(論文)zigbee發(fā)展與應(yīng)用最新優(yōu)秀畢業(yè)論文資料搜集嘔血奉獻

畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告（含文獻綜述、外文翻譯）題 目 Zigbee的應(yīng)用層協(xié)議實現(xiàn) 29畢業(yè)設(shè)計（論文）開 題 報 告（包括選題的意義、可行性分析、研究的內(nèi)容、研究方法、擬解決的關(guān)鍵問題、預期結(jié)果、研究進度計劃等）浙江大學城市學院畢業(yè)論文開題報告1. 選題的背景和意義1.1 選題的背景ZigBee技術(shù)是一種具有統(tǒng)一技術(shù)標準的短距離無線通信技術(shù)，其PHY層和MAC層協(xié)議為IEEE802.15.4協(xié)議標準，網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層由ZigBee技術(shù)聯(lián)盟制定。其中應(yīng)用層由三個部分組成，APS子層、ZDO（包含ZDO管理平臺）和制造商定義的應(yīng)用對象。在868/915M、2.4GHz的ISM頻段上，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達250kbps。其低功耗、低成本的優(yōu)點使它在很多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。在打包提供的免費協(xié)議棧代碼中，TI公司的協(xié)議棧部分以庫的形式提供，限制了其應(yīng)用范圍即只能應(yīng)用于其公司所生產(chǎn)的單片機芯片上，不方便擴展、修改；而Microchip盡管提供了源代碼，但在編程風格、多任務(wù)操作系統(tǒng)上運行考慮欠周。鑒于此，設(shè)計實現(xiàn)結(jié)構(gòu)清晰、層次分明、移植方便、能運行在多任務(wù)環(huán)境上的應(yīng)用層協(xié)議代碼，可為應(yīng)用擴展建立良好的基礎(chǔ)。由于 ZigBee 自身具有優(yōu)良的技術(shù)特性，其應(yīng)用范圍不斷擴大，針對不同應(yīng)用環(huán)境的協(xié)議改進需求較迫切。隨著 IEEE 802.15.4 系列標準的不斷完善以及 ZigBee 應(yīng)用聯(lián)盟的不斷壯大 ZigBee 協(xié)議將得新的發(fā)展以適應(yīng)未來的應(yīng)用需求1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀Zigbee是IEEE 802.15.4協(xié)議的代名詞,2000年12月IEEE成立了IEEE 802.15.4 工作組。這個工作組一直致力于定義出一種供廉價的固定、便攜或者移動設(shè)備使用的低成本、低速率的無線連接技術(shù)。ZigBee正是這種技術(shù)的商業(yè)化命名，這個名字來源于蜜蜂的八字舞。在標準化的方面，IEEE802.15.4 工作組主要負責制定物理層和MAC層的協(xié)議，其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有的標準，高層應(yīng)用、測試和市場推廣等方面的工作由ZigBee聯(lián)盟負責。目前國內(nèi)外很多機構(gòu)和知名公司在研究ZigBee技術(shù)，對這種新興的近距離、低功耗、低成本、低傳輸率的技術(shù)，人們更多的放到無線組網(wǎng)技術(shù)方向的研究，為下步的無線網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的研制做準備。1 國內(nèi)現(xiàn)狀國內(nèi)ZigBee的研究起步比較的晚，國內(nèi)市場主要有國外一起占領(lǐng)。現(xiàn)狀國內(nèi)還未見成熟的自主研制的ZigBee產(chǎn)品，只是有一些研究性的和簡單應(yīng)用的文章出現(xiàn)在期刊雜志，但是隨著無技術(shù)大趨勢的發(fā)展，很多的高校和研究機構(gòu)已經(jīng)開始無線組網(wǎng)技術(shù)的研究和應(yīng)用。像中科院計算所的寧波分所就在專業(yè)從事無線技術(shù)的研究，側(cè)重于無線網(wǎng)絡(luò)化的智能傳感器，計算所自主開發(fā)出了低功耗的CPU、多點網(wǎng)絡(luò)動態(tài)組網(wǎng)拓撲協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理軟件。國內(nèi)的一些個大學，如山東大學、浙江大學也在進行ZigBee組網(wǎng)和應(yīng)用的研究，利用國外的廠商的開發(fā)平臺和芯片創(chuàng)建ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并且應(yīng)用在智能家居、物流管理方面。相信隨著無線技術(shù)的研究的深入，將有更多的國產(chǎn)的ZigBee產(chǎn)品。2國外現(xiàn)狀 國外對此技術(shù)研究較早，技術(shù)也更為成熟，ZigBee聯(lián)盟成立于02年8月份，為推動ZigBee技術(shù)的發(fā)展、Ember、Freescale、Honeywell、Mistubishi、Motorola、Philips和Samsung等公司共同成立了ZigBee聯(lián)盟(ZigBee Alliance)。現(xiàn)如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無線設(shè)備公司和開發(fā)商的加入，其中包括有許多IC設(shè)計、家電、通訊設(shè)備、IP服務(wù)提供、玩具等廠商，目前該聯(lián)盟已經(jīng)包含超過150多家會員。ZigBee研究主要集中于硬件和軟件兩個方面。硬件方面：(1) 目前在24GHz的I強芯片，以國外的Chipcon市場占有率較高，其RF芯片CC2420搭配Atmel AVR 8 bits微處理器的平臺，也是很多數(shù)人接觸到ZigBee的第個開發(fā)平臺。(2) Chipcon已在2005年第3季度推出型號為CC2430的系統(tǒng)芯片(soc)，包含RF與微處理器，大大降低了未來ZigBee相關(guān)產(chǎn)品的成本，簡化設(shè)計產(chǎn)品周期。(3) 24GHz的RF芯片廠商Freescale，也有漸漸迎頭趕上的趨勢。