通常来说,传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。传感器模块负责监测区域内信息的采集并进行数据的转换;处理器模块可分为两部分,分别是CPU和存储器,分别用来处理节点的数据和存储数据;无线通信模块专门负责传感器之间的无线通信;能量供应模块起到电源作用,为传感器运行提供足够的能量,一般选用微型电池。
2。2 ZigBee技术
ZigBee技术是一种具有短距离、低复杂度、低数据率、低功耗、低成本等特点的无线网络通信技术。其底层(PHY 和 MAC)采用的协议为 IEEE802。15。4。根据该协议标准,ZigBee 定义了三个工作频段,分别是 868MHz、915MHz 和 2。4GHz。其中 2。4 GHz ISM是免付费免申请的,它具有电池能源较多,应用方便快捷,高可靠性及组网能力强等优点。利用好这一点可以很好的推广ZigBee技术和降低生产成本。基于ZigBee的无线传感器网络一般由协调器、路由器和传感器三种类型的节点组成。网络中只有一个节点作为协调器,负责网络的组织和维护,其他节点可作为路由器和终端设备。路由器负责网内信息的路由,终端设备是实现传感功能的节点,其中协调器和路由器还具有允许设备加入或离开网络的功能。图2。2为ZigBee无线网络的组成结构图。
ZigBee无线网络的组成结构图
2。3 ZigBee 协议栈
ZigBee协议栈结构是基于标准OSI七层模型的,包括高层应用规范、应用汇聚层、网络层、媒体接入层和物理层,其结构如下图所示。
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IEEE802。15。4定义了两个物理层标准,分别是2。4GHz物理层和868/915MHz物理层。两者均基于直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)技术。868MHz只有一个信道,传输速率为20kb/s;902MHz~928MHZ频段有10个信道,信道间隔为2MHz,传输速率为40kb/s。以上这两个频段都采用BPSK调制。2。4GHz~2。4835 GHz频段有16个信道,信道间隔为5MHz,能够提供250kb/s的传输速率,采用O-QPSK调制。为了提高传输数据的可靠性,IEEE 802。15。4定义的媒体接入控制(MAC)层采用了CSMA-CA和时隙CSMA-CA信道接入方式和完全握手协议。应用汇聚层主要负责把不同的应用映射到ZigBee网络上,主要包括安全与鉴权、多个业务数据流的会聚、设备发现和业务发现。
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