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1.3.3 传感器网络体系结构[1]
1.3.3.1 节点组成
在不同应用中，传感器网络节点的组成已有差异，但一般都由数据采集、数据处理、数据传输和电源组成。而传感器类型是由被监测物理信号的形式决定的。通常选用嵌入式 CPU处理器，如Intel 的 8086、 Motorola 的68HC16和ARM 公司的 ARM7等。数据传输单元主要由低功耗、短距离的无线通信模块组成，比如 RFM 公司的 TR1000 等。系统需要一个微型化的操作系统来进行较复杂的任务调度与管理，因此UC Berkeley 为此专门开发了 TinyOS[4]。除此，还可使用uCOS-II 和嵌入式 Linux 等。下图1.3.3.1描述了传感器网络节点组成。
图1.3.3.1 传感器网络节点的组成
1.3.3.2 网络体系结构
在传感器网络中，节点是通过飞行器撒播、人工埋置和火箭弹射等方式任意散落在被监测区域内的。且以自组织形式构成网络，通过多跳中继方式将监测数据传到 sink节点，借助长距离或临时建立的 sink 链路将整个区域内的数据传送到远程中心进行集中处理。卫星链路可用作 sink 链路，以及借助游弋在监测区上空的无人飞机回收sink节点上的数据亦可作为一种方式，其中UC Berkeley 在进行 UAV(unmanned aerial vehicle)项目[5] 的外场测试时便采用了此种方式。如果网络规模太大，可以采用聚类分层的管理模式。如下图1.3.3.2给出了传感器网络体系结构一般形式的描述。
图1.3.3.2 传感器网络的体系结构
1.4 本文工作
本文的设计目标是设计一种基于ZigBee无线通信技术的光照监测系统，实现对光照的实时动态监测。
本文的主要工作有以下几个方面：
首先，分析了解无线传感器网络以及IEEE802.15.4和ZigBee协议，理解ZigBee技术的特性和通信原理。研究 TI公司的ZigBee协议栈及其具体实现方式，并能初步应用协议栈实现具体功能。
其次，完成光照采集的软件编程及整个网络的测试，能完成预期设定的功能并能达到预定的性能指标。
本文的结构大致分为三部分：第一部分为无线传感器网络以及Zigbee协议的介绍，包括第一章和第二章；第二部分为硬件和软件的具体实现以及整个网络的测试，包括第三章；第三部分为总结，对本论文的工作做简要评价。
第一章：绪论。本章介绍了无线传感器网络的概念、国内外的研究现状，以及无线传感器网络的特点及其传感器网络的体系结构。
第二章：ZigBee协议及其应用。本章从ZigBee协议的大体介绍到ZigBee协议栈的构架的分析，并对ZigBee技术的应用范围做了具体的阐述。主要内容包括ZigBee协议、ZigBee协议栈API、数据传输方式以及地址分配机制和路由方式等。
第三章：无线光照信息采集系统硬件的设计。本章有两个部分第一部分是硬件方面的设计，该部分首先对整个网络的结构做了介绍，然后再对硬件的设计进行具体阐述，主要包括节点硬件的组成与设计等内容；第二部分是有关软件的部分，其先是对整个网络的软件结构及协议栈做了介绍，然后就软件设计方面做了具体的阐述，要包括节点软件的设计、节点间数据的通信等相关内容。
第四章：总结。该章对本文所完成的任务做了总结，指出了本文所取得的成果并提出了今后的需要做的工作和下一步研究的方向。
第二章 Zigbee协议及其应用
ZigBee协议物理层和MAC层是基于IEEE802.15.4无线通讯协议[14]。ZigBee规范是由半导体厂商、技术供应商和其他公司组成的一家非营利工业协会，即ZigBee联盟。ZigBee规范致力于利用IEEE802.15.4所提供的特性，ZigBee适用于低速率、低功耗的应用环境。下图是ZigBee协议栈如下图:
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