基于Zigbee的无线传感器网络的设计与实现

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传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步,推动了无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSN)的产生和发展。无线传感网络是集信息采集、信息传输、信息处理于一体的综合智能信息系统,具有广阔的应用前景,正成为目前一个热点研究领域。美国商业周刊和MIT技术评论分别将其列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10大技术之一。 IEEE 802.15.4标准是针对低速率无线个人区域网络(Low-rate wireless Personal Area Network,LR-WPAN)制定的标准,旨在为低功耗的设备提供有效覆盖范围在10 m左右的低速无线连接。Zigbee协议以IEEE 802.15.4标准的物理层和介质链路层为基础,增加了网络层、安全层和应用软件,可以实现大区域的网络覆盖和网络扩展。 Zigbee无线传感网络是基于Zigbee协议的无线传感网络,是Zigbee协议与传感技术的结合。将Zigbee运用到无线传感网络中主要是基于Zigbee在低功耗、低成本方面的优势。 本文的研究工作主要集中在以下几个方面: (1)无线传感网络和zigbee技术的研究本文分析了无线传感网络和Zigbee技术的特点,探讨了无线传感网络的关键技术,与其他无线技术进行了比较,结果表明:Zi gbee技术是最适合无线传感网络的协议标准。 (2)IEEE 802.15.4协议和Zigbee协议的研究Zigbee协议栈由物理层、介质链路层、网络层、安全层和应用层组成。其物理层和介质链路层协议为IEEE802.15.4协议标准,网络层和安全层是由Zigbee联盟制定的。本文在分析了协议栈的基础上,将Zigbee技术和无线传感器网络进行融合。 (3)Zigbee无线传感网络平台的设计与实现从硬件的兼容性和软件的可开发性出发,本文提出了Zigbee无线传感网络平台的设计要求,设计并实现了一种典型的无线传感网络平台,并通过实验验证了该平台的可行性。 本文将无线传感网络和Zigbee技术进行结合,其主要工作在于:通过Zigbee技术的分析,对Zigbee协议进行裁剪和优化,使其更好的适用于无线传感器网络,并且设计出一种达到Zigbee技术要求的平台。通过实验结果证明,Zigbee技术完全适合无线传感器网络。
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