBee技術(shù)體系技術(shù)體系lZigBeeZigBee協(xié)調(diào)器（協(xié)調(diào)器（Coordinat

38、orCoordinator）l協(xié)調(diào)器選擇一個(gè)信道和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器選擇一個(gè)信道和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)PANID，隨后啟動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。隨后啟動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。63第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.2ZigBee技術(shù)體系技術(shù)體系lZigBeeZigBee路由器（路由器（RouterRouter）64第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.2ZigBee技術(shù)體系技術(shù)體系lZigBeeZigBee終端設(shè)備（終端設(shè)備（End-deviceEnd-device）l一個(gè)終端設(shè)備對(duì)于維護(hù)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沒(méi)有具體的一個(gè)終端設(shè)備對(duì)于維護(hù)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沒(méi)有具體的責(zé)任責(zé)任, ,所以它可以睡眠和喚配，看它自己的選擇所

39、以它可以睡眠和喚配，看它自己的選擇。因此它能作為電池供電節(jié)點(diǎn)。因此它能作為電池供電節(jié)點(diǎn)。65第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.2ZigBee技術(shù)體系技術(shù)體系nZigBeeZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ZigBeeZigBee支持三種自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)類型，即支持三種自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)類型，即星型結(jié)星型結(jié)構(gòu)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh)(Mesh)和和簇狀結(jié)構(gòu)簇狀結(jié)構(gòu)(ClusterTree)(ClusterTree)，特別是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系，特別是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。統(tǒng)可靠性。66第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.

40、2ZigBee技術(shù)體系技術(shù)體系星型星型網(wǎng)狀型網(wǎng)狀型簇狀型簇狀型網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器全功能設(shè)備全功能設(shè)備(FFD,Router):(FFD,Router):可以支持可以支持任何一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以作為網(wǎng)絡(luò)任何一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)商者和普通協(xié)商者，并且可以和協(xié)商者和普通協(xié)商者，并且可以和任何一種設(shè)備進(jìn)行通信任何一種設(shè)備進(jìn)行通信精簡(jiǎn)功能設(shè)備精簡(jiǎn)功能設(shè)備(RFD):(RFD):只支持星型結(jié)只支持星型結(jié)構(gòu)，不能成為任何協(xié)商者，可以和構(gòu)，不能成為任何協(xié)商者，可以和網(wǎng)絡(luò)協(xié)商者進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)協(xié)商者進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。67第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.2ZigBee技術(shù)體系技

41、術(shù)體系l協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)，同時(shí)它也可協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)，同時(shí)它也可作為與其它類型網(wǎng)絡(luò)的通訊節(jié)點(diǎn)（網(wǎng)關(guān)）作為與其它類型網(wǎng)絡(luò)的通訊節(jié)點(diǎn)（網(wǎng)關(guān)）。l構(gòu)成協(xié)調(diào)器和路由器的器件必須是全功能構(gòu)成協(xié)調(diào)器和路由器的器件必須是全功能器件（器件（FFD），而構(gòu)成終端設(shè)備的器件可），而構(gòu)成終端設(shè)備的器件可以是全功能器件，也可是簡(jiǎn)約功能器件（以是全功能器件，也可是簡(jiǎn)約功能器件（RFD).68第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.2ZigBee技術(shù)體系技術(shù)體系lZigBeeZigBee采用的路由算法采用的路由算法lZigBeeZigBee采用按需路由算法采用按需路由算法AODVAODV。69

42、第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.3Z-Stack協(xié)議棧協(xié)議棧n地址類型地址類型lZigBee設(shè)備有兩種類型的地址：設(shè)備有兩種類型的地址：l64位位IEEE地址（地址（MAC地址），全球唯一，設(shè)地址），全球唯一，設(shè)備將在其生命周期內(nèi)一直擁有它。備將在其生命周期內(nèi)一直擁有它。MAC地址通地址通常由制造商或者被安裝時(shí)設(shè)置。這些地址由常由制造商或者被安裝時(shí)設(shè)置。這些地址由IEEE 維護(hù)和分配。維護(hù)和分配。 l16 位網(wǎng)絡(luò)地址，即短地址。當(dāng)設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)位網(wǎng)絡(luò)地址，即短地址。當(dāng)設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)后分配短地址，在網(wǎng)絡(luò)中唯一，用來(lái)在網(wǎng)絡(luò)中后分配短地址，在網(wǎng)絡(luò)中唯一，用來(lái)在網(wǎng)絡(luò)中鑒別設(shè)備和發(fā)送或接

