Zig-Bee模块在无线组网通信中的应用

ZigBee模块在无线组网通信中的应用摘要由于无线电通信系统的不断发展，人们对工业控制无线电模块通信的速率提出了越来越快的需求，ZigBee模块技术在近年来的应用得到了快速的发展。由于ZigBee模块技术应用具有很多的优点，它的低功耗、低速率、低成本、网络容量大、能近距离通信等特点，ZigBee技术应联盟预测的主要应用领域包括电子设仪器的消费、自动化工业、控制汽车生产以及现代化农业。【关键词】ZigBee模块无线组网无线通信随着现代社会的发展，工业发展速度的提高，越来越多的人，对通信技术形成了依赖。ZigBee模块技术应用作为无线通信技术中的一部分，也越来越重要。ZigBee模块技术应用是能源消耗率低的的无线通信技术，其成本、标准、通信协议标准与其它相比有很多不同，第一表现在大体积的网络容量，ZigBee技术网络中，一个星型的结能够容纳一个主设备及254个从设备，网络构成灵活，ZigBee网络技术最多可以支持超过65000个ZigBee技术应用网络节点，第二传输距离比较远，一般两节点之间的物理传输范围在10～100米之间，如果增加RF发射功率后，通信距离可增加到3千多米。还可以通过路由节点完成通讯接力，传输距离可以达到两倍的相邻节点间的距离的覆盖范围。第三具备超低的失误率，ZigBee技术网络采取了碰撞避免策略用来避免发送数据时产生的冲突和竞争，同时又预留了专用的时隙为固定带宽的通信业务。采用完全确认的数据传输模式的MAC层，在等待接受每个发送过来的数据包时，必须要收到对方的确认信息，一旦在过程中出现竞争和冲突，数据包可以经过确认后重新发送，ZigBee技术应用模块技术具备众多优点，在短距离内的低速率电子仪器之间的数据传输中被广为应用，特别是在对电子仪器的无线控制指令的下达传输方面，间歇性数据（例如远程网络控制、工业控制命令、家用电器控制）、周期性数据（例如水电气表数据、传感器数据、仪器仪表数据）、重复低反应时间数据（例如操作杆的数据、鼠标键盘数据）等是其典型的传输数据类型。ZigBee技术应联盟预测的主要应用领域包括电子设仪器的消费、自动化工业、控制汽车生产以及现代化农业。1ZigBee技术应用模块的通信原理ZigBee今年来广泛应用在国际标准短距离无线通信协议中，作为新兴的工具，其协议栈体系结构标准定义包括下面的两层，即基于标准七层开放式系统互联参考模型（OSI）和IEEE802.15.4-2003标准：媒体一般在物理层和控制子层活动；应用网络层、应用层、层会聚层则由ZigBee联盟规划制定。在2002年，非营利组织ZigBee联盟由当初开发基本IEEE标准的同一批专家组建而成，时至今日，ZigBee联盟己经拥有包括终端制造商、芯片制造商、软件开发者以及服务提供商等在内的一条完整的产业链。ZigBee网络中存在三种节点类型，两种功能类型的设备，两种工作模式及三种拓扑结构。两种功能不同的设备包括ZigBee网络含精简功能设备RFD（ReducedFunctionDevice）和全功能设备FFD（FullFunctionDevice）。为实现最简单的协议功能而设计的精简功能器件，在网络中存在的方式为最简单的普通节点。拥有完整协议功能的器件具备复杂的计算方法，可以作为路由器（Router）、普通节点（Device）和协调器（Coordinator）而在网络中存在。不管是精简功能器件，还是全功能器件，二者都可以与其他的全功能器件联系，但因为技术原因，精简功能器件与精简功能器件之间不能相互通信，需要以全功能器件作为中转站。ZigBee网络要求至少有一个全功能设备作为网络协调器。ZigBee是基于IEEE.802.15.4基础之上的短距离低能耗的无线网络技术。完整的ZigBee协议栈由应用层（APL）、网络层（NWK）、物理层（PHY）和中间访问控制层（MAC）组成。IEEE802.15.4负责物理层和中间访问控制层，网络层以上协议由ZigBee联盟制定。1.1物理层探测当前信道的能量、无线传输的启动和停止、通过连接质量的知识来确认接受数据、对空闲信道进行评估、传输与发送数据以及选择哪个道频率都是在物理层面进行的任务。1.2网络层ZigBee联盟制订ZigBee可以在Star、ClusterTree与Mesh三种网路架构中相互支援，可分为全功能设备（FFD）与精简功能设备（RFD）。1.3中间访问控制层MAC以WLAN中802.11系列标准的CSMA/CA方式为标准，不仅提高了系统的稳定性，又使系统的相容性提高。数据传输的时候，CSMA/CA会先通道对进行检测，如果有传输的资料，会显示竞争和冲突，系统自动选择重新传送；若通道中没有资料传送，系统会直接下达资料传输指令。1.4应用层把不同的活动在ZigBee网络反应上是应用汇聚层主要负责，具体而言包括：业务发现、设备发现、设备安全评估、指令鉴权、汇总多个业务数据等。2ZigBee无线通信技术的前景及发展趋势ZigBee技术在ZigBee联盟和IEEE802.15.4的推动下，以其独有的技术，在网络平台中大显身手。ZigBee是应用于无线监测与控制应用的全球性无线通信标准。ZigBee在未来的几年里将在工业无线定位，工业控制，家庭网络，楼宇自动化，汽车自动化，医用设备控制，消费电子等多个领域具有广泛的应用前景，特别是在家庭自动化方面，将成为今后ZigBee芯片的主要应用领域；ZigBee技术在人们的生活学习工作的所有领域都发挥着重要作用，ZigBee作为一种新兴的短距离无线通信技术，正有力的推动低速率局域网的发展。3结束语随着经济社会的不断进步和发展，ZigBee无线通信技术的广泛运用在人们生活中已变得更加重要，对推动社会生产、生活的不断发展起到了很大的作用，必将成为现代信息时代社会生活不可缺少的一部分。参考文献[1]辛颖，谢光忠，蒋亚东.基于ZigBee协议的无线温度传感器网络[J].传感器与微系统，2006，7（25）.[2]蒋泰，蒋利.基于ZigBee技术的低成本无线数传系统的实现[J].广西大学学报（自然科学版），2005（12）.