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傳感器無線互聯(lián)標準及實現(xiàn)
摘要：介紹了IEEE802.15.4標準的概念、產(chǎn)生背景、特點、構件及體系結構、發(fā)展前景，并探討了基于IEEE802.15.4標準傳感器的實現(xiàn)，對其實現(xiàn)的問題給出了解決方案。關鍵詞：IEEE802.15.4 Zigbee協(xié)議 傳感器
為了滿足類似于傳感器的小型、低成本設備無線聯(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的固定、便攜或移動設備使用的極低復雜度、成本和功耗的低速率無線連接技術。802．15．4無線發(fā)射／接收機及網(wǎng)絡被Motorola、Philips、Eaton、Invensys和Honeywell等公司極力推崇。同時，也吸引了其他標準化組織的注意。IEEEl451工作組已考慮在IEEE802．15．4標準基礎上實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(Sensor Networks)。
產(chǎn)品的方便靈活、易于連接、實用可靠及可升級換代是市場的驅動力。802．15．4主要應用于工業(yè)控制、遠程監(jiān)控和樓宇自動化領域。傳感器網(wǎng)絡是其主要市場對象。將傳感器與802．15．4設備組合，進行數(shù)據(jù)收集、處理和分析，就可以決定是否需要或何時需要用戶操作。其應用實例包括惡劣。環(huán)境下的檢測，諸如涉及危險的火和化學物質的現(xiàn)場、監(jiān)測以及維護正在旋轉的機器等。在這些應用上，一個802．15．4網(wǎng)絡可以極大地降低新傳感器網(wǎng)絡的安裝成本，簡化對現(xiàn)有網(wǎng)絡的擴充。
1 802．15．4協(xié)議架構及其技術特點
IEEE802．15．4滿足國際標準組織(ISO)開放系統(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。Zigbee聯(lián)盟制定了MAC層以上協(xié)議，其協(xié)議套件由高層應用規(guī)范、應用會聚層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。
表1 IEEE802.15.4標準的主要技術特征
復雜程度比現(xiàn)有標準低通信時延≥15ms目的只支持數(shù)據(jù)通信功耗約45μA頻段、數(shù)據(jù)率及信道數(shù)868MHz：20kbps 1925MHz:40kbps 10
2.4GHz:250kbps 16MAC的控制方式星型網(wǎng)絡對等網(wǎng)絡每個網(wǎng)絡支持節(jié)點數(shù)65536尋址方式64bit IEEE地址
8bit 網(wǎng)絡地址連接層結構開放式溫度-40℃～-85℃?zhèn)鬏敺秶覂龋?0m速率
250kbps;+0dBm TX室外：30m-75m速率40kbps，300m速率20kbps應用傳感器、玩具、控制領域……
物理層：IEEE802．15．4定義了2．4GHz物理層和868／915MHz物理層兩個物理層標準，它們都采用了DSSS(Direct Seq
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