ZIGBEE无线传感网概述

ZigBee技术的无线传感网络研究一、引言随着物联网的迅速发展，无线传感网络技术正逐渐成为现代通信领域的研究热点。

作为无线传感网络技术的一种重要的代表，ZigBee技术以其低功耗、低成本、自组织以及可靠性高等特点，被广泛应用于家庭自动化、智能环境监测、工业控制、医疗健康等领域。

本文将对ZigBee技术的无线传感网络进行深入研究和探讨。

二、ZigBee技术的概述ZigBee技术是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速、低功耗、短距离的无线通信技术。

与其他无线传感网络技术相比，ZigBee技术具有以下几个突出特点。

1. 低功耗：ZigBee技术采用了休眠唤醒技术，节点在不进行通信时会进入休眠状态，大大降低了能耗，因此非常适用于需要长时间运行的设备。

2. 低成本：ZigBee技术的硬件成本较低，且协议栈的内存要求也不高，这使得其在大规模部署中有着较大的优势。

3. 自组织性：ZigBee网络中的节点可以自动进行组网和组网优化，无需手动配置，降低了部署和维护的复杂性。

4. 可靠性高：ZigBee技术采用了AES-128位加密算法，保障了数据的安全性，同时还具备网络重组能力和自愈能力，保证了网络的高可靠性。

ZigBee技术适用于对功耗和成本要求较高，对数据传输距离较短，且对网络可靠性有一定要求的应用场景。

三、ZigBee技术的无线传感网络架构ZigBee技术中的无线传感网络通常由网络协调器（Coordinator）、路由器（Router）、终端设备（End Device）三种类型的节点组成。

1. 网络协调器：网络协调器是ZigBee网络的核心，负责启动和维护网络，处理网络配置和管理，协调网络中其他节点的通信。

一个ZigBee网络中只能有一个网络协调器。

2. 路由器：路由器主要是用来转发数据包的中间节点，可以帮助网络协调器扩大网络范围，提升网络的容量和覆盖范围。

3. 终端设备：终端设备通常是网络中的传感器或执行器，负责采集数据或执行相应的动作，它们不能转发数据包，只能与网络协调器或路由器进行通信。

ZigBee技术的无线传感网络研究无线传感网络（WSN）是一种由大量分布在广阔区域内的无线传感器节点组成的网络，用于监测、收集和传输环境中的信息。

近年来，随着物联网技术的发展，无线传感网络在各个领域都有着广泛的应用，包括环境监测、智能家居、工业控制、农业等。

而ZigBee技术作为无线传感网络中的一种重要通信技术，受到了广泛关注和应用。

本文将重点研究ZigBee技术在无线传感网络中的应用及其发展趋势。

一、ZigBee技术概述ZigBee技术是一种低成本、低功耗、短距离、低速率的无线通信技术，采用IEEE 802.15.4标准，工作在2.4GHz频段。

ZigBee技术通过自组织网络结构和低功耗设计，可以满足无线传感网络对于低数据传输速率、长寿命和区域覆盖面的需求。

在传感器网络中，ZigBee技术能够支持数百个节点的网络连接，且能够实现低功耗待机和快速启动，适用于各种环境监测、智能家居、工业控制等场景。

二、ZigBee技术在无线传感网络中的应用1. 环境监测在环境监测领域，ZigBee技术可以通过部署大量的传感器节点，实时监测环境中的温度、湿度、光照等参数，并通过网络传输到监控中心进行分析和处理。

由于ZigBee技术具有低功耗和低成本的特点，可以实现对于大范围环境监测的需求，并且能够长时间稳定运行。

2. 智能家居在智能家居领域，ZigBee技术可以连接家庭中的各种智能设备，如智能插座、智能灯具、智能门锁等，实现远程控制和智能化管理。

传感器节点通过ZigBee技术实现与智能网关的连接，实现设备之间的互联互通，为用户提供智能化、便捷的家居体验。

3. 工业控制在工业控制领域，ZigBee技术可以实现工厂内各种设备的监测和控制。

通过在设备上部署ZigBee通信模块，可以实现设备之间的数据交换和远程控制，提高工业生产的智能化和自动化水平。

三、ZigBee技术在无线传感网络中的发展趋势1. 低功耗设计随着各种传感器节点在无线传感网络中的部署数量不断增加，对于传感器节点的功耗设计提出了更高的要求。

ZigBee技术的无线传感网络研究随着科技的不断进步，无线传感网络已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。

而ZigBee技术就是其中一种广泛应用的无线传感网络技术。

本文将针对ZigBee技术的无线传感网络进行研究。

ZigBee技术是一种低功耗、低速率的局域网无线传输标准，它采用了短距离、低速率、低功耗等机制，以适应消费电子、工程自动化、安防、医疗和智能家居等各种传感和控制应用场合。