其I芯片共分三種型號：MCl3191、MCl3192和MCl3193，搭配不同的協(xié)議軟件，提供給廠商進行不同產(chǎn)品的開發(fā)。軟件方面：國際上已經(jīng)有許多公司提供ZigBee Stack，例如：Ember、AirBee、Figure8、Wireless等，其中以Figure8 Wireless(F8W)所設(shè)計的ZStack最負盛名。Chipcon把F8W買下來后，使得Chipcon成為ZigBee的完全解決方案的提供者。Freescale也是搭配F8W的ZStack。這樣，Chipcon、ZStack以及Freescalel3 193+ZStack都成為ZigBee的開發(fā)的黃金平臺。1.3 發(fā)展趨勢ZigBee支持小范圍的基于無線通信的控制和自動化等領(lǐng)域，ZigBee聯(lián)盟預測的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè)控制、消費性電子裝置、汽車自動化、家庭和樓宇自動化、醫(yī)用裝置控制、電腦外設(shè)、玩具和游戲機等。ZigBee在2004年推出2004（ZigBee1.0）的基礎(chǔ)上，年前又推出了功能更加強大的ZigBee2006協(xié)議棧，增加了ZigBee PRO擴展指令集，功能更加強大；據(jù)行家分析，ZigBee技術(shù)將在無線數(shù)傳、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線實時定位、射頻識別、數(shù)字家庭、安全監(jiān)視、無線鍵盤、無線遙控器、無線抄表、汽車電子、醫(yī)療電子、工業(yè)自動化等方面得到非常廣闊的應(yīng)用。目前有個口號“WIRELESS ANY WHERE”要實現(xiàn)這個口號的目標，ZigBee技術(shù)的廣泛應(yīng)用可能是一個重要的前提。 正是因為ZigBee具有廣闊的市場前景，所以引來了全球眾多廠商的青睞，紛紛推出各種ZigBee無線芯片，無線單片機，ZigBee開發(fā)系統(tǒng)。形成了百花爭艷的市場局面，這種局面，對應(yīng)降低芯片價格，豐富ZigBee技術(shù)的應(yīng)用軟件，加快ZIGBEE技術(shù)普及，是大有好處的事情。1.3 發(fā)展趨勢Zigbee 并不是用來與藍牙或者其他已經(jīng)存在的標準競爭，它的目標定位于現(xiàn)存的系統(tǒng)還不能滿足其需求的特定的市場，它有著廣闊的應(yīng)用前景。Zigbee數(shù)據(jù)速率比較低在2.4GHZ的頻段只有250Kb/S,而且只是鏈路上的速率,除掉信道競爭應(yīng)答和重傳等消耗,真正能被應(yīng)用所利用的速率可能不足100Kb/S,并且余下的速率可能要被鄰近多個節(jié)點和同一個節(jié)點的多個應(yīng)用所瓜分.因此不適合做視頻之類事情.但它適用于傳感和控制領(lǐng)域。其應(yīng)用領(lǐng)域主要可包括：在家庭和樓宇網(wǎng)絡(luò)方面：空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制、照明的自動控制、窗簾的自動控制、煤氣計量控制、家用電器的遠程控制等；在工業(yè)控制方面：各種監(jiān)控器和傳感器的控制；在商業(yè)上:可用于智能型標簽上：在公共場所方面：可用于煙霧探測，智能公交等；2研究的基本內(nèi)容本課題主要完成以下幾方面內(nèi)容：（1）完全熟悉ZigBee的應(yīng)用層協(xié)議內(nèi)容，了解實時操作系統(tǒng)（uCOS、RTX）、了解TinyOS、TI和Microchip公司的免費協(xié)議棧代碼的編程風格；（2）設(shè)計實現(xiàn)結(jié)構(gòu)清晰、層次分明、移植方便、能運行在多任務(wù)環(huán)境上的應(yīng)用層協(xié)議代碼； 2.1 基本框架2.1.1應(yīng)用支持子層APS提供了這樣的接口：在NWK層和APL層之間，從ZDO到供應(yīng)商的應(yīng)用對象的通用服務(wù)集。這服務(wù)由兩個實體實現(xiàn)：APS數(shù)據(jù)實體（APSDE）和APS管理實體（APSME）。(1)APSDE通過APSDE服務(wù)接入點(APSDE-SAP)；（2）APSME通過APSME服務(wù)接入點（APSME-SAP）。APSDE提供在同一個網(wǎng)絡(luò)中的兩個或者更多的應(yīng)用實體之間的數(shù)據(jù)通信。APSME提供多種服務(wù)給應(yīng)用對象，這些服務(wù)包含安全服務(wù)和綁定設(shè)備，并維護管理對象的數(shù)據(jù)庫，也就是我們常說的AIB。2.1.2應(yīng)用層框架ZigBee中的應(yīng)用框架是為駐扎在ZigBee設(shè)備中的應(yīng)用對象提供活動的環(huán)境。最多可以定義240個相對獨立的應(yīng)用程序?qū)ο?，任何一個對象的端點編號從1到240。還有兩個附加的終端節(jié)點為了APSDE-SAP的使用：端點號0固定用于ZDO數(shù)據(jù)接口；另外一個端點255固定用于所有應(yīng)用對象廣播數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口功能。端點241-254保留（給為了擴展使用）。2.1.3ZigBee設(shè)備對象ZigBee設(shè)備對象（ZDO），描述了一個基本的功能函數(shù)，這個功能在應(yīng)用對象、設(shè)備profile和APS之間的提供了一個接口。ZDO位于應(yīng)用框架和應(yīng)用支持子層之間。它滿足所有在ZigBee協(xié)議棧中應(yīng)用操作的一般需要。ZDO還有以下作用：（1）初始化應(yīng)用支持子層（APS），網(wǎng)絡(luò)層（NWK），安全服務(wù)規(guī)范（SSS）。（2）從終端應(yīng)用中集合配置信息來確定和執(zhí)行發(fā)現(xiàn)、安全管理、網(wǎng)絡(luò)管理、以及綁定管理。 ZDO描述了應(yīng)用框架層的應(yīng)用對象的公用接口以控制設(shè)備和應(yīng)用對象的網(wǎng)絡(luò)功能。在終端節(jié)點0, ZDO提供了與協(xié)議棧中低一層相接的接口，如果是數(shù)據(jù)是通過APSDE-SAP，如果是控制信息則通過APSME-SAP。