43、收數(shù)據(jù)。鑒別設(shè)備和發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。 70第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.3Z-Stack協(xié)議棧協(xié)議棧nZ-Stack網(wǎng)絡(luò)地址分配網(wǎng)絡(luò)地址分配l每個(gè)每個(gè)ZigBee設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，從其父設(shè)備那里獲得一設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，從其父設(shè)備那里獲得一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址（短地址）個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址（短地址） lMAX_DEPTH網(wǎng)絡(luò)的最大深度，協(xié)調(diào)器深度為網(wǎng)絡(luò)的最大深度，協(xié)調(diào)器深度為 0。lMAX_CHILDREN路由器或協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)最大個(gè)數(shù)。路由器或協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)最大個(gè)數(shù)。lMAX_ROUTER決定路由器或協(xié)調(diào)器可以處理的具有路決定路由器或協(xié)調(diào)器可以處理的具有路由功能的子節(jié)點(diǎn)的最大個(gè)數(shù)，是由功能的子節(jié)點(diǎn)的最大個(gè)

44、數(shù)，是MAX_CHILDREN 的的一個(gè)子集，終端節(jié)點(diǎn)使用一個(gè)子集，終端節(jié)點(diǎn)使用MAX_CHILDREN MAX_ROUTER剩下的地址空間。剩下的地址空間。 71第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.3Z-Stack協(xié)議棧協(xié)議棧nZ-Stack網(wǎng)絡(luò)地址分配網(wǎng)絡(luò)地址分配l兄弟節(jié)點(diǎn)之間的地址間隔兄弟節(jié)點(diǎn)之間的地址間隔Cskip的計(jì)算的計(jì)算: lCm: 一個(gè)父節(jié)點(diǎn)可擁有的最多子節(jié)點(diǎn)數(shù)；一個(gè)父節(jié)點(diǎn)可擁有的最多子節(jié)點(diǎn)數(shù)；lRm: 一個(gè)父節(jié)點(diǎn)可擁有的最多路由節(jié)點(diǎn)數(shù)；一個(gè)父節(jié)點(diǎn)可擁有的最多路由節(jié)點(diǎn)數(shù)；lLm: 網(wǎng)絡(luò)的最大深度；網(wǎng)絡(luò)的最大深度；ld : 該設(shè)備深度。該設(shè)備深度。 Rm1R*Cm

45、RmCm11Rm);1dLm(*Cm11dLmm)d(Cskip72第第1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.3Z-Stack協(xié)議棧協(xié)議棧nCskip位置配置范例位置配置范例l最多路由節(jié)點(diǎn)最多路由節(jié)點(diǎn) = 4l最多子節(jié)點(diǎn)最多子節(jié)點(diǎn) = 4l最大深度最大深度 = 3CRRRRRRRRREAddr=0Addr=1 Addr=22 Addr=43Addr=64Addr=2Addr=23Addr=28Addr=65Addr=70Addr=6673nPANID設(shè)置設(shè)置n若若PANID0 xFFFF，則協(xié)調(diào)器隨機(jī)生成，則協(xié)調(diào)器隨機(jī)生成PANID，否則，使用指定的，否則，使用指定的PANID。第第

46、1節(jié)節(jié) ZigBee協(xié)議棧原理協(xié)議棧原理5.1.4SappWsn工程工程74n步進(jìn)電機(jī)電路步進(jìn)電機(jī)電路第第2節(jié)節(jié) 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件開(kāi)發(fā)節(jié)點(diǎn)的硬件開(kāi)發(fā)3、傳感器節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)實(shí)例、傳感器節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)實(shí)例75n步進(jìn)電機(jī)電路四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)電路四相步進(jìn)電機(jī)n半步模式下的脈沖分配：半步模式下的脈沖分配：n若按相反順序產(chǎn)生脈沖，則電機(jī)反轉(zhuǎn)若按相反順序產(chǎn)生脈沖，則電機(jī)反轉(zhuǎn)第第2節(jié)節(jié) 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件開(kāi)發(fā)節(jié)點(diǎn)的硬件開(kāi)發(fā)3、傳感器節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)實(shí)例、傳感器節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)實(shí)例1 2 3 4 5 6 7 8A 0 0 1 1 1 0 0 0B 1 0 0 0 0 0 1 1C 0 0 0 0 1 1 1 0D 1 1

