【正文】 應(yīng) 用 層 可 以 通。 APS 使 用 網(wǎng) 絡(luò) 層 (NWK)提 供 的 服 務(wù) 。 　 　 所 有 端 點 都 使 用 應(yīng) 用 支 持 子 層 (APS)提 供 的 服 務(wù) 。 端 點 255 用 于向 所 有 端 點 的 廣 播 。 應(yīng)用 程 序 可 以 通 過 端 點 0 與 ZigBee 堆 棧 的 其 它 層 通 信 ， 從 而 實 現(xiàn) 對 這 些 層 的 初 始化 和 配 置 。 一 共 有 兩 個 特 殊的 端 點 ， 即 端 點 0 和 端 點 255。 這 些 簇 是 應(yīng) 用 對 象 之 間共 享 信 息 所 需 的 全 部 屬 性 的 容 器 ， 在 特 殊 應(yīng) 用 中 使 用 的 簇 在 模 板 中 有 定 義 。 　 　 從 應(yīng) 用 角 度 看 ， 通 信 的 本 質(zhì) 就 是 端 點 到 端 點 的 連 接 (例 如 ， 一 個 帶 開 關(guān) 組 件的 設(shè) 備 與 帶 一 個 或 多 個 燈 組 件 的 遠(yuǎn) 端 設(shè) 備 進 行 通 信 ， 目 的 是 將 這 些 燈 點 亮 )。 西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文15　 　 設(shè) 備 是 由 模 板 定 義 的 ， 并 以 應(yīng) 用 對 象 (Application Objects)的 形 式 實 現(xiàn) 。 這些 模 板 定 義 了 設(shè) 備 的 應(yīng) 用 環(huán) 境 、 設(shè) 備 類 型 以 及 用 于 設(shè) 備 間 通 信 的 簇 。 此 外 ， ZigBee 還 定 義 了應(yīng) 用 規(guī) 格 （ Application Profile） ， 它 針 對 各 種 不 同 的 應(yīng) 用 情 境 定 義 出 概 略 的 行 為藍(lán) 圖 ， 讓 特 定 應(yīng) 用 中 采 用 此 規(guī) 格 的 裝 置 之 間 能 夠 互 相 操 作 ， 例 如 只 要 家 庭 控 制 照明 （ Home Control Lighting， HCL） 的 應(yīng) 用 規(guī) 格 ， 不 同 廠 商 的 燈 光 開 關(guān) 也 能 用 來控 制 各 種 的 照 明 燈 具 。（ 5） 在 網(wǎng) 狀 網(wǎng) 絡(luò) 中 執(zhí) 行 路 由 尋 址 并 且 儲 存 路 由 表 。（ 3） 將 消 息 路 由 到 目 的 節(jié) 點 。 主 要 任 務(wù) 包 括 :（ 1） 發(fā) 起 一 個 網(wǎng) 絡(luò) 并 且 分 配 網(wǎng) 絡(luò) 地 址 (網(wǎng) 絡(luò) 協(xié) 調(diào) 器 )。 使 用 時 槽 保 障 機 制 需 要 設(shè) 備 間 的 時 間 同步 ， IEEE 中 的 時 間 同 步 通 過 下 面 介 紹 的 “超 幀 ”機 制 實 現(xiàn) 。 LRWPAN 網(wǎng) 絡(luò) 中 的 設(shè) 備 有可 能 從 一 個 網(wǎng) 絡(luò) 切 換 到 另 一 個 網(wǎng) 絡(luò) ， 這 時 就 需 要 進 行 關(guān) 聯(lián) 和 取 消 關(guān) 聯(lián) 操 作 。MAC 子 層 主 要 功 能 包 括 下 面 六 個 方 面 ：（ 1） 協(xié) 調(diào) 器 產(chǎn) 生 并 發(fā) 送 信 標(biāo) 幀 ， 普 通 設(shè) 備 根 據(jù) 協(xié) 調(diào) 器 的 信 標(biāo) 幀 與 協(xié) 議 器 同步 ；（ 2） 支 持 PAN 網(wǎng) 絡(luò) 的 關(guān) 聯(lián) （ association） 和 取 消 關(guān) 聯(lián) （ disassociation） 操作 ；（ 3） 支 持 無 線 信 道 通 信 安 全 ；（ 4） 使 用 CSMACA 機 制 訪 問 信 道 ；西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文14（ 5） 支 持 時 槽 保 障 （ guaranteed time slot,GTS） 機 制 ；（ 6） 支 持 不 同 設(shè) 備 的 MAC 層 間 可 靠 傳 輸 。 MAC 層主要功能MAC 子 層 提 供 兩 種 服 務(wù) ： MAC 層 數(shù) 據(jù) 服 務(wù) 和 MAC 層 管 理 服 務(wù)（ MACsublayer management entity,MLME） 。 空閑 信 道 評 估 判 斷 信 道 是 否 空 閑 。 