发布时间 : 星期六 文章2013西邮毕设毕业论文 - 图文更新完毕开始阅读
基于CC2430无线信道选择的软件设计
医生就可以随时了解被监护病人的病情，进行及时处理。还可以利用传感器网络长时间地收集人的生理数据，这些数据在研制新药品的过程中是非常有用的，而安装在被监测对象身上的微型传感器也不会给人的正常生活带来太多的不便。 1.5.4环境监控
环境传感器网络可监测环境变化，如大气、沙漠、平原、海洋表面和山脉等，研究环境变化对农作物的影响，检测农作物中害虫情况等。A2LERT系统中就有数种传感器来监测降雨量、河水水位和土壤水分，并依此预测爆发山洪的可能性。 1.5.5自动交通流量监控
无线交通传感器网络可监测高速公路或城市里的汽车交通情况，建立实时、准确、全面、高效的综合交通运输管理系统。 1.5.6动物跟踪监控
使用无线传感器网络可以在不干涉动物正常生活习惯的情况下监视其行踪及生存环境。 1.5.7居住环境监控
通过无线传感器网络可以监控我们的生活环境，为我们提供更加舒适、健康、方便和人性化的智能的居家环境。 1.5.8其他方面的应用
无线传感器网络的自组织、微型化和对外部世界的感知能力决定了它在许多领域会有不少的机会。比如，空间探索方面，NASA的JPL实验室研制的Sensor Webs就是为火星探测而准备的；德国某研究机构正在利用传感器网络技术为足球裁判研制一套系统，以减小足球比赛中越位和进球的误判率。此外，在基础设施安全、灾难拯救、先进制造、物流管理、交互式博物馆等众多领域，无线传感器网络都会孕育出全新的设计和应用模式。
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2 ZigBee协议
2. 1 ZigBee简介
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。简单的说，ZigBee是一种高可靠的无线数据传输网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。
与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZigBee“基站”却不到1000元人民币。每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。
2.2 ZigBee的发展
1999年，蓝牙技术开始走向应用，但因芯片价格高，厂商支持力度不够，传输距离限制以及抗干扰能力差等问题而发展缓慢。低功耗、低成本的无线网络需求使ZigBee应运而生。ZigBee一词来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过条ZigZag形状的舞蹈来传递新发现和食物源的位置、距离与方向等信息。
2000年的12月，IEEE（美国电子和电气工程师协会）成立了IEEE 802.15.4工作组，致力于开发一种可应用在固定、便携或移动设备上的，低成本、低功耗的低速率无线连接技术。
2001年8月，美国HONEYWELL等公司发起成立了ZigBee联盟，他们提出的ZigBee技术被确认为IEEE 802.15.4标准。
2002年，摩托罗拉，飞利浦和三菱等企业加盟ZigBee联盟，06年中国的华为公司也加入了该联盟，现联盟内有180多个成员企业，包括软件供应商、系统集成商和终端产品商。
2003年，IEEE 802.15.4标准获得通过，并在2004年12月推出了ZigBee技术规范1.0版本。
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ZigBee技术主要应用在短距离范围内以及数据传输速率不高的各种电子设备之间，因此非常适用于家电和小型电子设备的无线控制指令传输。其典型的传输数据类型有周期性数据（如传感器），间歇性数据（如照明控制）和重复低反应时间数据（如鼠标）。其目标功能是自动化控制，它采用跳频技术，使用的频段分别为2.4GHz (ISM)、868MHz(欧洲) 及915MHz（美国）。而且均为免执照频段，有效覆盖范围10~75m。当网络速率降低到28kb/s时，传输范围甚至可以扩大到134m，具有更高的可靠性。
2.3 ZigBee的特点
2.3.1低功耗
在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6～24个月，甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比较，蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。
TI公司和德国的Micropelt公司共同推出新能源的ZigBee节点。该节点采用Micropelt公司的热电发电机给TI公司的ZigBee提供电源。 2.3.2低成本
通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10)，降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，而且ZigBee免协议专利费。每块芯片的价格大约为2美元。 2.3.3低速率
ZigBee工作在20～250kbps的速率，分别提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps(915 MHz)和20kbps(868 MHz)的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求。 2.3.4近距离
传输范围一般介于10～100m之间，在增加发射功率后，亦可增加到1～3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远。 2.3.5短时延
ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要3～10s、WiFi 需要3 s。
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2.3.6高容量
ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000 个节点的大网。 2.3.7高安全
ZigBee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用访问控制清单(Access Control List, ACL) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)的对称密码，以灵活确定其安全属性。 2.3.8免执照频段
使用工业科学医疗(ISM)频段，915MHz(美国), 868MHz(欧洲), 2. 4GHz(全球) 。
由于此三个频带物理层并不相同，其各自信道带宽也不同，分别为0.6MHz, 2MHz和5MHz。分别有1个, 10个和16个信道。
这三个频带的扩频和调制方式亦有区别。扩频都使用直接序列扩频(DSSS)，但从比特到码片的变换差别较大。调制方式都用了调相技术，但868MHz和915MHz频段采用的是BPSK，而2.4GHz频段采用的是OQPSK。
在发射功率为0dBm的情况下，蓝牙通常能有10米的作用范围。而ZigBee在室内通常能达到30-50米的作用距离，在室外空旷地带甚至可以达到400米(TI CC2530不加功率放大)。
所以ZigBee可归为低速率的短距离无线通信技术。
2.4 ZigBee的框架
2.4.1 ZigBee的IEEE相关
要想弄清楚ZigBee，就要了解IEEE 802.15.4，它就是ZigBee物理层和MAC层的模板。
IEEE802.15.4网络是指使用相同无线信道并通过IEEE 802.15.4标准相互通信的一组设备的集合。在这个网络中，根据设备所具有的通信的能力，可以分为全功能设备，和精简功能设备。全功能设备之间以及全功能设备与精简功能设备之间都可以通信，与精简功能设备相关的全功能设备通常称之为协调器。IEEE802.15.4定义了两种拓扑结构，分别为星状拓扑（理论上一个协调器和多达255个子设备）和点对点模式。此协议定义了27个信道，868MHz频段一个信道，915MHz频段10个信道，2450MHz频段16个信道。
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