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基于ZigBee技术的无线传感器网络构建与应用
2007年7月17日 13:07    C114    评论()    阅读:
作 者:《电子工程师》封瑜 葛万成  

    c)标记整个ZigBeePAN。PAN协调器必须存储整个网络的“地图”,并识别网络内哪些节点是FFD或RFD以及各部分的功能。对复杂的大型工业系统来说,为存储这样一张图将需要更多的存储器。

    d)具备与网络中的新节点建立动态链接的能力。在大型系统的使用周期中,系统可能需要添加新节点。PAN协调器必须能容易地与这些新节点建立连接,无论它们在网络中的任何一点,也无论它们是FFD还是RFD。此外,PAN协调器要能确定这些新节点在网络中的职责。为使PAN协调器有效地履行这种任务,它需要更大的小地程序存储器,因而也必须具备访问这些存储器的能力。

    一个基于ZigBee的WPAN(无线个域网)能支持高达254个节点,外加一个全功能器件,即可实现双向通信完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点的4kB或者作为Hub或路由器的协调器的32kB。每个协调器可连接多达255个节点,而几个协调器则可形成一个网络,对路由传输的数目则没有限制。

    3 基于ZigSee芯片构建无线传感器网

    基于ZigBee芯片构建的无线传感器网是由一组ZigBee节点以AdHoc方式构成的无线网络,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息,并发布给观察者传感器、感知对象和观察者,它们是传感器网络的3个基本要素;传感器与观察者之间的通信方式是无线,用于存传感器与观察者之间建立通信路径;协作地感知、采集、处理、发布感知信息是传感器网络的基本功能。一组功能有限的传感器协作地完成大的感知任务是传感器网络的重要特点,传感器网络中的部分或全部节点可以移动,传感器网络的拓扑结构也会随着节点的移动而不断地动态变化。节点问以AdHoc方式进行通信。每个节点都可以充当路由器的角色,并且每个节点都具备动态搜索、定位和恢复连接的能力。

    基于ZigBee芯片构建的无线传感器网可以利用GSM(全球移动通信系统)网络、CDMA(码分多址)网络、以太网等来实现数据的传输与控制(见图5),网络可以采用星形或者混合型拓扑和需求时唤醒ZigBee模块的通信方式,有效降低每个ZigBee传感器节点的功耗,减少传感器节点向汇节点上报数据时相互碰撞的概率。

    中央控制中心通过网络与多个汇节点连接,汇节点和传感器节点之间通过ZigBee技术实现无线的信息交换,带有射频收发器的无线传感器节点负责对数据的感知和处理并传送给汇节点;控制中心通过网络获取采集到的相关信息,实现对现场的有效控制和管理。分布在传感器网络中的汇节点主要用于接收传感器节点的数据上报,并将其进行融合处理,传给无线通信数据传输模块,通过网络传递给中央信息控制中心。ZigBee模块与MCU之间的连接是通过异步串行口实现的,它们之间的通信速度为38.4kB/s,MCU控制通信模块完成汇节点和中央控制中心的通信,由于传感器网络中分布着多个汇节点,因此16位MCU要利用软件中断实现对不同ID汇节点上传数据轮询扫描,使汇节点的数据可以有序、完整地通过MCU处理后传出。汇节点在此传感器网络中充当的是传感器节点和网络之间的网关。

    近来旭昂成功开发出一种ZigBee转以太网模块,这种模块主要是利用ZigBee无线传感器网络采集来的信息通过TCP/IP协议上传到互联网上,无论你身处世界的那个角落,都可以通过ZigBee转以太网模块实时进行远程监控。也可以通过GSM网络,采用Sie-mens公司TC35模块作为数据传输终端,可以快速、可靠地实现传感器网络中数据的传输。利用MSP430MCU控制TC35模块完成汇节点和中央控制中心的通信。

    4 结束语

    无线传感器网络与ZigBee技术的结合有着广泛的应用前景。本文主要探讨了基于ZigBee技术的无线传感器网络构建与应用。根据ZigBee协议提出Zig-Bee无线传感器网络节点结构,探讨经由GSM网络、CDMA网络或者以太网在更大的范围内通过ZigBee无线传感器网络达到对信息的控制和采集。这种方式在现实中具有很强的应用性。在不远的将来,将有越来越多的内置式ZigBee功能的设备投入应用,并将极大地改善我们的生活方式和体验。

[1]  [2]  [3]  编 辑:严大伟
关键字搜索:ZigBee  无线通信  传输  局域网  
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