温室无线监控系统的ZigBee协议

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1、温室无线监控系统的ZigBee协议2.1ZigBee技术起源及其技术特点随着无线网络技术的快速发展，许多本来存在的网络服务逐渐走向成熟。近几年来，IEEE(lnstituteofElectricalandElectronicsEngineer)802.11无线局域网络的普遍以及IEEE802.16无线宽带网络的商业标准化都使得无线网络技术越来越重要，也有越来越多的相关应用和产品出现目前，基于IEEE802.15.4协议的无线传感器网络，开始成为被广泛讨论和研究的课题之一.IEEE8O2.15.4是一个新兴的无线通讯协议，是IEEE确

2、定的低速个人区域网络(PersonalAreaNetwork)标准.这个标准定义“物理层”(PHY)和“介质访问层”(MAC).物理层规范确定无线网络的工作频段以及该频段上传输数据的基准传输率。介质访问层规范定义了在同一区域工作的多个802.15.4无线信号如何共享空中频段。但是，仅仅定义物理层和介质访问层并不能完全解决问题•因为没有统一的使用规范，不同厂家生产出的设备存在兼容性问题。于是ZigBee联盟应运而生，众多设备生产厂家联合在一起，推出一套标准化平台一一ZigBee。ZigBee从IEEE802.15.4标准开始着手，定义

3、了允许不同厂商制造的设备相互兼容的应用纲要。ZigBee联盟成立于2001年8月。2002年下半年，英Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布,它们将加盟“ZigBee联盟”，以研发名为“ZigBee”的下一代无线通信标准，这一事件成为该项技术发展过程中的里程碑。到目前为止，除了Invensys.三菱电子、摩托罗拉和飞利浦等国际知名的大公司外，该联盟大约己有76家成员企业，并在迅速发展壮大。其中涵盖了半导体生产商、IP服务提供商、消费类电子厂商及OEM商等，例如Honeywel

4、l,Eaton和InvensysMeteringsystems等工业控制和家用自动化公司，甚至还有像Mattel之类的玩具公司。所有这些公司都参加了负责开发ZigBee物理和媒体控制层技术标准的IEEE802.15.4工作组⑼创。ZigBee协议是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。IEEE802.15.4/ZigBee协议是由IEEE802.15.4标准的PHY和MAC层再加上ZigBee的网络和应用支持层所组成的，其突出的特点是网络系统支持极低成本、易实现、可靠的数据传输、短距离操作、极低功耗、各层次

5、的安全性等。IEEE802.154定义了两个物理层标准，分别是2.4GHz物理层和868/915MHz物理层。两个物理层都基于Dsss（nirectsequencespreadspectrum,直接序列扩频），使用相同的物理层数据包格式，区别别在于工作频率、调制技术、扩频码片长度和传输速率。2・4GHz的物理层通过采用高阶调制技术能够提供250kb/s的传输速率，有助于获得更高的吞吐量.更小的通信时延和更短的工作周期，从而更加省电。2・4GHz波段为全球统一的无需申请的ISM频段，有助于ZigBee设备的推广和生产成本的降低。868

6、MHz是欧洲的频段，915MHz是美尿的频段，这两个频段的引入避免了2・4GHz附近各种无线通信设备的相互干扰。868MHz的传输速率为20kb/s・916MHz是40kb/5。由于这两个频段上无线信号传播损耗较小，因此可以降低对接收机灵敏度的要求，荻得较远的有效通信距离，从而可以用较少的设备覆盖给定的区域。2.4GHz频带总共提供16个信遒（信道11-26）.915MHz频带提供10个信道（信道1一10）而868MHz频带提供1个信道（信道0）0协议的比特率由所选择的工作频率决定。2・4GHz频带提供的数据速率为250kb/s,9

7、15MHz频带提供的数据速率为40kb/s而868MHz频带提供的数据速率为20kb/s.由于数据包开销和处理延迟，实际的数据吞吐量会小于规定的比特率。对于一个无线电通信系统来说，频率波段的选择非常重要。由于在6GHz以下频段的波形可以进行很好的養形处理，较容易地滤除不期望的干扰信号，所以当前大多数射频系统都是采用这个范围的频段。无线电频谱是一种不可再生的资源，无线通信特有的空间独占性决定在其实际应用中必须符合一定的范围.为了有效利用无线频谱资源，各个国家和地区都对无线电设备使用的频段、特定应用坏境下的发射功率等做了严格的规定，中国

8、无线电管理机构的设置如表2-1所示⑴。表2—1频段划分及主要用途名称甚低频低频中硕高频甚高频超高频转高频极高频符号VLFLF肝HFVHFUHFSHFEHF频率(3〜(30〜(0.3(3〜(30-300)(0.3〜3〉(3〜30)GHz