第二章 介绍相关的基础技术。

第三章 设计抄表系统并介绍了相关的硬件支持。

第四章 模拟了抄表系统中的数据传输过程。

最后对本文做了总结和展望。

2。 ZigBee与GPRS技术 

2。1 ZigBee基本概念

（1）通信原语

通信原语是一个抽象的概念，它仅指实现特定服务所需交付的信息，而不管实现的方式[14]。 共有以下四种通信原语，它们之间的关系如图2-1：

Request请求原语是指上层请求下层的某项服务;

Indication指示原语由下层指向上层告知与之相关的服务提供层事件信息；

Response响应原语用于上层对下层发出的指示原语作出的响应；

Confirm确认原语由下层指向上层，传递此前服务请求的结果； 

图2-1通信原语关系图

（2）数据单元

IEEE 802。15。4/zigbee标准包含两种数据单元：协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU）和服务数据单元（Service Data Unit，SDU）。协议数据单元包括本层的用户数据和本层的协议控制信息（Protocol Control Information，PCI）。通常将A层的数据单元标记为APDU，例如PHY层的PDU记为PPDU[6]]。

（3）ZigBee设备类型

ZigBee网络的设备，IEEE 802。15。4和ZigBee联盟所指定的标准分别有不同的定义方法和规范术语。根据设备功能的不同，IEEE 802。15。4把网络中的设备分为全功能设备（FFD）和精简功能设备（RFD）。ZigBee联盟把IEEE 802。15。4分别称为ZigBee协调器ZC（ZigBee Coordinator）、ZigBee路由器ZR（ZigBee Router）和ZigBee终端设备ZE（ZigBee EndDevice）[14]。如表2-1和表2-2所示：

表2-1 IEEE802。15。4定义的设备类型

表2-2 ZigBee协议的设备类型

（4）网络拓扑结构

ZigBee网络有三种网络拓扑结构,分别是星型结构、树型结构、网状型结构。如图2-2所示从左开始依次为星型、树型结构、网状型网络结构。三种网络结构的优缺点如表2-3所示。

星型拓扑结构由一个ZC和多个ZE或ZR组成。ZE和ZR之间不能直接进行通信，ZE或ZR之间传递消息须经过ZC转发，但ZC可以直接同其它网络设备进行数据通信。 

树型网络实际上是多个星型网络的组合。该网络结构中，每个节点都只能与他的父节点和子节点进行通讯。若某节点向另一节点发送数据，必须沿着树的路径向上传递到最近的父节点再向下传递到目标节点。

 网状拓扑是基于树型网络的，它将树型网络中的ZR连接起来形成了网状结构。网状结构中设备之间的通信路由可变，若通信链路断开则可以选择其它路由。同时ZR间的相互通信也扩展了网络范围。

图2-2 ZigBee网络拓扑结构

表2-3 三种网络拓扑结构比较

2。2 Z-stack 协议栈 

协议栈是指网络中各层协议的总和，协议定义了与其他系统通信的方式，反映了一个网络中文件的传输过程。ZigBee协议栈的体系结构图如图2-3所示，IEEE 802。15。4----2003标准定义了最下面的两层：物理层（PHY）和介质接入控制子层（MAC）。ZigBee联盟提供了网络层（NWK）和应用层（APL）框架的设计。文献综述

图2-3  ZigBee协议栈体系结构

协议栈是协议的具体实现形式。协议栈提供给用户相应的接口函数，用户通过调用协议栈提供的 API 函数来完成相应的功能。因此 Z-Stack 协议栈将 ZigBee 协议所定义的 NWK、APS、API 三层的协议都集合在一起，然后以函数的形式呈现给用户，并且提供给用户API 层[3]。Z-Stack协议栈一般装载在于IAR集成开发环境（不再具体介绍）的工程里。协议栈就是一个小型的 OSAL 操作系统，首先完成各种硬件方面的初始化，其次采用任务轮询的机制进行运行[3]。协议栈流程图如图2-4 所示。