在ZigBee協(xié)議棧的應(yīng)用框架中，ZDO公用接口提供設(shè)備、發(fā)現(xiàn)、綁定、以及安全等功能的地址管理。2.2 研究的重點和難點要把重要處理埋沒在層層嵌套的if語句和花括號中去，所以盡可能的避免深層的嵌套。注意代碼中的各種函數(shù)的調(diào)用。編寫的代碼要清晰。使用安全的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，一定要考慮到溢出的問題。2.3 擬解決的關(guān)鍵問題參考TI公司的協(xié)議棧部分代碼，設(shè)計出結(jié)構(gòu)清晰、層次分明、移植方便、能運行在多任務(wù)環(huán)境上的應(yīng)用層協(xié)議源代碼，為應(yīng)用擴展建立良好的基礎(chǔ)。3研究的方法及措施應(yīng)用層協(xié)議的實現(xiàn)是通過編制程序來完成。此設(shè)備是基于單片機系統(tǒng)的，在實現(xiàn)過程中采用單片機的C語言，針對某一款射頻芯片實現(xiàn)一個測試程序。4預期研究成果要可以實現(xiàn)以下功能：1。支持beacon尋找網(wǎng)絡(luò)。2協(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò)，RFD加入網(wǎng)絡(luò)，重新加入網(wǎng)絡(luò)，離開網(wǎng)絡(luò)。3支持星狀、樹狀兩種網(wǎng)絡(luò)拓撲。4多個節(jié)點之間多跳通信。5研究工作進度計劃第七學期第 45 周： 查找相關(guān)。第七學期第 67 周： 翻譯外文文獻。第七學期第 89 周： 完成文獻綜述。第七學期第1011周：撰寫開題報告。第七學期第1213周：整理開題材料，答辯以及相關(guān)的小結(jié)工作。第七學期第14周： 分析代碼，確定具體的設(shè)計思路，設(shè)計出詳細方案。第七學期第1517周：寫代碼，按照設(shè)計方案實施。第八學期第12周： 代碼實現(xiàn)。第八學期第34周： 編寫說明書，形成畢業(yè)設(shè)計全部文件。準備成果驗收。第八學期第6周： 成果驗收。第八學期第712周： 整理材料，答辯以及完成總結(jié)工作。畢業(yè)設(shè)計（論文）文 獻 綜 述（包括國內(nèi)外現(xiàn)狀、研究方向、進展情況、存在問題、參考依據(jù)等）文獻綜述Zigbee發(fā)展與應(yīng)用1. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀Zigbee是IEEE 802.15.4協(xié)議的代名詞,2000年12月IEEE成立了IEEE 802.15.4 工作組。這個工作組一直致力于定義出一種供廉價的固定、便攜或者移動設(shè)備使用的低成本、低速率的無線連接技術(shù)。ZigBee正是這種技術(shù)的商業(yè)化命名，這個名字來源于蜜蜂的八字舞。在標準化的方面，IEEE802.15.4 工作組主要負責制定物理層和MAC層的協(xié)議，其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有的標準，高層應(yīng)用、測試和市場推廣等方面的工作由ZigBee聯(lián)盟負責。目前國內(nèi)外很多機構(gòu)和知名公司在研究ZigBee技術(shù)，對這種新興的近距離、低功耗、低成本、低傳輸率的技術(shù)，人們更多的放到無線組網(wǎng)技術(shù)方向的研究，為下步的無線網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的研制做準備1國內(nèi)現(xiàn)狀國內(nèi)ZigBee的研究起步比較的晚，國內(nèi)市場主要有國外一起占領(lǐng)?，F(xiàn)狀國內(nèi)還未見成熟的自主研制的ZigBee產(chǎn)品，只是有一些研究性的和簡單應(yīng)用的文章出現(xiàn)在期刊雜志，但是隨著無技術(shù)大趨勢的發(fā)展，很多的高校和研究機構(gòu)已經(jīng)開始無線組網(wǎng)技術(shù)的研究和應(yīng)用。像中科院計算所的寧波分所就在專業(yè)從事無線技術(shù)的研究，側(cè)重于無線網(wǎng)絡(luò)化的智能傳感器，計算所自主開發(fā)出了低功耗的CPU、多點網(wǎng)絡(luò)動態(tài)組網(wǎng)拓撲協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理軟件。國內(nèi)的一些個大學，如山東大學、浙江大學也在進行ZigBee組網(wǎng)和應(yīng)用的研究，利用國外的廠商的開發(fā)平臺和芯片創(chuàng)建ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并且應(yīng)用在智能家居、物流管理方面。相信隨著無線技術(shù)的研究的深入，將有更多的國產(chǎn)的ZigBee產(chǎn)品2。2國外現(xiàn)狀 國外對此技術(shù)研究較早，技術(shù)也更為成熟，ZigBee聯(lián)盟成立于02年8月份，為推動ZigBee技術(shù)的發(fā)展、Ember、Freescale、Honeywell、Mistubishi、Motorola、Philips和Samsung等公司共同成立了ZigBee聯(lián)盟(ZigBee Alliance)?，F(xiàn)如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無線設(shè)備公司和開發(fā)商的加入，其中包括有許多IC設(shè)計、家電、通訊設(shè)備、IP服務(wù)提供、玩具等廠商，目前該聯(lián)盟已經(jīng)包含超過150多家會員3。ZigBee研究主要集中于硬件和軟件兩個方面。硬件方面：目前在24GHz的I強芯片，以國外的Chipcon市場占有率較高，其RF芯片CC2420搭配Atmel AVR 8 bits微處理器的平臺，也是很多數(shù)人接觸到ZigBee的第個開發(fā)平臺。Chipcon已在2005年第3季度推出型號為CC2430的系統(tǒng)芯片(soc)，包含RF與微處理器，大大降低了未來ZigBee相關(guān)產(chǎn)品的成本，簡化設(shè)計產(chǎn)品周期。24GHz的RF芯片廠商Freescale，也有漸漸迎頭趕上的趨勢。其I芯片共分三種型號：MCl3191、MCl3192和MCl3193，搭配不同的協(xié)議軟件，提供給廠商進行不同產(chǎn)品的開發(fā)4。