ZIGBEE无线网络组网研究.pdfVIP

2011年 2月 渭南师范学院学报 Feb．2011 第26卷 第2期 JournalofWeinanTeachersUniversity V01．26 No．2 ZIGBEE无线网络组网研究 彭 燕 (渭南师范学院物理与电子工程系，陕西 渭南 714000) 摘 要：叙述了新型无线Zigbee通信技术，介绍了Zigbee协议特点、网络设备以及网络拓扑结构；陈述了Zigbee标准协 议栈结构及数据在协议栈内部的传输机制；详细给出了Zigbee设备形成网络时，各个设备工作状态及设备之间网络连接过 程；最后通过实验验证了Zigbee无线星型组网．实验证明，Zigbee技术是有效的无线传感器网络组网技术 ． 关键词：Zigbee技术；无线传感器网络；协议栈；无线星形网络 中图分类号：TP393 文献标志码 ：A 文章编号：1009--5128(2011)02—O042—04 收稿 日期：2010-_0705 项 目基金：渭南师范学院科研计划项 目(10YKZ070) 作者简介：彭燕 (1984一 )，女，陕西宝鸡人，渭南师范学院物理与电子工程系教师，硕士 ．研究方向：智能检测及应用 技术 ． 0 引言 ZigBee这个词 由 “Zig”和 “bee”组成 ，它是模仿蜜蜂跳之字形舞 ．而开发 的类似于蓝牙 的新兴短距离 无线 通信 技术 ，国内翻译 成 “紫蜂 ”．一个 无 线 Zigbee网络 可 由多到 65000个无 线 数传 模块 组 成 ，每 一个 Zigbee网络数传模块就是一个基站 ，在整个 网络范 围内，它们之 问可 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 的几百米 ，甚至几公里 ；另外整个 Zigbee网络还可 以与现有 的其它 的各 种 网络连接 ．该项技术 的主要特点是 ：低功耗 、低成本 、低速率 、近距离 、短延时、高容量 、高安全且工作在 2．4GHz(全球 )、915MHz(美 国)和 868MHz(欧洲)免执照频段 …．在每一个 Zigbee网络节 点模块上连接各 种传感器 ，就可 以实现节点覆盖 区域 的无线数据采集和监测 ，可 以应用到军事 、农业 、智能家居等领域 ，是 一 种高效 的短距离 、低功耗无线 网络 ．本文从 Zigbee技术原理 出发 ，通过实验研究应用 Zigbee技术 的节 点单元形成 网络 的过程 ． 1 Zigbee网络设备及网络拓扑 1．1 Zigbee设 备 在 Zigbee网络 中包 含 三种节 点 ：协调器 (ZC)、路 由器 (ZR)和终端 节点 (ZED) 图1Zigbooi~备结构示意图 (1)Zigbee协调器 (ZC)，每个 Zigbee网络 中必须有一个 ，用于初始化 网络信息 ，它一般上 电启动 ，并配 置整个 网络 (如设定 网络标示符 ，选择信道等 )，一旦完成相 当于路 由器 ． (2)Zigbee路 由器 (ZR)，它主要用于允许其他 网络设备加入 ，实现 多跳路 由，完成与子节 点 的通信 ，并 2011年第2期 彭 燕：ZIGBEE无线网络组网研究 ·43 · 且本身也可作为终端节 点使用 ，节 点使用 电池供 电 ． (3)Zigbee终端 (ZED)，向路 由节点传递数据 ，没有数据传输 时可进入 睡眠状态 ，否则处 于唤醒状态 ， 节 点使用 电池供 电 ． 节点硬件 (即 Zigbee设备)结构有许多种形式 ，最常用 的有微处理器加无线射频模块 的节 点形式及集 成 了单片机 的无线射频模块节点 ．本文研究对象为最常用 的微处理器加无线射频模块 的节 点 ，不 同设备 运行不 同协议 ，硬件结构上没有 区别 ，具体结构见 图 1． 1．2 Zigbee网络 拓扑 Zigbee网络 中的三种节点可 以组成多种 网络拓扑结构 ：星型拓扑结构和 网状拓扑结构 ，具体拓扑结构 见 图 2．星型拓扑 网络 由一个协调器作为 中央控制器连接 多个终端节点组