【正文】 若發(fā)送端沒有在有效時(shí)間內(nèi)接收到正確的 ACK幀， 可嘗試最多 aMaxFram eRetries次重傳，若都以失敗告 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院本科生畢業(yè)論文 14 終，則認(rèn)為此次通訊失敗，并向上層發(fā)送失敗確認(rèn)。 圖 23 無應(yīng)答的成功數(shù)據(jù)傳輸 [1] 當(dāng) Ack request子域?yàn)?1時(shí)，發(fā)送端將幀發(fā)送出去后，開啟定時(shí)器，等待接收來自接收端的應(yīng)答幀（ ACK幀）。發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)幀或命令幀時(shí)，可以通過置位幀控制域的 Ack request子域，實(shí)現(xiàn) MAC層的幀應(yīng)答重傳。 MAC層使用 CSMACA（ Carrier Sense Multiple Access with Collision avoidance）機(jī)制和應(yīng)答能量載波檢測：它是能量檢測和載波檢測兩種工作方式的結(jié)合。 能量檢測（ ED）：接收端對接收到的信號(hào)進(jìn)行能量大小的判斷，當(dāng)功率大 于某一確定值時(shí)，表示有用戶在占用信道，否則信道為空。 CSMA/CA通信方式將時(shí)間域的劃分與幀格式緊密聯(lián)系起來，保證某一時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的集中控制。 1）、 CSMACA傳輸機(jī)制 基于 ， MAC子層發(fā)送數(shù)據(jù)幀和命令幀須使用 CSMACA機(jī)制訪問信道，以減少由于幀發(fā)送沖突而帶來的不必要的能量損耗。 IEEE MAC層以及物理層的通信數(shù)據(jù)格式，如表 25，其中，物理層的數(shù)據(jù)格式是在 MAC層的數(shù)據(jù)格式前加上物理頭以及同步頭兩部分。 ACK幀：只含幀頭中的幀控制域和序列號(hào)域，及幀尾的 FCS校驗(yàn)碼域，由接收方反饋給發(fā)送方，告知某條幀正確接收。數(shù)據(jù)幀的幀數(shù)據(jù)單元對應(yīng)于 NWK層幀 NPDU（ NWK Protocal data unit），信標(biāo)幀、 ACK幀、命令幀均由 MAC層處理或構(gòu)造。MAC層幀頭的接收端設(shè)備和發(fā)送端設(shè)備屬于單跳關(guān)系。幀尾為幀頭和 MAC幀負(fù)荷域的 16位 CRC校驗(yàn)序列 FCS）。幀頭由幀控制域 、序列號(hào)、地址域組成。而 MAC層功能更加強(qiáng)大： a、 處理 MPDU； b、 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器信標(biāo)產(chǎn)生及與協(xié)調(diào)器信標(biāo)同步； c、 ED 、 ACTIVE和 ORPHAN 機(jī)制參與頻道存取，數(shù)據(jù)應(yīng)答重傳機(jī)制； d、 利用 CSMA— CA機(jī)制參與頻道存取，數(shù)據(jù)應(yīng)答重傳機(jī)制； e、 處理與維護(hù)保證時(shí)槽機(jī)制； f、 關(guān)聯(lián)和退出關(guān)聯(lián)功能； MPDU 數(shù)據(jù)單元的處理 MAC層負(fù)責(zé)分 解接受到的 MPDU包，并對來自 NWK層數(shù)據(jù)包進(jìn)行 MPDU封裝。 LLC自層在 標(biāo)準(zhǔn)中定義，為 802標(biāo)準(zhǔn)系列所共用；而 MAC子層協(xié)議則依賴于各自的物理層。如果數(shù)據(jù)包的長度類型為 5字節(jié)或大于 8字節(jié)，那么物理層服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ PSDU）攜帶 MAC層的幀信息（即 MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元）。同步包頭由前向同步碼（前導(dǎo)碼）和數(shù)據(jù)包（幀）定界符組成，用于獲取符號(hào)同步、擴(kuò)頻碼同步和 幀同步，也有助于錯(cuò)略的頻率調(diào)整。 載波信道和頻率的描述 Zigbee的 PHY層： 表 21 標(biāo)準(zhǔn)定義的 PHY 層 [7] 信道編號(hào) 中心頻率 /MHZ 信道間隔/MZ 頻率上限 /MZ 頻率下限/MZ 傳輸速率Kb/S 調(diào)制方式 k=0 有且僅有1 個(gè)信道 20 BPSK k=1?? 10 903+2(k1) 2 40 BPSK k=11?? 26 2401+5(k11) 5 250 PSK 注： 868MHz 是歐洲附加的 ISM頻段， 915MHz 是美國附加的 ISM頻段，而 為全球通用的 ISM頻段。鏈路質(zhì)量要對信號(hào)進(jìn)行解碼，生成的是信噪比指示，提供接收數(shù)據(jù)幀是的無線信號(hào)強(qiáng)度和治療信息。網(wǎng)絡(luò)中所有父節(jié)點(diǎn)需為自己的 ZE子節(jié)點(diǎn) 緩存數(shù)據(jù)幀，所有 ZE子節(jié)點(diǎn)的大多數(shù)時(shí)間都處于休眠模式，周期性的醒來與父節(jié)點(diǎn)握手以確認(rèn)自己仍處于網(wǎng)絡(luò)中，其從休眠模式轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)傳輸模式一般只需要 15ms。