基于zigbee的无线传感器网络系统

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1、基于ZigBee的无线传感器网络系统摘要：无线传感器技术具有低功耗、低成本、应用简单的特点，逐渐成为通信领域的研究热点。本文主要对ZigBee技术的网络组成做出研究，提出无线传感系统的网络结构要求，提出系统的硬件和软件的设计，探究基于ZigBee技术的无线网络信息处理技术，提供更加方便、功能更加强大的网络服务和监控系统。关键词：ZigBee；网络组成；网络协议中图分类号：TP212.9随着科学技术的发展，近年来无线通信技术得到了快速的发展，无线传感技术逐渐成为发展的热点和焦点。无线传感技术是一门多学科结合的科学技术，集合了

2、现代传感技术。嵌入式计算技术、网络通信技术和信息处理技术，是多学科高度交叉结合的研究领域。无线传感系统是由大量的传感器网络节点组成，节点具有计算和无线通信的能力，能够组合成网络，完成数据的采集和传输功能。通过结合现代的远程无线技术，将各个节点的数据进行读取和处理，实现对监控目标的远程、实时、动态监测。1ZigBee的网络组成7ZigBee技术是一种新兴的网络通信技术，其具有近距离、较低的数据传输速率、低成本、低功耗、网络容量大等特点，主要应用在无线监测和控制方面。ZigBee技术主要应用的三个工作频段，分别为868MHz，

3、915MHz，以及2.4GHz，传输的距离在30m-70m之间。ZigBee协议采用了带冲突避免的载波侦听多地址接入方式，能够有效提高系统的兼容性，避免的在载波之间的干扰，提高了系统的稳定性和安全性。1.1ZigBee网络设备类型ZigBee技术采用的协议为IEEE802.15.4标准，定义了全功能设备和简化设备两种类型。全功能设备能够作为网络中的协调器和路由器，能够同网络总的任何其他设备进行通信，并且具有很强的控制和数据处理的能力，具有足够的空间用来存放路由信息和进行信息的转发。简化功能设备的功能受到了一定的限制，不能作

4、为在网络中的协调器和路由器来使用，其功能主要是作为网络的终端，同全功能设备进行通信。ZigBee网络的物理设备主要可以分为协调器、路由器和终端三种类型。协调器属于全功能设备，职能是管理整个ZigBee网络，是网络的总控制器，同时又能够同其他的设备进行通信，是整个网络的桥梁。路由器也具备管理网络的功能，负责处理节点的入网和离网的请求，还具有数据的接受和转发的功能。终端可以是全功能设备还可以是简化功能设备，终端之间不能进行通信，只能同父节点进行通信。1.2ZigBee网络拓扑结构7ZigBee网络的拓扑结构主要有星型、树型、网

5、型三种类型。根据不同的需要选择不同的网络类型：星型网络是最基本的网络结构，星型结构是由一个协调节点和若干个终端组成的，终端只能和协调节点进行通信。树型结构主要由协调器节点、路由器节点和终端节点构成的，树型结构网络覆盖范围广，对路由器节点的依赖性较大。网型网络同树型结构网络具有一定的相似性，网型网络的灵活性更大，任意的两个节点之间都能相互通信，灵活性高、网络的可靠性高。不同的网络拓扑结构如图1所示。1.3ZigBee网络协议7ZigBee的网络协议主要可以分为四层，分别为物理层、媒体接入控制层、网络层和应用层。ZigBee的

6、底层采用的是IEEE802.15.4标准，该标准定义了协议底层的物理层和媒体接入控制层两个子层。上层的网络层和应用层是由ZigBee联盟统一制定的，应用层提供了多个应用程序接口。物理层是整个协议的最底层，定义了物理无线信道和MAC层之间的接口，物理层是由IEEE802.15.4标准定义的，定义了物理无线信道和媒体接入控制层之间的接口。无线信道的合理共享是媒体接入控制层的关键问题，其解决的主要问题是实现物理层和高层之间的通信，处理来自物理层无线信道的接入请求，提供两个对等媒体接入控制层的数据通信链路。ZigBee的网络层的主

7、要供能是保证下层媒体接入控制层的正常工作，为应用层提供合适的服务接口。ZigBee的网络层支持星型、树型和网型三种类型的拓扑结构。路由器是ZigBee网络层的最重要的功能，核心就是路由算法。ZigBee的应用才呢过可以分为应用支持技术层、应用层框架和ZigBee设备对象三部分。2无线传感器网络结构无线传感器网络只要应用在了军事、环境、医疗、空间探索和家庭应用等领域，通过建立起合理的网络结构对被监视区内进行实时的检测和控制。2.1无线传感器网络体系无线传感器网体系主要可以分为三个部分，传感器节点、汇聚节点和任务控制器节点。无

8、线传感器网络体系中，节点是被任意的布置在被检测的区域内的，节点之间以自组织的形式形成网络，通过多跳中继方式将检测的数据传输到Sink节点上，然后在通过长距离或者是临时建立的Sink链路将整个区域内的数据传输到远程数据中心进行处理。传感器节点通常是一个具有数据处理和存贮以及通信功能的小型的嵌入式系统，通过