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ZigBee+LabView物联网的粮库环境监测系统设计(4)

时间:2019-05-24 22:46来源:毕业论文
表1.1 短距离无线通信技术性能对比表 名称 ZigBee 蓝牙 Wi-Fi NFC 最大传输速率 250Kb/s 1Mb/s 11Mb/s 400Kb/s 最大通信距离 75m 10m 100m 30m 频段 2.4Ghz 2.4Ghz 2.4Ghz 13Ghz 安


表1.1    短距离无线通信技术性能对比表
名称    ZigBee    蓝牙    Wi-Fi    NFC
最大传输速率    250Kb/s    1Mb/s    11Mb/s    400Kb/s
最大通信距离    75m    10m    100m    30m
频段    2.4Ghz    2.4Ghz    2.4Ghz    13Ghz
安全性    中    高    低    极高
复杂性    简单    复杂    非常复杂    复杂
功耗    最小    较小    大    较小
成本    低    低    高    低
    由上表比较可知,ZigBee网络拥有功耗比较低、复杂性比较低、成本低、响应的速度比较快的特点。结合本设计系统和ZigBee的技术特点,本次设计选择ZigBee技术做为本系统的无线通信传输手段。
2.2.1  ZigBee简介
ZigBee是 IEEE 802.15.4 协议的代名词。根据这个协议规定的一种应用于短距离、低速率传输场合下的无线通信技术[4]。  ZigBee采用的是直接序列扩频(DSSS)技术,具有868MHz、915MHz、2.4GHz三种免费的工作频段。IEEE8020.15.4 标准定义了物理层(PHY)和介质访问层(MAC),在此基础上,ZigBee 联 盟扩展了网络层(NWKl 和应用层(APL)。ZigBee协议参照Internet的OSI(开放系统互联)模型,将整个体系结构进行分层设计。每一层通过数据和管理实体向上一层提供所需要的服务。而ZigBee具有的诸多优点,使得其在未来的无线通讯市场上具有广泛应用前景。
ZigBee技术具有如下特点:
1)低功耗:由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,因此该设备非常节省功耗。
2)成本低:由于该模块的复杂度低,ZigBee协议开源,且所使用的频段无需付费,故成本较低。
3)时延短:通信时延和激活时延都非常短,典型的搜索设备时延为30ms,休眠激活的时延是15ms,活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制应用。
4)网络容量大:一个星型结构的ZigBee网络最多可容纳一个主节点和254个从节点,一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络,且网络组成灵活。
5)可靠:采取了避免碰撞策略,为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。若传输过程中出现问题可以重新发送。
6)安全:ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证,并采用了AES-128的加密算法,可灵活地确定安全属性。
2.2.2  ZigBee网络结构
ZigBee网络中分为两种功能类型的设备,三种节点类型,三种拓扑结构及两种工作模式。而数据的寻址方式有四种。[4]
(1)功能类型
ZigBee网络含全功能设备FFD和精简功能设备RFD两种功能类型的设备。全功能器件拥有完整的协议功能,在网络中可以作为协调器,路由器和普通节点。而精简功能器件旨在实现最简单的协议功能,故只能作为普通节点而存在于网络中。全功能器件可以与精简功能器件或其他全功能器件通信,而精简功能器件只能与全功能器件通信,精简功能器件之间不能直接通信。ZigBee网络要求至少有一个全功能设备作为网络协调器。
(2)节点类型 ZigBee+LabView物联网的粮库环境监测系统设计(4):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_33742.html
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