基于zigbee协议的无线传感器网络设计

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1、基于ZigBee协议的无线传感器网络设计摘要传感器节点是组成无线传感器网络的基本单位•本文通过对传感器硕件节点的分析，以射频芯片CC2530为核心，设计了一种基于CC2530单片机的无线传感器网络的硬件节点设计方案。关键词无线传感器网络硬件节点CC2420MSP430屮图分类号：TP212文献标识码：A0引言物联网被称为继计算机、互联网Z后，世界信息产业的笫三次浪潮。物联网是所有物品通过射频识别等信息传感设备实现任何时间、任何地点及任何物体的连结，达到智能化识别和管理；物联网整合了传感器技术、通信技术和信息处理等技术，主要通过无线传感、射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位、传感器等技

2、术，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，从而给物休赋予智能，实现了物与物、人与物的互联，实现了物理世界与信息网络的无缝连接，物联网是传感网、通信网和应用系统的冇机组合。无线传感器网络WSN（WirelessSensorNetwork）作为物联网的组成部分，综合了嵌入式技术、传感器技术、短程无线通信技术，是一种山传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知和采集节点部署区的观察者感兴趣的感知对象的各种信息（如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象），并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，通过无线网络最终

3、发送给观察者。无线传感器网络在军事侦察、环境监测、医疗护理、智能家居、工业生产控制以及商业等领域有着广阔的应用前景。本文使用模块化设计思路，实现了-个无线传感器网络。1Zigbee无线网络协议Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范I韦I内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的儿百米，其至儿公里；另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。每个Zigbee网络节点不仅本身可以对对象监控，例

4、如连接传感器直接进行数据采集和监控，它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料；除此之外，每一个Zigbee网络节点（FFD）还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点（RFD）无线连接。每个Zigbee网络节点（FFD和RFD）可以支持多到31个的传感器和受控设备，每一个传感器和受控设备可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。ZigBee协议在无线传感器网络应用屮的具有以下特点和优势：低功耗：由于ZigBee的传输速率低，发射功率仅为1讪，而且采用了休眠模式，功耗低，因此ZigBee设备非常省电。ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达

5、6个月到2年左右的使用时间，这是其它无线设备望尘莫及的。成本低：ZigBee模块的初始成本在6美元左右，并口ZigBee协议是免专利费的。低成本対于ZigBee也是一个关键的因素。时延短：通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延为30ms,休眠激活的时延是15ms,活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。网络容量大：一个星型结构的ZigBee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备，而且网络组成灵活。可靠性高：采取了碰撞避免策略(CSMA-CA),同时为需耍固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避开了发送

6、数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。安全性高：ZigBee提供了基于循环兀余校验(CRC)的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证，采用了AES-128的加密算法，各个应用可以灵活确定其安全属性。2无线传感器网络无线传感器网络是由大量的传感器节点组成的，它们能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理。传感器节点是组成无线传感器网络的基木单位，是构成无线传感器网络的基础。节点不仅完成采集信息、融合并传送数据的功能，节点中的电源模块还负责节点的驱动，是决定网络生存期的关

7、键因素。2.1网络结构一般來说，一个无线传感器网络包括传感器节点以及传感器网络网关节点，如图1所示。英中，传感器节点具有本地数据采集传输和转发邻节点数据的双重功能，可以在后台管理软件和传感器网络网关节点的控制H釆集数据，并将数据经过多跳路由传输到传感器网络网关节点；传感器网络网关汇聚节点是网络的中心，具有协调器和网关的作用，负责网络的配置、管理和数据的汇集，并负责与用户pc机后台管理软件的通侍。无线传感器网络通常具有两种