傳感器無(wú)線(xiàn)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)現(xiàn)

摘要：介紹了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的概念、產(chǎn)生背景、特點(diǎn)、構(gòu)件及體系結(jié)構(gòu)、發(fā)展前景，并探討了基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)傳感器的實(shí)現(xiàn)，對(duì)其實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題給出了解決方案。

    關(guān)鍵詞：IEEE802.15.4 Zigbee協(xié)議 傳感器

為了滿(mǎn)足類(lèi)似于傳感器的小型、低成本設(shè)備無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的要求，2000年12月IEEE成立了IEEE802．15．4工作組，致力于定義一種供廉價(jià)的固定、便攜或移動(dòng)設(shè)備使用的極低復(fù)雜度、成本和功耗的低速率無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)。802．15．4無(wú)線(xiàn)發(fā)射／接收機(jī)及網(wǎng)絡(luò)被Motorola、Philips、Eaton、Invensys和Honeywell等公司極力推崇。同時(shí)，也吸引了其他標(biāo)準(zhǔn)化組織的注意。IEEEl451工作組已考慮在IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(Sensor Networks)。

產(chǎn)品的方便靈活、易于連接、實(shí)用可靠及可升級(jí)換代是市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)力。802．15．4主要應(yīng)用于工業(yè)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控和樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域。傳感器網(wǎng)絡(luò)是其主要市場(chǎng)對(duì)象。將傳感器與802．15．4設(shè)備組合，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、處理和分析，就可以決定是否需要或何時(shí)需要用戶(hù)操作。其應(yīng)用實(shí)例包括惡劣。環(huán)境下的檢測(cè)，諸如涉及危險(xiǎn)的火和化學(xué)物質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)、監(jiān)測(cè)以及維護(hù)正在旋轉(zhuǎn)的機(jī)器等。在這些應(yīng)用上，一個(gè)802．15．4網(wǎng)絡(luò)可以極大地降低新傳感器網(wǎng)絡(luò)的安裝成本，簡(jiǎn)化對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充。

1 802．15．4協(xié)議架構(gòu)及其技術(shù)特點(diǎn)

IEEE802．15．4滿(mǎn)足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)開(kāi)放系統(tǒng)互連(OSI)參考模式。它定義了單一的MAC層和多樣的物理層(如圖1所示)，表1中概括了802．15．4的一些特點(diǎn)。Zigbee聯(lián)盟制定了MAC層以上協(xié)議，其協(xié)議套件由高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用會(huì)聚層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。

表1 IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)特征

復(fù)雜程度比現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)低通信時(shí)延≥15ms目的只支持?jǐn)?shù)據(jù)通信功耗約45μA頻段、數(shù)據(jù)率及信道數(shù)868MHz：20kbps 1

925MHz:40kbps 10

2.4GHz:250kbps 16MAC的控制方式星型網(wǎng)絡(luò)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持節(jié)點(diǎn)數(shù)65536尋址方式64bit IEEE地址

8bit 網(wǎng)絡(luò)地址連接層結(jié)構(gòu)開(kāi)放式溫度-40℃～-85℃?zhèn)鬏敺秶�室�?nèi)：10m速率

250kbps;+0dBm TX室外：30m-75m速率40kbps，300m速率20kbps應(yīng)用傳感器、玩具、控制領(lǐng)域……

物理層：IEEE802．15．4定義了2．4GHz物理層和868／915MHz物理層兩個(gè)物理層標(biāo)準(zhǔn)，它們都采用了DSSS(Direct Seq

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