基于ZigBee的无线传感器网络协议研究与实现

金色传说

摘要:首先对ZigBee技术规范进行了概述，然后深刻剖析了基于ZigBee的无线传感器网络的体系结
构，以微芯公司开发的ZigBee 协议栈为例对网络的具体实现细节进行了研究,最后设计了一种基于
  [% [. X: p, S, |ZigBee协议的嵌人式智能家居系统,实验表明此系统能够实现远程用户以浏览Web页面的方式对家庭
内部子节点进行监测和控制，并具有较好的稳定性、强大的可扩展性以及较高的实用性。
9 J: l' t0 Y' R5 s关键词: ZigBee 协议;无线传感器网络;网状网络;智能家居:低功耗
" @( f! y& i1 ]& e' n( ?, ~一、引言
无线传感器网络综合了微电子技术、嵌入式信息处理技术,传感器技术，现代网络及无线通信技术等先
进技术，以自组多跳的无线网络方式实时监测各种环境或对象的信息，并可进行处理或控制，应用前景十分
; Y$ M8 s' f  `' \" @广阔。现有传统的无线技术通常非常耗电，且占用过多的计算和通信资源，大大增加了成本。而像工业控制, .
$ O$ n6 F6 h2 C; H, @消费性电子设备、汽车自动化、农业自动化、智能家居和医用设备控制等很多无线应用领域不需要很高的带
宽,只要求低延迟、低功耗，为了满足这种要求，2002 年8月,英国Invensys、日本三菱、美国摩托罗拉及
荷兰飞利浦半导体几家公司成立了ZigBee 联盟，并于12月正式公布了无线通讯技术ZigBee的1.0 标准。
; `5 n' I2 U3 m6 u) @, P, AZigBee是为低速率控制网络设计的标准无线网络协议，具有低复杂度、低成本、低功耗、低速率、高安全
性等诸多优点。
二、ZigBee技术规范
% H( j  S* h& G( E2 a1、ZigBee协议
ZigBee标准是基于IEE802.15.4标准的，ZigBee 协议栈分为两部分，IEE802.15.4 处理低级MAC层
和物理层协议，而ZigBee联盟对其网络层和API进行标准化，ZigBee 节省的大部分能量归功于专为低功率
设计的IEEE802.15.4 协议，图1为ZigBee协议栈架构，各层之间通过服务接入点(SAP)来实现层与层之
5 M8 v- l" n3 ]" H1 O0 F& o- v/ @间的数据通信与协议栈管理，层与层之间有两个服务接入点，一个提供数据传输服务，另一个实现管理。
* Q5 A+ T9 b# R$ }+ T0 o1 ]' xZigBee设备在工作时，各种不同的任务在不同的层次上执行，通过层的服务完成所要执行的任务。每一层
. M1 L! `: v% ?4 \6 ]) y的服务主要完成两种功能:根据它的下层服务要求为，上层提供相应的服务;另一种是根据上层的服务要求对
它的下层提供相应的服务，各项服务通过服务原语来实现。.
2、协议各层功能
; D% [$ L7 ]: ?物理层完成收发数据、激活和休眠射频收发器、信道能量检测、空闲信道评估、数据链路质量指示的功


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无线传感器网络综合了微电子技术、嵌入式信息处理技术,传感器技术，现代网络及无线通信技术等先 进技术，以自组多跳的无线网络方式实时监测各种环境或对象的信息，并可进行处理或控制，应用前景十分 广阔。