軟件方面：國際上已經(jīng)有許多公司提供ZigBee Stack，例如：Ember、AirBee、Figure8、Wireless等，其中以Figure8 Wireless(F8W)所設(shè)計的ZStack最負盛名。Chipcon把F8W買下來后，使得Chipcon成為ZigBee的完全解決方案的提供者。Freescale也是搭配F8W的ZStack。這樣，ChipconCC24ZStack以及Freescalel3 193+ZStack都成為ZigBee的開發(fā)的黃金平臺5。2研究方向ZigBee路由協(xié)議是基于AODV專用網(wǎng)絡(luò)路南協(xié)議來實現(xiàn)的。ZigBee器由器主要功能是：路徑的發(fā)現(xiàn)和選擇、路徑保持維護、路徑期滿處理。ZStack提供了完善高效的路由算法，并且路由對于應(yīng)用層來說是完全透明的“1。用戶在實現(xiàn)路由算法時，主要通過路由記錄表的配置來實現(xiàn)，這個重要的配置文件是fSwConfigc用戶可以通過配置文件中的ROUTE_EXPIRY_TIME配置路徑滿期時間，通過MAXRTG_ENTRIES配置路由表的大小，通過MAX_REQENTRIES配置并發(fā)查找路徑的大小，等等6。另基于Zigbee技術(shù)的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用非常廣泛，可以幫助人們更好地實現(xiàn)生活夢想。Zigbee技術(shù)應(yīng)用在數(shù)字家庭中，可使人們隨時了解家里的電子設(shè)備狀態(tài)，并可用于對家中病人的監(jiān)控，觀察病人狀態(tài)是否正常以便作出反應(yīng)。Zigbee傳感器網(wǎng)絡(luò)用于樓宇自動化可降低運營成本。如：酒店里遍布空調(diào)供暖(HVAC)設(shè)備，如果在每臺空調(diào)設(shè)備上都加上一個ZigBee節(jié)點，就能對這些空調(diào)系統(tǒng)進行實時控制，節(jié)約能源消耗。此外，通過在手機上集成Zigbee芯片，可將手機作為Zigbee傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)對智能家庭的自動化控制、進行移動商務(wù)（利用手機購物）等諸多功能。據(jù)BobHeile介紹，目前意大利TIM移動公司已經(jīng)推出了基于Zigbee技術(shù)的Z-sim卡，用于移動電話與電視機頂盒、計算機、家用電器之間的通信及停車場收費等7。3進展情況資料查詢已完成。完成文獻綜述。完成翻譯外文文獻。代碼分析為完成。代碼未實現(xiàn)。4存在問題1.1如何實現(xiàn)符合ZigBee協(xié)議的解決方案 開發(fā)符合ZigBee協(xié)議的最終產(chǎn)品，并使其能通過ZigBee認證獲得ZigBee標識的最好方法就是在符合ZigBee 聯(lián)盟所制定規(guī)范的開發(fā)平臺上進行開發(fā)。8 符合ZigBee規(guī)范的開發(fā)平臺可以從不同的ZigBee技術(shù)提供商那里獲得，所包含的內(nèi)容通常如下 * PCB板參考設(shè)計 o 符合IEEE802.15.4且經(jīng)過測試的RF收發(fā)芯片 o 微控制器 o 必要的外圍元器件，如為了天線匹配所需的元器件，晶體的負載電容，去耦電容等 o 傳感器/制動器的連接線（這會因平臺不同而不同）9 * 軟件 o 必要的MAC層功能 o ZigBee 軟件協(xié)議，包括應(yīng)用框架 ZigBee聯(lián)盟定義了測試和互操作方式，以使ZigBee平臺供應(yīng)商提供具有ZigBee適應(yīng)性的開發(fā)平臺10。 ZigBee適應(yīng)性平臺可以表現(xiàn)為能夠被設(shè)計者復制的一個參考設(shè)計，或者作為一個獨立的射頻模塊。它是一個通用型的平臺并能用于不同的ZigBee應(yīng)用中。隨著時間的推移經(jīng)過優(yōu)化的ZigBee適應(yīng)性平臺，如終端設(shè)備將被提供11。2.1設(shè)備發(fā)現(xiàn)設(shè)備發(fā)現(xiàn)是ZigBee設(shè)備為什么能發(fā)現(xiàn)其他設(shè)備的過程。這有兩種形式的設(shè)備發(fā)現(xiàn)請求：IEEE地址請求和網(wǎng)絡(luò)地址請求。IEEE地址請求是單播到一個特殊的設(shè)備且假定網(wǎng)絡(luò)地址已經(jīng)知道。網(wǎng)絡(luò)地址請求是廣播且攜帶一個已知的IEEE地址作為負載12。2.1服務(wù)發(fā)現(xiàn)服務(wù)發(fā)現(xiàn)是為什么一個已給設(shè)備被其他設(shè)備發(fā)現(xiàn)的能力的過程。服務(wù)發(fā)現(xiàn)通過在一個已給設(shè)備的每一個端點發(fā)送詢問或通過使用一個匹配服務(wù)性質(zhì)（廣播或者單播）。服務(wù)發(fā)現(xiàn)方便定義和使用各種描述來概述一個設(shè)備的能力。服務(wù)發(fā)現(xiàn)信息在網(wǎng)絡(luò)中也許被隱藏，在這種情況下，設(shè)備提供的特殊服務(wù)可能不好到達在發(fā)現(xiàn)操作發(fā)生的時候13。2.3通訊距離問題 由于一般的ZIGBEE前端RF部分輸出大部分只有0DBM,點對點開闊地帶 實際通訊距離只有幾十米，如果加上環(huán)境和阻擋因數(shù)，通訊距離還會縮水。雖然可以通過中繼路由來解決，都是很多應(yīng)用還是有困難，像無線點菜系統(tǒng)，棉田滴灌系統(tǒng)，安防系統(tǒng)，樓宇監(jiān)控，醫(yī)院應(yīng)用，糧庫監(jiān)控，電力線監(jiān)控，井下定位等等，都需要比較長的通訊距離才可以滿足需要14。2.4開發(fā)設(shè)備問題 ZIGBEE芯片工作在2.4GHZ和900MHZ的高頻率,硬件設(shè)計不可能繞開高頻設(shè)計和調(diào)試，需要的高頻設(shè)備如頻譜分析儀等，價格較高，也構(gòu)成了一定技術(shù)門檻。2.5技術(shù)更新太快 為了實時處理復雜的無線網(wǎng)絡(luò)管理和路由，ZIGBEE軟件協(xié)議棧代碼比較復雜，同時涉及比較多的無線技術(shù)知識背景，掌握這些無線軟件需要比較多的時間，加上協(xié)議棧在不斷升級，使用的微控制器也在不斷變化中，也加長了開發(fā)和調(diào)試周期15。