鏈 路 質(zhì) 量 指 示 為 網(wǎng) 絡(luò) 層 或 應(yīng) 用 層 提 供 接 收 數(shù) 據(jù) 幀 時 無 線 信號 的 強 度 和 質(zhì) 量 信 息 ， 與 信 道 能 量 檢 測 不 同 的 是 ， 它 要 對 信 號 進 行 解 碼 ， 生 成 的是 一 個 信 噪 比 指 標(biāo) 。信 道 能 量 檢 測 為 網(wǎng) 絡(luò) 層 提 供 信 道 選 擇 依 據(jù) 。 物 理 層 數(shù) 據(jù) 服 務(wù) 從 無 線 物 理 信 道 上 收 發(fā) 數(shù) 據(jù) ， 物 理 層 管 理服 務(wù) 維 護 一 個 由 物 理 層 相 關(guān) 數(shù) 據(jù) 組 成 的 數(shù) 據(jù) 庫 。（ 4） 應(yīng) 用 層 ： 應(yīng) 用 支 持 層 維 持 器 件 的 功 能 屬 性 ， 發(fā) 現(xiàn) 該 器 件 工 作 空 間 中 其他 器 件 的 工 作 ， 根 據(jù) 服 務(wù) 和 需 求 使 多 個 器 件 之 間 進 行 通 信 ， 根 據(jù) 具 體 應(yīng) 用 由 用 開發(fā) 。 （ 2） MAC 層 ： 遵 循 協(xié) 議 ， 負(fù) 責(zé) 設(shè) 備 間 無 線 數(shù) 據(jù) 鏈 路 的 建 立 、維 護 和 結(jié) 束 ， 確 認(rèn) 模 式 的 數(shù) 據(jù) 傳 送 和 接 收 ， 可 選 時 隙 ， 實 現(xiàn) 低 延 遲 傳 輸 ， 支 持 各種 網(wǎng) 絡(luò) 拓 撲 結(jié) 構(gòu) ， 網(wǎng) 絡(luò) 中 每 個 設(shè) 備 為 16 位 地 址 尋 址 。 安 全 服 務(wù) 提 供 層 提 供 信 息 安 全 加 鎖 服務(wù) 。 ZigBee 的 不 同 層 與 MAC 就 是 通 過 服 務(wù) 接 入 點 (SAP)進 行 連 接 。 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層MAC 層 負(fù) 責(zé) 相 鄰 設(shè) 備 間 的 單 跳 數(shù) 據(jù) 通 信 。 ZigBee 協(xié) 議 套 件 由 高 層 應(yīng) 用 規(guī)范 、 應(yīng) 用 會 聚 層 、 網(wǎng) 絡(luò) 層 、 數(shù) 據(jù) 鏈 路 層 和 物 理 層 組 成 ， 如 表 23 所 示 。 值 得 注 意 的 是 ， 在 已 經(jīng) 發(fā)布 的 ZigBee 并 沒 有 規(guī) 定 具 體 的 路 由 協(xié) 議 ， 具 體 協(xié) 議 由 協(xié) 議 棧 實 現(xiàn) 。 ZigBee是 一 個 由 可 多 到 65000個 無 線 數(shù) 傳 模 塊 組 成 的一 個 無 線 數(shù) 傳 網(wǎng) 絡(luò) 平 臺 ， 十 分 類 似 現(xiàn) 有 的 移 動 通 信 的 CDMA網(wǎng) 或 GSM網(wǎng) ， 每 一個 ZigBee網(wǎng) 絡(luò) 數(shù) 傳 模 塊 類 似 移 動 網(wǎng) 絡(luò) 的 一 個 基 站 ， 在 整 個 網(wǎng) 絡(luò) 范 圍 內(nèi) ， 它 們 之 間可 以 進 行 相 互 通 信 ； 每 個 網(wǎng) 絡(luò) 節(jié) 點 間 的 距 離 可 以 從 標(biāo) 準(zhǔn) 的 75米 ， 到 擴 展 后 的 幾百 米 ， 甚 至 幾 公 里 ； 另 外 整 個 ZigBee網(wǎng) 絡(luò) 還 可 以 與 現(xiàn) 有 的 其 它 的 各 種 網(wǎng) 絡(luò) 連 接 。 它 有 自 己 的 協(xié)議 標(biāo) 準(zhǔn) ， 在 數(shù) 千 個 微 小 的 傳 感 器 之 間 相 互 協(xié) 調(diào) 實 現(xiàn) 通 信 。 ZigBee是 一 種 新興 的 短 距 離 、 低 速 率 的 無 線 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) 。