47、1 0 0 0 0 076n步進(jìn)電機(jī)電路四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)電路四相步進(jìn)電機(jī)n整步模式下的脈沖分配整步模式下的脈沖分配n若按相反順序產(chǎn)生脈沖，則電機(jī)反轉(zhuǎn)。若按相反順序產(chǎn)生脈沖，則電機(jī)反轉(zhuǎn)。1357A0100B1011C0011D1101第第2節(jié)節(jié) 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件開(kāi)發(fā)節(jié)點(diǎn)的硬件開(kāi)發(fā)3、傳感器節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)實(shí)例、傳感器節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)實(shí)例77第第6章章傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)786.2IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)6.2.1 IEEE 802.156.2.1 IEEE 802.15標(biāo)準(zhǔn)概述標(biāo)準(zhǔn)概述n802.15.1 802.15.1 藍(lán)牙無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，中速、近距離，藍(lán)牙

48、無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，中速、近距離，適用于手機(jī)、適用于手機(jī)、PDAPDA等。等。l802.15.4802.15.4 低速無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，低能耗，低速率和低低速無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，低能耗，低速率和低成本，針對(duì)個(gè)人和家庭范圍內(nèi)不同設(shè)備間的低速傳輸。成本，針對(duì)個(gè)人和家庭范圍內(nèi)不同設(shè)備間的低速傳輸。79nIEEE 802.15.4IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義的標(biāo)準(zhǔn)定義的LR-WPANLR-WPAN網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)：l在不同的載波頻率下實(shí)現(xiàn)在不同的載波頻率下實(shí)現(xiàn)20kbps20kbps、40kbps40kbps和和250kbps250kbps三三種不同的傳輸速率；種不同的傳輸速率；l有有1616

49、位和位和6464位兩種地址格式，其中位兩種地址格式，其中6464位地址是全球惟位地址是全球惟一的擴(kuò)展地址；一的擴(kuò)展地址；l支持沖突避免的載波多路偵聽(tīng)技術(shù)支持沖突避免的載波多路偵聽(tīng)技術(shù)(CSMA-CA)(CSMA-CA)；l支持確認(rèn)機(jī)制，保證傳輸可靠性。支持確認(rèn)機(jī)制，保證傳輸可靠性。6.2IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)6.2.1 IEEE 802.15.46.2.1 IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)概述標(biāo)準(zhǔn)概述80nIEEE 802.15.4IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定物理層任務(wù)：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定物理層任務(wù)：l激活和休眠射頻收發(fā)器；激活和休眠射頻收發(fā)器；l信道能量檢測(cè)：測(cè)量目標(biāo)信道中接收信號(hào)的功率

50、強(qiáng)調(diào)，信道能量檢測(cè)：測(cè)量目標(biāo)信道中接收信號(hào)的功率強(qiáng)調(diào)，檢測(cè)結(jié)果為有效信號(hào)和噪聲信號(hào)功率之和；檢測(cè)結(jié)果為有效信號(hào)和噪聲信號(hào)功率之和；l檢測(cè)接收數(shù)據(jù)包的鏈路質(zhì)量指示檢測(cè)接收數(shù)據(jù)包的鏈路質(zhì)量指示(LQI)(LQI)，得出信噪比指，得出信噪比指標(biāo)；標(biāo)；l空閑信道評(píng)估；空閑信道評(píng)估；l收發(fā)數(shù)據(jù)。收發(fā)數(shù)據(jù)。6.2IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)6.2.2 6.2.2 物理層標(biāo)準(zhǔn)物理層標(biāo)準(zhǔn)81nIEEE 802.15.4IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義的信道標(biāo)準(zhǔn)定義的信道n0-260-26共共2727個(gè)；跨越個(gè)；跨越3 3個(gè)頻段，具體包括個(gè)頻段，具體包括2.4GHz2.4GHz頻段的頻段的1616個(gè)個(gè)信道

51、、信道、915MHz915MHz頻段的頻段的1010個(gè)信道、個(gè)信道、868MHz868MHz頻段的頻段的1 1個(gè)信道。個(gè)信道。n信道的頻段中心定義信道的頻段中心定義 ( (其中其中k k表示信道編號(hào)表示信道編號(hào)) )： f fc c = 868.3MHz k = 0= 868.3MHz k = 0 f fc c = 906 + 2= 906 + 2(k(k1)MHz k = 11)MHz k = 1，2 2，1010 f fc c = 2405 + 5= 2405 + 5(k(k11)MHz k = 1111)MHz k = 11，1212，26266.2IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)6.2