ZigBee最初由皇家飞利浦电子公司、洛阳钼业公司和美国Motorola公司共同组织的ZigBee联盟提出，目前由国际标准化组织（ISO）和IEC共同制定标准。

无线传感网络（WSN）由一组无线传感器组成，每个传感器节点负责采集环境信息并发送数据到网络中心，然后协调器将数据进行处理和向外转发。

ZigBee网络的架构包含三个组成部分：ZigBee节点、ZigBee协调器和ZigBee网络服务平台。

其中，ZigBee节点是ZigBee网络中的最小单元，它可以有多个，每个节点可以完成不同的采集任务。

ZigBee协调器是ZigBee网络的控制中心，用于协调各个节点之间的通信。

而ZigBee网络服务平台则是对ZigBee网络进行监控和管理，发现和排除故障。

ZigBee网络的通信方式分为两种：Beacon通信和非Beacon通信。

对于Beacon通信，ZigBee协调器周期性地在Beacon帧中进行广播，ZigBee节点则在收到Beacon帧后可向ZigBee协调器发送数据。

而对于非Beacon通信，ZigBee节点只需在需要发送数据时发送通知，然后等待ZigBee协调器的回应。

ZigBee技术具有以下特点：首先，ZigBee技术采用了低功耗的无线传输方式，能够延长节点的使用寿命。

其次，ZigBee技术的网络规模较小，因此实现起来较为简单。

此外，ZigBee技术支持多种传输速率和多种通信方式，可适应多种实际应用场景。

最后，ZigBee 技术还具备高度的网络灵活性和可靠性，能够无缝地与其他计算机网络进行集成。

ZigBee定义ZigBee 是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的，这是IEEE无线个人区域网（Personal Area Network，PAN）工作组的一项标准，被称作IEEE 802.15.4（ZigBee）技术标准。

ZigBee不仅只是802.15.4的名字。

IEEE仅处理低级MAC层和PHP层协议，因此ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。

完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点的4K 字节或者作为Hub或路由器的协调器的32K字节。

每个协调器可连接多达255个节点，而几个协调器则可形成一个网络，对路由传输的数目则没有限制。

ZigBee联盟还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其它节点获得。

ZigBee联盟成立于2001年8月。

2002年下半年，英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布，它们将加盟“ZigBee 联盟”，以研发名为“ZigBee”的下一代无线通信标准，这一事件成为该项技术发展过程中的里程碑。

到目前为止，除了Invensys、三菱电子、摩托罗拉和飞利浦等国际知名的大公司外，该联盟大约已有150家成员企业，并在迅速发展壮大。

其中涵盖了半导体生产商、IP服务提供商、消费类电子厂商及OEM商等，例如Honeywell、Eaton和Invensys Metering Systems等工业控制和家用自动化公司，甚至还有像Mattel之类的玩具公司。

所有这些公司都参加了负责开发ZigBee物理和媒体控制层技术标准的IEEE 802.15.4工作组。

超越蓝牙的简单实用1999年，蓝牙热潮席卷全球，然而发展数年，一直受芯片价格高、厂商支持力度不够、传输距离限制及抗干扰能力差等问题的困扰。

低功耗、低成本的无线网络要求令ZigBee应运而生，大幅简化蓝牙的复杂规格，专注于低传输应用。

无线传感网络概述学号031241119姓名魏巧班级0312411一、无线传感器网络（WSN）的定义：无线传感器网络（WSN）是指将大量的具有通信与计算能力的微小传感器节点，通过人工布设、空投、火炮投射等方法设置在预定的监控区域，构成的“智能”自治监控网络系统，能够检测、感知和采集各种环境信息或检测对象的信息。

二、传感器的节点分布及通信方式：由于传感器节点数量众多，布设时智能采用随机投放的方式，传感器节点的位置不能预先确定。

节点之间可以通过无线信道连接，并具有很强的协同能力，通过局部的数据采集、预处理以及节点间的数据交互来完成全局任务，同时节点之间采用自组织网络拓扑结构。

由于传感器节点是密集布设的，因此节点之间的距离很短，在传输信息方面多跳（multi—hop）、对等（peer to peer）通信方式比传统的单跳、主从通信方式更适合在无线传感器网络中使用，例如：使用多跳的通信方式可以有效地避免在长距离无线信号传播过程中遇到的信号衰落和干扰等各种问题。

三、WSN运行的环境：1、WSN可以在独立封闭的环境下（如局域网中）运行。

2、WSN也可以通过网关连接到网络基础设施上（如Internet）。

在这种情况中，远程用户可以通过Internet 浏览无线传感器网络采集的信息。

四、无线数据网络的定义及无线自组网络的特点：主流的无线网络技术，如IEEE 802.11、Bluetooth都是为了数据传输而设计的，我们称之为无线数据网络。

目前，无线数据网络研究的热点问题就是无线自组网络技术，这项技术可以实现不依赖于任何基础设施的移动节点在短时间内的互联。

特点有如下几点：（1）无中心和自组性（优点）：无线自组网络没有绝对的控制中心，网络中节点通知分布式的算法来协调彼此的行为，这种算法无需人工干预和其他预置网络设施就可以在任何时刻任何地方快速展开并自动组网。

（2）动态变化的网络拓扑（缺点）：移动终端能够以任意速度和方式在网中移动，在通过无线信道形成的网络拓扑随时可能发生变化。