信標(biāo)模式下， ZC負(fù)責(zé)以一定的間隔時(shí)間（一般在 15ms4mins之間）向網(wǎng)絡(luò)廣播信標(biāo)幀，兩個(gè)信標(biāo)幀發(fā)送間隔之間有 16個(gè)相同的時(shí)槽，這些時(shí)槽分為網(wǎng)絡(luò)休眠區(qū)和網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)區(qū)兩個(gè)部分，消息只能在網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)區(qū)的各時(shí)槽內(nèi)發(fā)送。該拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是減少了消息延時(shí)，增強(qiáng)了可靠性，缺點(diǎn)是需要更多的存儲(chǔ)空間開銷。 樹狀網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)協(xié)調(diào)器和一個(gè)或 多個(gè)星狀結(jié)構(gòu)連接而成，設(shè)備除了能與自己的父節(jié)點(diǎn)或子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)直接通訊外，其他只能通過樹狀路由完成消息傳輸。 三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ZigBee網(wǎng)絡(luò)支持星狀、樹狀和網(wǎng)狀三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖 5所示，從左到右依次是星狀網(wǎng)絡(luò)，樹狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。 路由器：主要 實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)及路由消息的功能，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，即作為網(wǎng)絡(luò)中的父節(jié)點(diǎn)，允許更多的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，路由節(jié)點(diǎn)只有在樹狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中存在。 三種節(jié)點(diǎn)類型 ZigBee網(wǎng)絡(luò)含三種類型的節(jié)點(diǎn)，即協(xié)調(diào)器 ZC（ ZigBee Coordinator）、路由器 ZR（ ZigBee Router）和終端設(shè)備 ZE（ ZigBee EndDevice），其中協(xié)調(diào)器和路由器均為全功能設(shè)備（ FFD），而終端設(shè)備選用精簡功能設(shè)備（ RFD）。 兩種功能類型設(shè)備 ZigBee網(wǎng)絡(luò)含全功能設(shè)備 FFD（ Full function device）和精簡功能設(shè)備 RFD（ Reduced function device）兩種功能類型的設(shè)備。而應(yīng)用層主要為 ZigBee技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供一些應(yīng)用框架模型等，以便于對 ZigBee技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。 IEEE MAC層的特征有信標(biāo)管理、信標(biāo)接入機(jī)制、保證時(shí)隙管理、幀確認(rèn)、確認(rèn)幀傳輸以及節(jié)點(diǎn)接入與分離。 IEEE MAC 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)。每種數(shù)據(jù)符號(hào)被映射成 32位偽噪聲碼片，以便傳 輸。從能量和成本效率來看，不同的數(shù)據(jù)速率能為不同的應(yīng)用提供較好的選擇。 26） IEEE 有下列特征： ； 兩種地址： 16位網(wǎng)絡(luò)地址，由協(xié)調(diào)器在網(wǎng)絡(luò)建立是分配， 64位 IEEE地址； 中不同的傳輸速率（ 100、 2500 Kbps）； ； 和鏈路質(zhì)量指示； ISM頻段，在 868MHz頻段上有 1個(gè)信道， 915MHz上有 10個(gè)信道，在 2450MHz上有 16個(gè)信道； 。 在 IEEE 27 個(gè)具有 3種速率的信道； 16個(gè)速率為 250Kb/s的信道； 915MHz頻道有 10個(gè) 40Kb/s的信道； 868MHz頻段有 1個(gè) 20Kb/s的信 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院本科生畢業(yè)論文 7 道。