基于ZigBee技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計及應(yīng)用

  ZigBee協(xié)議一個全球化的開放性標(biāo)準(zhǔn),以實現(xiàn)測、控功能的眾多應(yīng)用提供低功耗的無線連接。ZigBee以靈活的、可擴充的網(wǎng)絡(luò)拓撲、便于安裝的綜合設(shè)置和智能路由技術(shù)、高防故障能力,增強了IEEE802.15.4功能。ZigBee還具有嚴格的安全措施,可以和其它無線技術(shù),如藍牙和WiFi等在同一個工作環(huán)境中和平共處。

  通信的安全性與可靠性

  ZigBee的無線傳輸距離與工作環(huán)境密切相關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)無線控制模塊在0dBm輸出功率時,室外工作距離可達450米,但在室內(nèi),由于墻體和其它物體的吸收、反射、衍射、駐波等效應(yīng),距離大大縮短;輸出功率大于15dBm功率模塊的工作距離約可增加10倍。此外,的網(wǎng)形,簇樹形拓撲結(jié)構(gòu)還能進一步增加工作距離。

  由于通信會受到無線干擾和較差的發(fā)送/接收條件的破壞,ZigBee使用多項技術(shù)來確保通信的可靠性。首先,ZigBee網(wǎng)絡(luò)在無線傳輸時采用編碼機制。在2.4GHz頻帶采用的是正交移相鍵控(QPSK)調(diào)制技術(shù),同時將4位數(shù)據(jù)符號變換為32位片序列。樣,既使在同一信道內(nèi),在同一時間有其它無線信號,ZigBee消息也能完整地到達目的地。

  其次,它的傳輸采用帶沖突避免的載波偵聽、多點接入方案。簡單地說,節(jié)點在發(fā)送前首先要偵聽信道,看它是否是暢通的。要是信道正工作著,節(jié)點延時后再次偵聽,這樣反復(fù)進行直到信道暢道為止才開始發(fā)送消息。其次,消息到達目的地后,接收設(shè)備要送一個確認信號來表示消息已經(jīng)收到。如果發(fā)送設(shè)備沒有收到確認信號,它將在一定時間間隔內(nèi)再次發(fā)送原有的消息。

  ZigBee內(nèi)設(shè)“安全工具箱”來提供高安全性,主要措施有:

  ·接入控制表:只有預(yù)定義的“友好”節(jié)點才能加入網(wǎng)絡(luò);

  ·128位AES基加密技術(shù):一種高安全的密鑰基加密系統(tǒng),某些無線微控制器還備有硬件保密功能。

  ·消息更新定時器:拒絕超時消息,防止外侵消息攻擊網(wǎng)絡(luò)。


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