因此基于IEEE 802.15.4的ZigBee網(wǎng)絡(luò)是擴充現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一種良好手段，具有廣闊的應(yīng)用場合和發(fā)展前景。ZigBee協(xié)議棧還在不斷升級，如何根據(jù)不同的需求設(shè)計高性能的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，如何將ZigBee網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)進行可靠連接，達到功能互補，是一項很有意義的課題。浙江大學城市學院畢業(yè)論文參考文獻參考文獻（含開題報告和文獻綜述）1李文仲.Zigbee無線網(wǎng)技術(shù)入門與實踐M.北京：北京航空航天大學出版社,2007.2李長征 楊潔明 沈大偉. 基于 ZigBee 的無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)設(shè)計J .機電工程技術(shù),2008:61(66) .3劉市生 張賢華. ZigBee 網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計與實現(xiàn)J. 無線電工程,2008:55(58). 4李戰(zhàn)明, 劉寶, 駱東松. Zigbee技術(shù)規(guī)范與協(xié)議棧分析J .微型機與應(yīng)用, 2009:4(13).5 德州儀器. MSP430 Ultra-Low-Power Microcontrollers. 2010-11-25.6ZigBeeAlliance.ZigBeeSpecificationS. :2010-11-29.7 吳線. DIY ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)J. 無線電, 2009:12(16).8 李黎. ZigBee技術(shù)研究J. 技術(shù)與市場,2009:52(53).9 戴海清,李春茂,陳東發(fā). 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能策略N.廣西師范學院報（自然科學版）,2007-02-14(10).10 林元乖. ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用J. 科技信息, 2009:25(28).11 加里萊格. 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的低功耗傳感器OL. : 2004-5-6/2010-11-30. 12尤 克. 新型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)J. 微型機與應(yīng)用,2007:33(38).13王吉富,劉梧林,郭建光. 基于 ZigBee 技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究J. 移動通信,2008,56(60).14王 東,張金榮,魏 延,曹長修,唐 政. 利用 ZigBee 技術(shù)構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)J. 重慶大學學報 自然科學版,2006:22(28).15 劉子京, 裴文江. 基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究J. 計算機技術(shù)與發(fā)展, 2009: 19(5).畢業(yè)設(shè)計（論文）譯文及原稿譯文題目 ZigBee：無線技術(shù)，低功耗傳感器網(wǎng)絡(luò) 原稿題目 ZigBee: Wireless Technology for Low-Power Sensor Networks 原稿出處 電子文獻 浙江大學城市學院畢業(yè)論文 外文翻譯ZigBee：無線技術(shù)，低功耗傳感器網(wǎng)絡(luò)加里萊格美國東部時間2004年5月6日上午12:00技師（工程師）們在發(fā)掘無線傳感器的潛在應(yīng)用方面從未感到任何困難。例如，在家庭安全系統(tǒng)方面，無線傳感器相對于有線傳感器更易安裝。而在有線傳感器的裝置通常占無線傳感器安裝的費用80%的工業(yè)環(huán)境方面同樣正確（適用）。而且相比于有線傳感器的不切實際甚至是不肯能而言，無線傳感器更具應(yīng)用性。雖然，無線傳感器需要消耗更多能量，也就是說所需電池的數(shù)量會隨之增加或改變過于頻繁。再加上對無線傳感器由空氣傳送的數(shù)據(jù)可靠性的懷疑論，所以無線傳感器看起來并不是那么吸引人。一個低功率無線技術(shù)被稱為ZigBee，它是無線傳感器方程重寫，但是。一個安全的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對最近通過的IEEE 802.15.4無線標準（圖1）的頂部游戲機，ZigBee的承諾，把無線傳感器的一切從工廠自動化系統(tǒng)到家庭安全系統(tǒng)，消費電子產(chǎn)品。與802.15.4的合作下，ZigBee提供具有電池壽命可比普通小型電池的長幾年。 ZigBee設(shè)備預計也便宜，有人估計銷售價格最終不到3美元每節(jié)點，。由于價格低，他們應(yīng)該是一個自然適應(yīng)于在光線如無線交換機，無線自動調(diào)溫器，煙霧探測器和家用產(chǎn)品。（圖1）雖然還沒有正式的規(guī)范的ZigBee存在（由ZigBee聯(lián)盟是一個貿(mào)易集團，批準應(yīng)該在今年年底），但ZigBee的前景似乎一片光明。技術(shù)研究公司In-Stat/MDR在它所謂的“謹慎進取”的預測中預測，802.15.4節(jié)點和芯片銷售將從今天基本上為零，增加到2010年的165萬臺。不是所有這些單位都將與ZigBee結(jié)合，但大多數(shù)可能會。世界研究公司預測的到2010年射頻模塊無線傳感器出貨量4.65億美量，其中77是ZigBee的相關(guān)。從某種意義上說，ZigBee的光明前途在很大程度上是由于其較低的數(shù)據(jù)速率20 kbps到250 kbps的，用于取決于頻段頻率（圖2）， 比標稱1 Mbps的藍牙和54的802.11g Mbps的Wi - Fi的技術(shù)。