表21 幾種短距離無線通信技術(shù)傳輸距離和速率的比較表22 幾種短距離無線通信技術(shù)的性能你比較規(guī)范 工作頻段 傳輸速率（Mbps）最大功耗 連接設(shè)備數(shù)安全設(shè)施 主要用途ZigBee868/915MHZ,13mW 21626432,64,128 為密鑰家庭控制傳感器網(wǎng)絡(luò)紅外 850MM ,4,16數(shù) mW 2靠短距離、小角度傳輸保證安全透明可見范圍內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸、近距離遙控HomeRF 1, 2 100mW 127 50 次/秒跳頻 家庭無線局域網(wǎng)藍(lán)牙 1,2,3, 1100mW 71600 次/秒跳頻，128 為密鑰 個人網(wǎng)絡(luò) 11 100mW 255 Wep 加密 無線局域網(wǎng) 6,9,12,18,24,36100mW 255 Wep 加密 無線局域網(wǎng)文本 互聯(lián)網(wǎng)/音頻 視頻 多信道數(shù)視頻ZigBeeBluetooth1Bluetooth2 a/g遠(yuǎn)近傳輸距離西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文11 54 100mW 255 Wep 加密 無線局域網(wǎng)RFID 不需供電 2 密鑰 超市、物流管理 ZigBee 協(xié)議的概念無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 節(jié) 點 要 進 行 相 互 的 數(shù) 據(jù) 交 流 就 要 有 相 應(yīng) 的 無 線 網(wǎng) 絡(luò) 協(xié) 議(包 括 MAC層 、 路 由 、 網(wǎng) 絡(luò) 層 、 應(yīng) 用 層 等 )， 傳 統(tǒng) 的 無 線 協(xié) 議 很 難 適 應(yīng) 無 線 傳 感器 的 低 花 費 、 低 能 量 、 高 容 錯 性 等 的 要 求 ， 這 種 情 況 下 ， ZigBee協(xié) 議 應(yīng) 運 而 生 。表22為幾種短距離無線通信技術(shù)的性能比較。在零售業(yè)中，認(rèn)為盯ID是條形碼的終結(jié)者。最簡單的RFro 系統(tǒng)由標(biāo)簽 (Tag)、閱讀器(Reader)和天線(Anienna)3部分組成，在實際應(yīng)用中還需要其他硬件和軟件的支持。而CCK一OFDM。 ，采用OFDM調(diào)制技術(shù)，具有較好的抗多徑干擾能力，可提供8個信道，可采用6，9，12，18，24，36，48，54MbPs等速率來傳輸數(shù)據(jù)。Inter網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，進一步加速了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，特別是，其技術(shù)性能指標(biāo)得到了極大的提高，其技術(shù)性能指標(biāo)由于所采用的技術(shù)和工作的頻段不同，它們之間也存在許多差異。工作帶寬為 ，數(shù)據(jù)傳輸速率可，傳輸距離為 l0M。因此，業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，藍(lán)牙的市場前景取決于藍(lán)牙價格和基于藍(lán)牙的應(yīng)用是否能達(dá)到一定的規(guī)模。突出表現(xiàn)在芯片大小和價格難以下調(diào)、抗干擾能力不強、傳輸距離太短、信息安全問題等等。新版802．1 5．1 a基本等同于藍(lán)牙 1．2標(biāo)準(zhǔn)，具備一定的QoS特性，并完整保持后向兼容性。藍(lán)牙協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)版本為802．15．1，由藍(lán)牙小組(SIG)負(fù)責(zé)開發(fā)。藍(lán)牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，其實質(zhì)內(nèi)容是為固定設(shè)備或移動設(shè)備之間的通信環(huán)境建立通用的近距無線接口，將通信技術(shù)與計算機技術(shù)進一步結(jié)合起來，使各種設(shè)備在沒有電線或電纜相互連接的情況下，能在近距離范圍內(nèi)實現(xiàn)相互通信或操作。在傳輸數(shù)據(jù)信息的同時，還可以傳輸一路話音信息，這是藍(lán)牙技術(shù)的一個重要的特點之一。藍(lán)牙技術(shù)是一種用于代替便攜或固定電子設(shè)備上所有使用的電纜或連線的短距離無線通信技術(shù)。1998年5月瑞典愛立信、芬蘭諾基亞、日本東芝、美國IBM和Intel等5家公司聯(lián)合提出了藍(lán)牙(Bluetooth) 技術(shù)。家庭無線射頻技術(shù)(HomeRF)無線聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是由Proxim、西門子、摩托羅拉、康柏電腦等技術(shù)巨頭于1998年發(fā)起組建的Home盯工作組負(fù)責(zé)研發(fā)的，其研發(fā)初衷旨在為家庭無線聯(lián)網(wǎng)提供一種組網(wǎng)方便、易用、成本低廉的通用性標(biāo)準(zhǔn)。