ZigBee技术及应用

SN1009-304E-mail: info@@dnzs net cnComputer Knowledge and Technology电脑知识与技术http://www.dnzs.net.cnVol 10. No 22. August 2014Tel:+86-551-6569096365690964Zig Bee技术及应用韩啸(西北工业大学自动化学院,陕西西安710072)摘要:该文介绍了 Zigbee技术特点及其优势,分析说明了 ZigBee协议栈及 ZigBee自组织网络通信方式,最后展望了zigBee技术的应用前景关键词: ZigBee;协议栈;传感网;无线个域网中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:100930442014)22-5180-02ZigBee Technology and Its ApplicationHAN XIao(School of Automation, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China)Abstract: This paper introduces the technical characteristics of ZigBee and its technical advantages, and in the meantime illuminates the protocol stack of ZigBee and its self-organizing network communication mode. In the end, this paper gives an prospectKey words: ZigBee; protocol stack; sensor network; wireless personal area network1概述传感网络通信发展所经历的几个阶段和对应的模式分别是:1)自动控制:计算机+智能器件;2)传感网:网络+传感器3) Zigbee:网络+传感器+通信协议,是一种无线个域网。多信道的无线通信装置+微控制器,集成在芯片上封装。具体就是8位微处理器与射频收发模块封装,接上电阻、电容、晶振,加上A/D、DA、VO接口和控制电路,(也有把这些器件都封装在一起的),再加上相应的无线通信(协议栈)和开发的应用软件。这际上是一种智能控制节点,也就是无线传感器的网络节点"。WPAN技术有3种主要公开的标准,即蓝牙、 WiMedia与 ZigBee l此3种wPAN标准分别相当于IEEE802.151、IEEE802.153a与IEE802.154。目前蓝牙标准主要应用于短距离无线语音传输;WiMedia主要应用方向为短距离无线多媒体传输;而 ZigBee较适用于低耗电与低数据量的的短距离无线传输。(IEEE,即 Instituteof electrical and electronics engineers,电气和电子工程师协会)2 Zigbee协议栈Zigbee协议栈的体系结构模型如下表1所示。表1 ZigBee协议栈的体系结构模型Zigbee应用层Zigbee网络层802154MAC层zie联盟IEEE80215.4802.154IEEE802.15.4868/915 MHZ PHY层24 GMHz PHY层Zigbee无线网络的实现,是建立在 Zigbee协议栈的基础上的,协议栈采用分层的结构协议分层的目的是为了使各层相对独立,每一层都提供一些服务,服务由协议定义,程序员只需关心与他的工作直接相关的那些层的协议,它们向高层提供服务,并由低层提供服务。在 Zigbee协议栈中,PHY、MAC层位于最低层,且与硬件相关;NWK、APS,APL层以及安全层建立在PHY和MAC层之上,并且完全与硬件无关。分层的结构脉络清晰、一目了然,给设计和调试带来极大的方便。 Zigbee自组织网络通信方式,指的就是动态路由。 Zigbee网络层主要支持两种路由算法":树路由和网状网路由。树路由把整个网络看作是以协调器为根的一棵树,而H中国煤化工CNMHG稿日期:2014-06-15作者简介:韩啸(1993-),女,西北工业大学自动化学院,本5180网络通讯及安全1m第10卷第22期(2014年8月)Computer Knowledge and Technology电脑知识技术协调器的子节点可以是路由器和末端节点。由于 Zigbee z技术特点,它具有的技术优势有:低功耗、低成本、低速率、近距离、短时延、高容量、高安全、免执照频段3 Zigbee技术的应用前景1)在工业领域:使得数据的自动采集、分析和处理变得更容易。2)在精确农业:农业将可以逐渐转向以信息和软件为中心的生产模式。3)在家庭和楼宇自动化领域:未来的家庭将会有50-100个支持 Zigbee的芯片被安装在电灯开关、烟火检测器、抄表系统、无线报警、安保系统、厨房器械中,为实现远程控制服务。4在医学领域:将借助于各种传感器和 Zigbee网络,正确而且实时地监测病人的血压体温和心跳速度等信息。Zigbee技术的应用除了以上,还有很多方面,比如智能交通、智能建筑、电信、现代物流、消费和家用自动化等等4结束语ZigBee技术在 ZigBee联盟和IEE802.154的推动下,结合其他无线技术,可以实现无所不在的网络。它在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值。参考文献王小强等 Zigbe无线传感器网络设计与实现M]北京:化学工业出版社,2012(6:142-1582]暴建民等物联网技术与应用导论[M]北京:人民邮电出版社,2011(10:78-943]吕治安, ZigBee l网络原理与应用开发[M]北京:北京航空航天大学出版社,2008(2:168-1754]钟永峰等 ZigBe无线传感器网络[M北京:北京邮电大学出版社2011(3:126-132(上接第5179页)Physical Address0005.5E3A.10D6IP Address192.168.1.51Subnet mask255.255255.248Default gateway192.168.1.49DNS ServersPC1和PC7都成功使用DHCP,自动完成了相关网络信息的配置在PC1中,使用“ping"命令进行与PC7的连接测试,得到如下响应PC>ping17216.0.68Pinging 172 16.0 68 with 32 bytes of datRequest timed outReply from 172. 16.0.68 bytes=32 time=168ms TTL=126Reply from 172. 16.0.68: bytes=32 time=203ms TTL=126Reply from 172. 16.0.68: bytes=32 time=17lms TTL=126Ping statistics for 172.16.0 68:Packets: Sent =4, Received =3, Lost=1(25% loss )Approximate round trip times in milli-secondsMinimum 168ms, Maximum 203ms Average = 180ms通过ping测试,证明PC7到PC1的连接通畅,通信良好小结本次测试在 Packet tracer环境下,顺利实现了DHCP协议的配置,完成了不同网络中主机对于PP地址及相关网络参数的自动分配,进行了作为DHCP服务器的路由器及相关路由器的设置,对于网络设计的测试、网络架构的模拟实现以及DHCP在教学与研究中的应用都可以提供很好的借鉴。参考文献:中国煤化工[1] Droms, R. Dynamic Host Configuration Protocol[J]. RFC 2131, March 1997[2] McPherson, D, and B. Dykes, VLAN Aggregation for Efficient IP Address AllocaticTHiCNMHG[3] Farinacci, D, Li, T, Hanks, S, Meyer, D, and P. Traina. Generic Routing Encapsulation (GRE)JI.RFC 2784, March 20004] Pummill, T. and B. Manning. Variable Length Subnet Table For IPv4[J]. RFC 1878, December 1995网络通讯及安全5181