具有十幾億節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)將很快耗盡已不夠用的 IPv4地址空間，因此 IPv6與 IEEE 勢。 圖 21 Zigbee 協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu) 相比于常見的無線通信標(biāo)準(zhǔn)， Zigbee協(xié)議套件經(jīng)湊而簡單，具體實(shí) 現(xiàn)的要求很低。 Zigbee聯(lián)盟提供了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層（ APL）框架的設(shè)計(jì)。 Zigbee協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)如圖 ，它雖然是基于標(biāo)準(zhǔn)的 7層開放系統(tǒng)互聯(lián)（ OSI）模型，但僅對那些涉及 Zigbee的層予以定義。每層為其上層提供一組特定的服務(wù)：一個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，一個(gè)管理實(shí)體提供全部其他服務(wù)。所以本論文針對 境，提出實(shí)現(xiàn)語音通信的研究課題。 傳統(tǒng)上 ZigBee主要應(yīng)用于家庭自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)化、庫存管理、產(chǎn)品質(zhì)量控制、災(zāi)害地區(qū)監(jiān)測、生物監(jiān)測和監(jiān)督、定位及消防安全等領(lǐng)域，其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 研究目的和意義 ZigBee技術(shù)作為一種短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它依據(jù) IEEE ，在數(shù)千個(gè)微 小的傳感器之間通過相互協(xié)調(diào)來實(shí)現(xiàn)通信，其主要特性包括：具有多跳傳送（ multihop relay）機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性能好、布設(shè)容易以及具有自組織與自修復(fù)能力。 Zigbee的出現(xiàn) ,填補(bǔ)了短距離數(shù)據(jù)通訊的低成本解決方案空白 ,促成了它應(yīng)用的廣闊前景 .據(jù)調(diào)查， 20xx年時(shí)， zigbee芯片銷量只達(dá)到約 1000萬元美元，而 08年就已經(jīng)達(dá)到約 6000萬美元，預(yù)計(jì) 20xx年可達(dá)到 320xx萬美元，復(fù)合增長 63%。隨著二十一世紀(jì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展 ,人們對能夠隨時(shí)隨地提供信息服務(wù)的無線通信的需求越來越迫切。 ZigBee技術(shù)在 ZigBee聯(lián)盟和 ，結(jié)合其他無線技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)無所不在的網(wǎng)絡(luò)。這一預(yù)言正在從 ZigBee聯(lián)盟及其成員近期的一系列活動(dòng)和進(jìn)展中得到驗(yàn)證。 生產(chǎn)需求狀況 為了推動(dòng) ZigBee技術(shù)的發(fā)展， Chipcon與 Ember、 Freescale、 Honeywell、 Mistubishi、Motorola、 Philips和 Samsung等公司共同成立了 ZigBee Alliance，目前該聯(lián)盟已經(jīng)包含130多家會(huì)員。例如以海爾的 UHomeWireless Network為代表，包括通過 Inter、電話、手機(jī)或進(jìn)行家庭監(jiān)控、無線網(wǎng)關(guān)控制等。中國市場，華為、海爾等中國 OEM公司也加入了 ZigBee聯(lián)盟，許多院所展開了對 ZigBee的研究。 到 20xx年 4月，已有 Chipcon、 Freescale、 CompXs、 Ember四家公司通過了 ZigBee聯(lián)盟對其產(chǎn)品所作的測試和兼容性驗(yàn)證。世界上有八家支持 ZigBee聯(lián)盟的創(chuàng)始者企業(yè)，即 Chipcon、 Ember、 Freeseale、Honeywell、 Mitsubishi、 Motorola、 PhiliPs、 Samsung。 20xx年中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)聯(lián)合聲學(xué)所、微電子所、半導(dǎo)體所等十余個(gè)校所，初步建立傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究平臺(tái)，在無線智能傳感網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、微型傳感器、傳感器節(jié)點(diǎn)、簇點(diǎn)和應(yīng)用系統(tǒng)等方面取得很大的進(jìn)展。 