1.4 课题研究的目的和意义
ZigBee是一种无线数据传输多达216个节点的网络平台,是非常相似的现有的CDMA网络或GSM移动通信网络中,每个ZigBee节点类似的移动网络的基站,在整个网络的范围内,它们可以互相通信,每个网络节点之间的距离可以扩大从75米到几百米甚至几公里,整个ZigBee网络也可用于与其他现有的各种网络连接。
目前,大多数用户只能借助国外的原版ZigBee开发平台来进行应用层的开发。这些从国外引进的平台,开发工具,芯片的选择受到了更大的限制,并且核心协议层代码都以LIB形式提供。由于这些原因,国内ZigBee产业的发展在一定程度上受到了束缚。
ZigBee作为如此重要的技术,按照由ZigBee联盟定义的标准,实现了一套具有自主产权的协议库,最终实现协议库封装和模块化,从而使不同的硬件平台之间的协议,简单的应用系统之间迁移,是一件非常有意义的事情。这将给我们更大的自由度来解决实际应用的ZigBee问题。
1.5 主要研究内容
主要研究Zigbee无线通信协议的实现方法,关键技术。了解IEEE 802.15.4/ZigBee无线网络技术;了解ZigBee2006协议栈架构;分析各协议版本之间的差异;分析ZigBee技术的应用领域和目标市场。运用IAR软件模拟ZigBee协议实现点对点通信。
2 IEEE 802.15.4标准及ZigBee协议规范
2.1 IEEE 802.15.4标准
2.1.1 IEEE 802.15.4概述
IEEE 802.15.4是IEEE针对低速率无线个人区域网(low-rate wireless personal area networks,LR-WPAN)制定的无线通信标准。该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点目标,旨在为个人或者家庭内不同设备之间低速率无线互连提供统一标准。该标准定义的LR-WPAN网络的特征与无线传感器网络有很多相似之处,很多研究机构把它作为无线传感器网路的通信标准。
LR-WPAN网络具有如下特点:
(1)低功耗。
(2)实现250KB/S,40KB/S,20KB/S的传输速率。
(3)支持星型和点对点两种网络拓扑结构。
(4)在网络中采取两种地址:16位短地址或64位扩展地址。
(5)工作在ISM频段上,其中在2.4G MHz波段上的有16个信道,915 MHz波段上的有10个信道,在868MHz上有1个信道。
(6)具有16位短地址或64位扩展地址。
(7)使用冲突避免的载波侦听多路访问(carrier sense multiple access with collision avoidance,CSMA-CA)的信道访机制。
(8)用于可靠传输的全应答协议。
(9)链路质量指示(Link Quality Indication,LQI)。
(10)信道能量检测(ED ,Energy Detection)。
(11)采用可选的时隙保障(GTS, Guaranteed Time Slots)机制。
为了使供应商能够提供最低可能功耗的设备,IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,电气及电子工程师学会)定义了两种不同类型的设备:完整功能设备(full.functional device,FFD),和简化功能设备(reduced-functional device,RFD)。
全功能设备(FFD):可以担任网络协调者,形成网络,让其他的FFD或是精简功能装置(RFD)连结,FFD具备控制器的功能,可提供信息双向传输。附带由标准指定的全部802.15.4功能和所有特征。更多的存储器、计算能力可使其在空闲时起网络路由器作用。也能用作终端设备。
精简功能设备(RFD):RFD只能传送信息给FFD或从FFD接收信息。附带有限的功能来控制成本和复杂性。在网络中通常用作终端设备。ZigBee相对简单的实现自然节省了费用。RFD由于省掉了内存和其他电路,降低了ZigBee部件的成本,而简单的8位处理器和小协议栈也有助于降低成本。
由于RFD非常简单,就像一个电灯开关或者一个红外线传感器,它们不需要发送大量的数据,并且一次只能同一个FFD关联,因此,RFD能够使用很少的资源和存储空间。 ZigBee协议的研究+文献综述(5):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_9398.html