zigbee無線定位開題報(bào)告(已修改)
2025-01-31 08:43 本頁面
【正文】 基于 Zigbee協(xié)議的無線定位網(wǎng)絡(luò)在安保系統(tǒng)中的應(yīng)用 ——工程 082 第一組 一 .Zigbee技術(shù)簡介 ? Zigbee來源 在現(xiàn)實(shí)生活中存在著這樣的應(yīng)用情況 :系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通常為小量的突發(fā)信號(hào)，即數(shù)據(jù)特征為數(shù)據(jù)量小，要求進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，如采用傳統(tǒng)的無線技術(shù)，雖然能滿足上述要求，但存在著設(shè)備的成本高、體積大和能源消耗大等問題，針對(duì)這樣的應(yīng)用場合，人們希望利用具有成本低、體積小、能量消耗小和傳輸速率低的短距離無線通信技術(shù)。在這種需求下， ZigBee技術(shù)孕育而生，之所以稱之為ZigBee技術(shù)是由于人們發(fā)現(xiàn)蜜蜂在采蜜過程中，跳著優(yōu)美的“ Z”字形舞蹈來傳達(dá)信息，再加上蜜蜂自身體積小，所耗能量小的特點(diǎn)，人們就將這種具有低成本、體積小、能量消耗小和傳輸率低的無線通信技術(shù)稱為 ZigBee技術(shù)。 ? Zigbee技術(shù)優(yōu)勢 ①低功耗。在低耗電待機(jī)模式下 ,2節(jié) 5號(hào)干電池可支持 1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作 6～ 24個(gè)月 ,甚至更長。 ②低成本。通過大幅簡化協(xié)議 ,降低了對(duì)通信控制器的要求 ,按預(yù)測分析 ,以 8051的 8位微控制器測算 ,全功能的主節(jié)點(diǎn)需要 32KB代碼 ,子功能節(jié)點(diǎn)少至 4KB代碼 ,而且 Zigbee免協(xié)議專利費(fèi)。每塊芯片的價(jià)格大約為 2 美元。 ? ③ 低速率。 Zigbee工作在 20～ 250 kbps的較低速率 ,分別提供 250kbps()、 40kbps (915 MHz)和 20kbps(868 MHz)的原始數(shù)據(jù)吞吐率 ,滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。 ? ④近距離。傳輸范圍一般介于 10～ 100 m 之間 ,在增加 RF 發(fā)射功率后 ,亦可增加到 1～ 3 km。 ? ⑤短時(shí)延。 Zigbee的響應(yīng)速度較快 ,一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需 15 ms ，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30 ms ，進(jìn)一步節(jié)省了電能。 ? ⑥高容量。最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理 254個(gè)子節(jié)點(diǎn) 。同時(shí)主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理 ,最多可組成 65000個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng)。 ? ⑦高安全。 Zigbee提供了三級(jí)安全模式 ,包括無安全設(shè)定、使用接入控制清單 (ACL) 防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES 128)的對(duì)稱密碼 ,以靈活確定其安全屬性。 ? ⑧免執(zhí)照頻段。采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療 (ISM)頻段 , GHz (全球 )、 915 MHz(美國 )和 868MHz(歐洲 ) 。 ? Zigbee聯(lián)盟 ZigBee聯(lián)盟成立于 2022年 8月， 2022年下半年，英國 Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦半導(dǎo)體公司等四大公司加盟 ZigBee聯(lián)盟，這一事件成為 ZigBee技術(shù)的里程碑，到目前為止，加盟 ZigBee聯(lián)盟的涵蓋了 IT領(lǐng)域以及其他行業(yè)的 150多家企業(yè)。 ? Zigbee技術(shù)與與其他無線通信技術(shù)的比較 ? Zigbee協(xié)議棧概述 ZigBee技術(shù)作為一種新興的低速率短距離無線通信技術(shù)，也是 ZigBee聯(lián)盟所主導(dǎo)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。完整的ZigBee協(xié)議棧有 物理層、 MAC子層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用匯聚子層和高層應(yīng)用規(guī)范層 組成。每一層為上層提供一系列特殊的服務(wù) :數(shù)據(jù)實(shí)體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，管理實(shí)體則提供所有其他的服務(wù)。所有的服務(wù)實(shí)體都通過服務(wù)接入點(diǎn) (SAP)為上層提供一個(gè)接口，每個(gè) SAP都支持一定數(shù)量的服務(wù)原語來實(shí)現(xiàn)所需的功能。 Zigbee協(xié)議棧 PHY層分別工作在兩個(gè)頻段 :868/9l5MHz和 。 MAC層采用 CSMA一 CA機(jī)制來控制信道接入，主要負(fù)責(zé)傳輸信標(biāo)幀，同步以及提供可信賴的傳輸機(jī)制。 ZigBee聯(lián)盟在此基礎(chǔ)上定義了 網(wǎng)絡(luò)層 (NWK)， 應(yīng)用層 (APL)架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)層 的
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