在舊金山，科學(xué)家將 200多個(gè) Mica2節(jié)點(diǎn)部署在金門大橋組成 WSN，用以監(jiān)測大橋從一端到另一端的擺動(dòng)幅度，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)大橋隱患。設(shè)想應(yīng)用于大樓與家庭的無線傳感器以及安全管理方面。 民用領(lǐng)域：美日等國 家利用該技術(shù)對多種領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用 [2]： 英特爾與加利福尼亞州大學(xué)伯克利分校合作針對微塵技術(shù)進(jìn)行研究，并于 20xx年將傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到大鴨島海燕生活習(xí)性監(jiān)測項(xiàng)目。 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 無線傳感網(wǎng)絡(luò)國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀 軍用領(lǐng)域：國際上比較有代表性和影響力的無線傳感網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目有遙控戰(zhàn)場傳感器系統(tǒng)（ Remote Battlefield Sensor System）、網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)（ NCW）及靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)（ SSW）、智能塵（ smartdust）、 Intel mote、 SmartIts項(xiàng)目、 Sensor IT、行為習(xí)性監(jiān)控（ Habitat Monitoring）項(xiàng)目。 ZigBee主要應(yīng)用在距離短、功耗低且傳輸速率要求不高的各種電子設(shè)備之間，典型的傳輸數(shù)據(jù)類型有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)。如果傳輸過程中出現(xiàn)問 題可以進(jìn)行重發(fā)。 可靠 : 采取了碰撞避免策略 ,同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙 ,避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突。因此 ZigBee技術(shù)適用于對時(shí)延要求苛刻的無線控制 (如工業(yè)控制場合等 )應(yīng)用。低成本對于 ZigBee也是一個(gè)關(guān)鍵的因素。據(jù)估算 ,ZigBee設(shè)備僅靠兩節(jié) 5號(hào)電池就可以維持長達(dá) 6個(gè)月到 2年左右的使用時(shí)間 ,這是其它無線設(shè)備望塵莫及的。這一安全特性能很好地適應(yīng)軍事需要的無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 。相應(yīng)的， WSN采取 作頻段的特性將會(huì)更有利于 WSN的發(fā)展。降低 WSN節(jié)點(diǎn)的能量消耗和平衡所有節(jié)點(diǎn)的能量，有必要縮小節(jié)點(diǎn) RF模塊的覆蓋范圍。所以 ZigBee的網(wǎng)絡(luò)容量大的特點(diǎn)非常符合 WSN的需要。 每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持 65000個(gè)節(jié)點(diǎn)。因?yàn)閆igBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本，這也正是藍(lán)牙系統(tǒng)所不具備的。在休眠狀態(tài)下耗電量僅僅只有 1μ W，通信距離短的情況下工作狀態(tài)的耗電為 30mW，在低耗電待機(jī)模式下，兩節(jié)普通 5號(hào)干電池可使用 6個(gè)月以上。數(shù)據(jù)傳輸速率低。 On the basis of designed on the basis of voice munication system solutions, developed hardware test platform to study the sprint wireless voice munications technology. Voice munications plan make full use of CC2430 SoC performance characteristics, use chip APR9600 pleted internal ADC and speech sampling and playback, without external voice codec pieces and use of peripheral devices seldom. System can well realize realtime speech wireless transmission, transmission power, less than 0 dBm 25ms speech delay, the transmission distance to less than 15 meters, timbre MOS test points to three point