而藍(lán)牙就沒有此限制，且不受墻壁的阻隔。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上安全性高。西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文8IrDA的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉。IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術(shù)，是第一個實現(xiàn)無線個人局域網(wǎng)(PAN)的技術(shù)。紅外線數(shù)據(jù)協(xié)IrDA(Infrared Data Association)成立于1993年。1993年，由20多個大廠商發(fā)起成立了紅外數(shù)據(jù)協(xié)會，統(tǒng)一了紅外通信標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)采用850mm的紅外光傳輸數(shù)據(jù)信息，紅外信號要求設(shè)備之間必須具有無障礙的直線信道，通信距離通常最大不超過10m，并且，通信角度不能超過 30。 幾種短距離無線通信技術(shù)比較目前，短距離無線通信技術(shù)，除ZigBee技術(shù)外，還存在許多其他技術(shù)，它們各有各的特色，下文將ZigBee 技術(shù)與這些相關(guān)技術(shù)作簡單的分析比較，可以更好的了解它們各自的技術(shù)性能和應(yīng)用領(lǐng)域。在介紹具體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之前先介紹兩個概念：全功能設(shè)備(Full FunctionDevice，F(xiàn)FD) 和精簡功能設(shè)備(Reduced Fun ction Device，RFD)。其中樹狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)同屬于對等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)允許全對等通信，但是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的路由節(jié)點發(fā)送的不是標(biāo)準(zhǔn)信標(biāo)幀。在樹狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，ZigBee協(xié)調(diào)器主要負(fù)責(zé)形成網(wǎng)絡(luò)和選擇網(wǎng)絡(luò)主要參數(shù)，然后通過路由節(jié)點擴張網(wǎng)絡(luò)。在星狀網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)主要由ZigBee協(xié)調(diào)器控制，它主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的初始化和維護工作。 該 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 具 有 快 速 展 開 、 穩(wěn)定 可 靠 、 可 維 護 性 好 等 特 點 。 而 且 , 改 變 溫西南科技大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)論文6度 傳 感 器 節(jié) 點 測 量 位 置 和 增 加 或 減 少 傳 感 器 節(jié) 點 數(shù) 目 都 非 常 方 便 。 隨 著 射 頻 技 術(shù) 、 集 成 電 路 技 術(shù) 的 發(fā)展 , 無 線 通 信 功 能 的 實 現(xiàn) 越 來 越 容 易 , 數(shù) 據(jù) 傳 輸 速 率 也 越 來 越 快 , 并 且 逐漸 達(dá) 到 可 以 與 有 線 網(wǎng) 絡(luò) 相 媲 美 的 水 平 。 主 要 具 有 以 下 幾 個 方 面 的 特 點 ：（ 1） 低 功 耗 （ 2） 低 成 本 （ 3） 低 速 率 （ 4） 近 距 離 （ 5） 短 時 延 （ 6） 高 容 量（ 7） 高 安 全 （ 8） 免 執(zhí) 照 頻 段 課題研究的主要內(nèi)容及目的 環(huán) 境 條 件 中 的 溫 度 指 標(biāo) 是 許 多 工 業(yè) 場 合 的 重 要 參 數(shù) , 研 制 可 靠 且 實 用的 溫 度 監(jiān) 測 系 統(tǒng) 顯 得 非 常 重 要 。 根 據(jù) 這 個 協(xié) 議 規(guī) 定 的 技 術(shù) 是 一 種 短 距 離 、 低 功 耗 的