基于zigbee的无线管理系统设计

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1、万方数据基于ZigBee的无线管理系统设计姚引娣(西安邮电学院通信工程系，陕西西安710061)摘要：提出一种基于ZigBee技术的无线管理系统。该系统基于由ZigBee套件组建的无线网络实现区域内人员信息统计、管理以及位置识别功能，同时还可以完成紧急搜救工作。关键词：ZigBee无线网络定位系统ZigBee一词源自蜜蜂觅物。蜂群发现花粉位置时，通过简洁的Zigzag形舞蹈交换信息。人们借此将专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术称为ZigBee。ZigBee基于IEEE802．15．4标准，对其网络层协议和API进行了标准化；同时还增加了

2、安全层，以保证这种便携式设备不会意外泄漏其标识，而且这种基于网络的远距离传输不会被其他节点获得。作为新兴的双向无线网络通信技术，ZigBee主要用于工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、物业自动化管理和医用设备控制等方面，填补了无线个人局域网和短距离无线应用市场的空白。由于通过各种非常简单的器件就能够实现联网，ZigBee标准为无线网络的实现创造了良好的条件。本文通过分析旅游景点的人员情况，利用ZigBee技术设计了一种无线管理系统，实现对区域内人员的监控和管理。系统支持无线定位服务，在紧急情况下可进行搜救工作，弥补了现有无线导游系统的不足。1无线管理系统本系统

3、为智能无线管理系统，采用人机交互方式有效解决了旅游景点导游不足、游客走失等问题。系统主要由两部分构成，如图l所示。主控系统由主控单元、子系统和基站构成。其中主控单元(协调器)负责汇总基站及子系统上传信息，并进行统计和分析；发布信息命令，并实时显示，动态管理。子系统(路由器)负责统计基站信息并进行预处理，然后根据主控单元命令进行上传和对基站操作。这样，一方面可扩大系统应用范围，另一方面还可以减少上传数据量，从而间接增大系统信息处理能力。这主要是因为系统带宽有限，它的最大传输速率仅为250kbps；如果要扩大应用范围，只需续接新的子系统即可(如图1中的子系统n1)。

4、基站(路由器)负责对用户进行监控，发送本地信息(例如景点信息、服务信息)，转发上级指令(例如告警信号、闭馆信息)和上传用户信息(尤其是迷路告警信息)。用户系统接收基站传来的信息，并根据外部命令对信息进行分析、判断和处理。用户根据接收到的信号质量和接收内容进行判断，以决定与基站连接还是与子系统直接连接。以上系统采用ChipconAS公司提供的ZigBee开发套件并结合系统需要进行设计和开发。2主控系统关键技术2．1基于ZigBee的网络建模要实现系统功能，网络建模需有严格的功能分配：首先要有协调器，它必须是FFD(全功能设备)，同时也是整个网络的灵魂，它记录着每个

5、设备(Device)的地址；其次，需有路由设备，它也必须是FFD，用于接收与转发信息；最后，需有接收端，它可以采用FFD，也可以采用RFD(精简功能设备)。如果是RFD，则此设备只能充当接收终端，而不再能转发数据。基于此而建立的应用网络如图2所示。下面简要介绍其实现机理。图1无线定位系统结构《电子技术应用》2007年第1期从A点发送信息到0点，有多种路径可供选择，如图中的4一曰一D和』4一C—D—D及A—C—E—D一0。系统利用路由算法，根据以下原则选择最佳路径。(1)信息由一个节点传向下一个节点时(如图2中A一曰)，下一个节点会向上一个节点返回一个数据。该数据

6、包括连接消耗(bnkCost)，其数值大小与该传递过程中所消耗的能量大小成正比。每一条路径都本刊邮箱：eta@ncse．com．cn27万方数据图2应用网络有自己的连接消耗之和，最后汇总给发射端。从发射端到接收端的所有路径中，连接消耗值最小的就是最佳路径。zigBee网络选择的是功耗最小的路径。(2)信息传递过程中，路由器会自动产生一个路径列表(RouteTable)，此列表记录了经过该路由器的所有路径。如从A到D的通信过程中，C节点既记录了路径A—C—D—D，又记录了路径A—C—E—D一0。(3)数据传输以帧为单位进行。帧中包含该数据所要到达的地点。全功能设备

7、接收到数据帧时，会根据帧内地址判断数据是不是传给它的。如果是，则数据传递终止；否则，该设备会以接力的形式将数据帧传出去。(4)网络选择最佳路径的方法是：首先，发射端传送第一帧数据，此数据帧会经过所有的路径到达终点。这些路径的连接消耗会汇总给发射端，由发射端比较，选择功耗最小的路径。由图2可以看出，路径A—C—D—D的连接消耗总合最小，这正是ZigBee网络所要选择的最佳路径。接下来发送第二帧数据时，网络会记下由发射第一帧数据而得来的最佳路径，并由此路径发射及接收。以此类推，之后的每一次数据传输都按此运行。2．2ZigBee网络中的地址分配和应用所有的ZigBee

8、设备都含有惟一的64位I