但ZigBee的不能發(fā)送電子郵件和大型文件，如Wi - Fi功能，或文件和音頻，藍牙一樣。對于發(fā)送傳感器的讀數(shù)，這是典型的數(shù)萬字節(jié)數(shù)，高帶寬是沒有必要，ZigBee的低帶寬有助于它實現(xiàn)其目標和魯棒性的低功耗，低成本。 由于ZigBee應(yīng)用的是低帶寬要求，ZigBee節(jié)點大部分時間可以睡眠模式，從而節(jié)省電池電源，然后醒來，快速發(fā)送數(shù)據(jù)，回去睡眠模式。而且，由于ZigBee可以從睡眠模式過渡到15毫秒或更少主動模式下，即使是睡眠節(jié)點也可以達到適當?shù)牡脱舆t。有人扳動支持ZigBee的無線光開關(guān)，例如，將不會是一個喚醒延遲知道前燈亮起。與此相反，支持藍牙喚醒延遲通常大約三秒鐘。一個ZigBee的功耗節(jié)省很大一部分來自802.15.4無線電技術(shù)，它本身是為低功耗設(shè)計的。802.15.4采用DSSS（直接序列擴頻）技術(shù)，例如，因為（跳頻擴頻）另類醫(yī)療及社會科學院將在保持一樣使用它的頻率過大的權(quán)力同步。ZigBee節(jié)點，使用802.15.4，是幾個不同的溝通方式之一，然而，某些方面比別人擁有更多的使用權(quán)力。因此，ZigBee的用戶不一定能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)上的任何方式選擇和他們?nèi)匀黄谕嗄甑碾姵貕勖荶igBee的標志。事實上，一些技術(shù)專家打算用小型無線傳感器創(chuàng)建大的網(wǎng)絡(luò)，即使功率ZigBee的電池需求很大。一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以消耗額外的功率，例如，如果它試圖避免與其他節(jié)點的傳輸或與其他無線電源傳輸重疊的傳輸。那么在ZigBee 802.15.4無線電的使用實現(xiàn)CSMA / CA（載波偵聽多址接入沖突避免）技術(shù)，與ZigBee節(jié)點使用CSMA / CA是基本上采取了聽先于談話的方式，看是否有無線電通信已經(jīng)展開。但是，正如所指出的Venkat Bahl，傳感器營銷公司恩貝爾公司副總裁兼ZigBee聯(lián)盟的副主席，這不是一個首選的方法?！坝新犚庖姷臋?quán)力，”Bahl說，“我們不喜歡這樣做?！盳igBee和802.15.4通訊的另一個選擇是指路明燈模式，通常睡覺模式醒來網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定期接收同步“燈塔”從網(wǎng)絡(luò)的控制節(jié)點。但是，對于一個燈塔聽廢物力量，也因為時間的不確定性，特別是支配節(jié)點打開，以免錯過早期一盞明燈。爭議中的通信為了盡可能節(jié)省電力ZigBee采用一種簡單交際策略,talk-when-ready發(fā)送數(shù)據(jù)時,數(shù)據(jù)準備派遣然后就等著自動確認。根據(jù)鮑勃Heile,兩ZigBee聯(lián)盟主席和電子802.15,talk-when-ready是“開門見山地”計劃,但卻是一種很電力有效率。“我們在廣泛的分析,導致了最好的節(jié)能策略從各種環(huán)境安靜喧鬧的,”Heile說?！拔覀儼l(fā)現(xiàn),手了,好,我們在發(fā)送才離開那包東西和承認它。如果你不想讓他ack訊息,它只表示你慘敗,所以重發(fā)給你。你有更好的電源管理，并確定它是否安靜，然后再談?wù)??！毙疫\的是，這種當面策略導致RF干擾非常小。這主要是因為ZigBee節(jié)點具有非常低的占空比，只偶爾傳輸發(fā)送少量的數(shù)據(jù)。其他ZigBee節(jié)點，以及Wi - Fi和藍牙模塊，可以輕松應(yīng)付這么小，頻繁爆發(fā)。ZigBee的通話時就緒計劃并不適合所有的目的，但是。例如，在成千上萬的微型傳感器網(wǎng)絡(luò)進入戰(zhàn)區(qū)下降到監(jiān)視敵方部隊調(diào)動，積蓄力量提供的仍可能是不夠的。每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點周期性地發(fā)送和反復通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)配置中的其他節(jié)點附近多次以達到網(wǎng)絡(luò)控制器的大碰撞和重發(fā)的數(shù)據(jù)包數(shù)量可能會浪費功率，并顯著縮短傳感器節(jié)點的電池壽命傳輸數(shù)據(jù)。如果傳感器電池非常小，功率有限，這特別成問題。雖然大氣電波訪問爭不是一般意義上的ZigBee問題，都可以。傳感器網(wǎng)絡(luò)公司塵埃網(wǎng)絡(luò)，其實，說是保持競爭問題，從該公司的ZigBee轉(zhuǎn)向為現(xiàn)在，至少，甚至塵土縱然仍是ZigBee聯(lián)盟的成員?！懊總€ZigBee設(shè)備需要與鄰國爭奪領(lǐng)空，說：”Dust產(chǎn)品管理總監(jiān)羅伯特剪“，所以有一些爭論，一些不可避免的低效率?！睘榱吮苊鈀igBee的訪問的爭奪，爭奪使用免費的TDMA（時分多址）技術(shù)。ZigBee的802.15.4 MAC層通過提供擔保的計劃，有點類似于TDMA的時隙，但只是作為一個可選的“超碼”那更復雜，更省電，比TDMA的有效組成部分。ZigBee的已注冊的袖子更省電的技巧，但是。例如，它減少了對節(jié)能減功能設(shè)備，除了更強大的全功能設(shè)備（FFDs）（RFDs）在ZigBee元件提供電力的消耗。每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)至少需要一個控制器作為一個發(fā)展籌資，但大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以RFDs（圖3）。RFDs只有FFDs可以談，而不是其他RFDs，但它們含有較少的電路比FFDs，很少或沒有功率消耗內(nèi)存。 ZigBee的節(jié)省，減少了相關(guān)處理單仍然需要更多的權(quán)力。簡單的8位像8051處理器可以處理家務(wù)容易的ZigBee和ZigBee協(xié)議棧占用很少的內(nèi)存。發(fā)展籌資的一個堆棧，例如，大概需要32字節(jié)，一個RFD的堆棧只需要4字節(jié)。這些數(shù)字比較遠約250藍牙技術(shù)更復雜的字節(jié)。