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近十年來，隨著半導體技術和無線通信技術的不斷發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)了多種新的無線通信技術，正在慢慢改變人們生活方式和使用習慣，對于多數(shù)的無線網(wǎng)絡來說，無線通信技術應用的目標旨在提高所傳輸數(shù)據(jù)的速率和傳輸距離，而在諸如工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、商業(yè)監(jiān)控、汽車電子、家庭數(shù)字控制網(wǎng)絡等應用中，系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小，傳輸速率低，系統(tǒng)所用的終端設備通常為采用電池供電的嵌入式設備，如無線傳感器網(wǎng)絡，因此，這些系統(tǒng)必須要求傳輸設備具有成本低、功耗小的特點，而ZigBee技術就是針對這種需求產(chǎn)生的，而且世界上各大公司和組織普遍看好ZibBee技術及其未來的應用潛力和價值，許多公司和生產(chǎn)商已經(jīng)陸續(xù)地推出了ZigBee產(chǎn)品和開發(fā)系統(tǒng)，其發(fā)展速度之快，遠遠超出了人么的想象，特別是在監(jiān)控系統(tǒng)中，無線傳感器網(wǎng)絡正在迅速發(fā)展中。

關鍵詞

ZigBee 、IEEE802.15.4、監(jiān)控系統(tǒng)、無線傳感器

前言

隨著工業(yè)現(xiàn)場控制和自動化技術的不斷進步，無論是基于集散控制結構，還是基于現(xiàn)場總線技術的監(jiān)控系統(tǒng)，其信號傳輸方式都為有線傳輸，即通過線纜把各類傳感器和執(zhí)行機構等連接起來，由于布線復雜，使得系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性能有所降低，增加了后期維護的難度，而采用無線的方式可以有效地避免這些問題。

一、 ZigBee簡介

ZigBee技術作為一種新興的無線通信技術，與藍牙和WIFI相比，具有距離短、復雜度低、功耗低、數(shù)據(jù)速率低、成本低和自組網(wǎng)等特點，適合于自動控制領域的傳感器和執(zhí)行機構等設備的聯(lián)網(wǎng)，ZigBee是 一組基于IEEE802.15 .4無線標準研制開發(fā)的有關組網(wǎng)、安全和應用軟件方面的技術標準。協(xié)議棧基于開放互連標準OS工7層模型，由應用層、應用接口、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。網(wǎng)絡層以上的協(xié)議由ZigBee聯(lián)盟負責制定，工EEE制定物理層和鏈路層標準〔2〕，其結構圖如圖1所示。

IEE E8 02 .15 .4在 物理層(PHY)定義了兩個標準，分別是2. 4 GHz物理層和868 / 915 MHz物理層。各頻段可使用的信道分別有16個、10個或1個，各自提供250kb/s,40kb/s和20kb/s的傳輸速率，物理層在各個頻段皆采用直接序列擴頻技術;工EEE802.15 .4的MAC子層協(xié)議對應于工SO模型中數(shù)據(jù)鏈路層中的MAC子層，采用了CSMA-CA的碰撞避免機制，其功能包括設備間無線鏈路的建立、維護和斷開、確認模式的幀傳送與接收、信道接人與控制、幀校驗與快速自動請求重發(fā)、預留時隙管理以及廣播信息管理等。該層定義了廣播幀、數(shù)據(jù)幀、確認幀和MAC命令幀等4種幀類型。網(wǎng)絡層主要負責網(wǎng)絡機制的建立與管理，實現(xiàn)自我組態(tài)與自我修復功能，實現(xiàn)節(jié)點加人或離開網(wǎng)絡、接收或拋棄其它節(jié)點以及路由查找和傳送數(shù)據(jù)等功能，支持多種路由算法和多種網(wǎng)絡拓撲結構。應用接口層則是把不同的應用映射到ZigBee網(wǎng)絡上，主要包括安全屬性設置和多個業(yè)務數(shù)據(jù)流的匯聚等功能。

二、泓格ZigBee產(chǎn)品

泓格公司在ZigBee大概分成3類，足夠滿足客戶ZigBee各種網(wǎng)絡要求，如下表所示：

三、產(chǎn)品應用

圖2 ZigBee在樓宇中的應用

圖3 ZigBee中繼器應用框圖

圖4 ZigBee中繼器應用框圖

圖5 ZigBee網(wǎng)絡應用框圖

圖6 ZigBee與I-7000模塊應用框圖

圖7 ZigBee多站點I/O采集應用框圖

圖8 ZigBee無線傳感器應用框圖

五、結束語

以上介紹了ZigBee的幾種典型應用，由于ZigBee技術具有低成本和低速率的特點，非常適合于近距離、小數(shù)量的實時監(jiān)控和無線通信系統(tǒng)中。隨著ZigBee技術協(xié)議標準的公布，該技術的應用范圍將有很大的拓展，更多的實用性產(chǎn)品必將推向市場。