52、.2 6.2.2 物理層標(biāo)準(zhǔn)物理層標(biāo)準(zhǔn)82 頻帶頻帶 使用范圍使用范圍 數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率 信道數(shù)信道數(shù)2.4 GHz ISM2.4 GHz ISM 全世界全世界 250 kbps 16250 kbps 16868 MHz868 MHz 歐洲歐洲 20 kbps 120 kbps 1915 MHz ISM915 MHz ISM 北美北美 40 kbps 1040 kbps 106.2IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)6.2.2 6.2.2 物理層標(biāo)準(zhǔn)物理層標(biāo)準(zhǔn)832 2、物理層幀結(jié)構(gòu)、物理層幀結(jié)構(gòu)n前導(dǎo)碼由前導(dǎo)碼由3232個(gè)個(gè)0 0組成，用于收發(fā)器之間進(jìn)行同步。組成，用于收發(fā)器之間進(jìn)行同步。n

53、幀起始定界符（幀起始定界符（SFDSFD）域由）域由8 8位組成，表示同步結(jié)束，數(shù)據(jù)位組成，表示同步結(jié)束，數(shù)據(jù)包開(kāi)始傳輸。包開(kāi)始傳輸。SFDSFD與前導(dǎo)碼構(gòu)成同步頭。與前導(dǎo)碼構(gòu)成同步頭。n幀長(zhǎng)度由幀長(zhǎng)度由7 7位組成，表示物理服務(wù)數(shù)據(jù)單元（位組成，表示物理服務(wù)數(shù)據(jù)單元（PSDUPSDU）的字）的字節(jié)數(shù)。幀長(zhǎng)度域和節(jié)數(shù)。幀長(zhǎng)度域和1 1位的保留位構(gòu)成了物理頭。位的保留位構(gòu)成了物理頭。nPSDUPSDU域是變長(zhǎng)的，攜帶域是變長(zhǎng)的，攜帶PHYPHY數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)，包含介質(zhì)訪問(wèn)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)，包含介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議數(shù)據(jù)單元?？刂茀f(xié)議數(shù)據(jù)單元。PSDUPSDU域是物理層的載荷。域是物理層的載荷。4字節(jié)字節(jié)1字

54、節(jié)字節(jié)1字節(jié)字節(jié)變變 長(zhǎng)長(zhǎng)前導(dǎo)碼前導(dǎo)碼SFD幀長(zhǎng)度幀長(zhǎng)度(7位位)保留位保留位(1位位)PSDU同步頭同步頭物理幀頭物理幀頭PHY負(fù)載負(fù)載6.2IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)6.2.2 6.2.2 物理層標(biāo)準(zhǔn)物理層標(biāo)準(zhǔn)0 xA7 127字節(jié)承載MAC幀846.2IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)6.2.3 MAC6.2.3 MAC層標(biāo)準(zhǔn)層標(biāo)準(zhǔn)nMACMAC層需要處理接入到物理無(wú)線信道等事務(wù)，并負(fù)責(zé)下列層需要處理接入到物理無(wú)線信道等事務(wù)，并負(fù)責(zé)下列的任務(wù)：的任務(wù)：l能產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)（如果設(shè)備是協(xié)調(diào)器）能產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)（如果設(shè)備是協(xié)調(diào)器）l與信標(biāo)保持同步與信標(biāo)保持同步l支持支持PANPAN（個(gè)人局域網(wǎng)

55、）的連接和斷開(kāi)連接（個(gè)人局域網(wǎng)）的連接和斷開(kāi)連接l支持設(shè)備的安全性支持設(shè)備的安全性l信道接入采用信道接入采用CSMA-CACSMA-CA接入機(jī)制接入機(jī)制l處理和維護(hù)處理和維護(hù)GTS(GTS(保護(hù)時(shí)隙保護(hù)時(shí)隙) )機(jī)制機(jī)制l在對(duì)等的在對(duì)等的MACMAC實(shí)體之間提供一個(gè)可靠的通信鏈路（單跳）實(shí)體之間提供一個(gè)可靠的通信鏈路（單跳）856.2IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)6.2.3 MAC6.2.3 MAC層標(biāo)準(zhǔn)層標(biāo)準(zhǔn)MACMAC層定義了四種幀結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度不超過(guò)層定義了四種幀結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度不超過(guò)127127字節(jié)：字節(jié)：l信標(biāo)幀信標(biāo)幀l數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀l確認(rèn)幀確認(rèn)幀l命令幀命令幀86nZigBee無(wú)線設(shè)備工

56、作在公共頻段上無(wú)線設(shè)備工作在公共頻段上(全球全球2.4GHz、美國(guó)、美國(guó)915MHz、歐洲、歐洲868MHz)，傳輸距離為，傳輸距離為1075m，具體數(shù)，具體數(shù)值取決于射頻環(huán)境和特定應(yīng)用條件下的輸出功耗。值取決于射頻環(huán)境和特定應(yīng)用條件下的輸出功耗。nZigBee的通信速率在的通信速率在2.4GHz時(shí)為時(shí)為250kbps，在，在915MHz時(shí)為時(shí)為40kbps，在，在868MHz時(shí)為時(shí)為20kbps。6.3ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)6.3.1 ZigBee6.3.1 ZigBee概述概述87nZigBee協(xié)議主要界定了網(wǎng)絡(luò)、安全和應(yīng)用框架層。協(xié)議主要界定了網(wǎng)絡(luò)、安全和應(yīng)用框架層。n支持三種拓?fù)?/p>