從ZigBee的比較簡單的實現(xiàn)，節(jié)約了成本，自然產(chǎn)生。RFDs，當然，減少漏報ZigBee的內(nèi)存和其他電路元件成本，以及簡單的8位處理器和小協(xié)議棧幫助保持系統(tǒng)成本。通常，一個應(yīng)用程序的主處理器可以很容易地承擔了ZigBee處理額外的負載小，使得ZigBee的功能不必要單獨的處理器。但是，保持ZigBee的低價格的主要策略是因為有很大的市場和高容量。ZigBee聯(lián)盟，通過一個開放的標準，并通過大力推進ZigBee設(shè)備之間的互操作性，ZigBee的預期應(yīng)用非常大，如家庭與樓宇自動化應(yīng)用。該聯(lián)盟目前正在為這些特殊應(yīng)用努力，它預計將在今年較遲時與ZigBee規(guī)范1.0的互操作性的程序完一起完成。一個有關(guān)的ZigBee家庭自動化與安全通過樂觀的原因是它的易用性。ZigBee網(wǎng)絡(luò)的自我形成，使消費者更容易對它們進行設(shè)置?！霸诰幼】臻g，有沒有配置參與，：”ZigBee聯(lián)盟的Heile說?！澳銖南渥幽靡恍〇|西，放電池進去，可能做一些簡單的按鈕操作，按下安全帶來兩個設(shè)備并攏，按動按鈕，直到綠色燈光來，你就完成了。”ZigBee網(wǎng)絡(luò)還可以自行在商業(yè)和工業(yè)環(huán)境的形式，但專業(yè)安裝人員將有特別的安全工具，提供額外的控制。ZigBee是安全靈活的，Heile說，給消費者和專業(yè)用戶他們需要的。“你不必有128位公共密鑰加密的煙霧探測器，”他說，“但如果我在一幢復雜的高層辦公樓，這正是我的安全級別將有熒光燈。如果你在第五大道上的高層建筑里，你不想去的人在街上，把你的燈關(guān)了?！皩Ｓ斜荣怹igBee的比賽幾乎完全來自主專有技術(shù)。傳感器公司Dust，如上所述，是堅持使用自己的技術(shù)，顯然的，雖然強烈的推到ZigBee舞臺上，計劃繼續(xù)提供其專有EmberNet設(shè)備添加也。此外，Zensys是其Wave技術(shù)提供給客戶的Z -。西爾韋尼亞，例如，已經(jīng)使用照明控制Z - Wave的，而ZigBee系統(tǒng)保持在至少數(shù)個月。通過提供互操作性，但ZigBee的補充能力，專利產(chǎn)品不能。舉例說，Ember的義巴爾，互操作性允許照明系統(tǒng)的ZigBee節(jié)點的工作，在一個空調(diào)系統(tǒng)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，反之亦然?！帮w利浦照明是真的對這個很興奮，”義巴爾說，“因為原來從一到建筑物的自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施骨干鎮(zhèn)流器生產(chǎn)廠家他們。”不用說，主要的半導體公司很多，尤其是那些在嵌入式系統(tǒng)公司中大都熱切期待ZigBee的投入并且大規(guī)模進入市場。飛思卡爾半導體（直到最近，摩托羅拉半導體產(chǎn)品部稱）已經(jīng)提供ZigBee - ready技術(shù)來選擇客戶。其他半導體公司，包括AMI，愛特梅爾，微芯片，飛利浦，瑞薩，都是ZigBee聯(lián)盟的成員。 ZigBee可能是緩慢滲透到無線傳感器的工業(yè)市場，但是。據(jù)對世界市場研究公司，它會需要五至七年來說服客戶在工業(yè)上的可靠性，耐用性，以及無線傳感器系統(tǒng)的安全。并顯著預測在整個世界中ZigBee將長期在工業(yè)制造上有增長，因此。到2010年，公司項目，射頻模塊，應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)控和控制得將達到1.65億臺，同比增長190萬元，在世界性預測中，在2004年。大約75的將基于ZigBee和802.15.4。最終，ZigBee的可進入各種廣泛的應(yīng)用。家用電器，它可以幫助監(jiān)測和控制能源消耗。在汽車應(yīng)用中，它可以提供輪胎壓力監(jiān)測和遠程無鑰匙進入系統(tǒng)。也可用于ZigBee的醫(yī)療設(shè)備中，甚至在計算機外圍設(shè)備，如無線鍵盤或鼠標。值得關(guān)注的是越來越多，雖然，ZigBee的可能變成一種適合所有的技術(shù)的尺寸，并不很適合任何應(yīng)用程序。一些持懷疑態(tài)度，例如，企圖使ZigBee無所不包的可能使ZigBee協(xié)議棧太大，ZigBee的雙重目標是非常低功耗和非常低的成本。如果出現(xiàn)這種情況，那么ZigBee的低功耗，低數(shù)據(jù)速率利基窄，如果它是，將被證明是過于寬泛的。然后，也許我們會需要另一種無線標準，以配合我們已經(jīng)有的蓬勃發(fā)展的人數(shù)。加里萊格是一家位于波士頓的自由撰稿人。他擁有電子工程學士學位，曾任編輯，EDN雜志執(zhí)行編輯ZigBee: Wireless Technology for Low-Power Sensor NetworksGary Legg 5/6/2004 12:00 AM EDT Technologists have never had trouble coming up with potential applications for wireless sensors. In a home security system, for example, wireless sensors would be much easier to install than sensors that need wiring. The same is true in industrial environments, where wiring typically accounts for 80% of the cost of sensor installations. And then there are applications for sensors where wiring isnt practical or even possible.The problem, though, is that most wireless sensors use too much power, which means that their batteries either have to be very large or get changed far too often. Add to that some skepticism about the reliability of sensor data thats sent through the air, and wireless sensors simply havent looked very appealing.A low-power wireless technology called ZigBee is rewriting the wireless sensor equation, however. A secure network technology that rides on top of the recently ratified IEEE 802.15.4 radio standard (Figure 1), ZigBee promises to put wireless sensors in everything from factory automation systems to home security systems to consumer electronics. In conjunction with 802.15.4, ZigBee offers battery life of up to several years for common small batteries. ZigBee devices are also expected to be cheap, eventually selling for less than $3 per node by some estimates. With prices that low, they should be a natural fit even in household products like wireless light switches, wireless thermostats, and smoke detectors.Figure 1: ZigBee adds network, security, and application-services layers to the PHY and MAC layers of the IEEE 811.15.4 radioAlthough no formal specification for ZigBee yet exists (approval by the ZigBee Alliance, a trade group, should come late this year), the outlook for ZigBee appears bright. Technology research firm In-Stat/MDR, in what it calls a cautious aggressive forecast, predicts that sales of 802.15.4 nodes and chipsets will increase from essentially zero today to 165 million units by 2010. Not all of these units will be coupled with ZigBee, but most probably will be. Research firm ON World predicts shipments of 465 million wireless sensor RF modules by 2010, with 77% of them being ZigBee-related.In a sense, ZigBees bright future is largely due to its low data rates20 kbps to 250 kbps, depending on the frequency band used (Figure 2)compared to a nominal 1 Mbps for Bluetooth and 54 Mbps for Wi-Fis 802.11g technology. But ZigBee wont be sending email and large documents, as Wi-Fi does, or documents and audio, as Bluetooth does. For sending sensor readings, which are typically a few tens of bytes, high bandwidth isnt necessary, and ZigBees low bandwidth helps it fulfill its goals of low power, low cost, and robustness.Figure 2: ZigBees data rates range from 20 kbps to 250 kbps, depending on the frequency usedBecause of ZigBee applications low bandwidth requirements, a ZigBee node can sleep most of the time, thus saving battery power, and then wake up, send data quickly, and go back to sleep. And, because ZigBee can transition from sleep mode to active mode in 15 msec or less, even a sleeping node can achieve suitably low latency. Someone flipping a ZigBee-enabled wireless light switch, for example, would not be aware of a wake-up delay before the light turns on. In contrast, wake-up delays for Bluetooth are typically around three seconds.A big part of ZigBees power savings come from the radio technology of 802.15.4, which itself was designed for low power. 802.15.4 uses DSSS (direct-sequence spread spectrum) technology, for exam