57、結(jié)構(gòu)：支持三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：n星型星型(Star)結(jié)構(gòu)，可提供很長(zhǎng)時(shí)間的電池使用壽命。結(jié)構(gòu)，可提供很長(zhǎng)時(shí)間的電池使用壽命。n網(wǎng)狀網(wǎng)狀(Mesh)結(jié)構(gòu)，有多條傳輸路徑，具有較高的可靠性。結(jié)構(gòu)，有多條傳輸路徑，具有較高的可靠性。n簇樹(shù)型簇樹(shù)型(ClusterTree)結(jié)構(gòu)，結(jié)合了星型和網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu)，既結(jié)構(gòu)，結(jié)合了星型和網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu)，既有較高的可靠性，又節(jié)省電池能量。有較高的可靠性，又節(jié)省電池能量。6.3ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)6.3.1 ZigBee6.3.1 ZigBee概述概述星型星型網(wǎng)狀型網(wǎng)狀型簇狀型簇狀型協(xié)調(diào)器協(xié)調(diào)器路由器路由器終端設(shè)備終端設(shè)備88n按節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧垂?jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)當(dāng)?shù)?/p>

58、角色n協(xié)調(diào)器協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)發(fā)起并維護(hù)一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)責(zé)發(fā)起并維護(hù)一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)。n路由器路由器支撐網(wǎng)絡(luò)鏈路結(jié)構(gòu)，完成數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。支撐網(wǎng)絡(luò)鏈路結(jié)構(gòu)，完成數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。n終端設(shè)備終端設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)的感知者和執(zhí)行者，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和是網(wǎng)絡(luò)的感知者和執(zhí)行者，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和可執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)作?？蓤?zhí)行的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)作。6.3ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)6.3.1 ZigBee6.3.1 ZigBee概述概述89n按節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜程度按節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜程度n全功能設(shè)備（全功能設(shè)備（FFDFFD）是一種功能完備的設(shè)備，可完成是一種功能完備的設(shè)備，可完成路由任務(wù)，充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。它可與其

59、它的功能完備路由任務(wù)，充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。它可與其它的功能完備型設(shè)備或功能簡(jiǎn)化型設(shè)備連接通信，一般接有線電源。型設(shè)備或功能簡(jiǎn)化型設(shè)備連接通信，一般接有線電源。n簡(jiǎn)化功能設(shè)備（簡(jiǎn)化功能設(shè)備（RFDRFD）是網(wǎng)絡(luò)中簡(jiǎn)單的發(fā)送接收節(jié)點(diǎn)，是網(wǎng)絡(luò)中簡(jiǎn)單的發(fā)送接收節(jié)點(diǎn)，它一般由電池供電，只與功能完備型設(shè)備連接通信。它一般由電池供電，只與功能完備型設(shè)備連接通信。6.3ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)6.3.1 ZigBee6.3.1 ZigBee概述概述903、ZigBee的技術(shù)特點(diǎn)的技術(shù)特點(diǎn)(1)數(shù)據(jù)傳輸速率低數(shù)據(jù)傳輸速率低: (20250kbps)，專注于低速應(yīng)用。，專注于低速應(yīng)用。(2)有效范圍?。河行Х秶?/p>

60、：有效覆蓋范圍有效覆蓋范圍1075m之間。之間。(3)工作頻段靈活：工作頻段靈活：使用的頻段分別為使用的頻段分別為2.4GHz(全球全球)、868MHz(歐洲歐洲)及及915MHz(北美北美)，均為，均為ISM頻段。頻段。(4)省電：省電：6.3ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)6.3.1 ZigBee6.3.1 ZigBee概述概述91(5)可靠：可靠：(6)成本低：成本低：(7)時(shí)延短：時(shí)延短：(8)網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)容量大：一個(gè)一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)可容納多達(dá)網(wǎng)絡(luò)可容納多達(dá)254個(gè)從設(shè)備個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備，一個(gè)區(qū)域內(nèi)可同時(shí)布置多達(dá)和一個(gè)主設(shè)備，一個(gè)區(qū)域內(nèi)可同時(shí)布置多達(dá)100個(gè)個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。(9)安全