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无线传感器网络标准化与协议分析‘亚博手机版’

时间:2021-09-01 00:00 点击次数:
  本文摘要:无线传感器网络作为一门面向应用于的研究领域,在近几年取得了飞速发展。在关键技术的研发方面,学术界从网络协议、数据融合、测试测量、操作系统、服务质量、节点定位、时间实时等方面积极开展了大量研究,获得令人瞩目的成果;工业界也在环境监测、军事目标追踪、智能家居、自动遗文表格、灯光掌控、建筑物身体健康监测、电力线监控等领域展开应用于探寻。 随着应用于的推展,无线传感器网络技术开始暴露出更加多的问题。

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无线传感器网络作为一门面向应用于的研究领域,在近几年取得了飞速发展。在关键技术的研发方面,学术界从网络协议、数据融合、测试测量、操作系统、服务质量、节点定位、时间实时等方面积极开展了大量研究,获得令人瞩目的成果;工业界也在环境监测、军事目标追踪、智能家居、自动遗文表格、灯光掌控、建筑物身体健康监测、电力线监控等领域展开应用于探寻。

随着应用于的推展,无线传感器网络技术开始暴露出更加多的问题。有所不同厂商的设备必须构建互联互通,且要防止与现行系统的互相阻碍,因此拒绝有所不同的芯片厂商、方案提供商、产品提供商及关联设备提供商达成协议一定的默契,齐心协力实现目标。这就是无线传感器网络标准化工作的背景。

实质上,由于标准化工作关系到多方的经济利益甚至社会利益,往往受到涉及行业的广泛推崇,如何协商好各方利益,达成协议共识,必须参予各方享有充足的解读和冷静。到目前为止,无线传感器网络的标准化工作受到了许多国家及国际标准的组织的广泛注目,早已已完成了一系列草案甚至标准规范的制订。其中最有名的就是IEEE802.15.4/zigbee规范,它甚至早已被一部分研究及产业界人士视作标准。

IEEE802.15.4定义了短距离无线通信的物理层及链路层规范,zigbee则定义了网络网络、传输和应用于规范。尽管IEEE802.15.4和zigbee协议早已发售多年,但随着应用于的推展和产业的发展,其基本协议内容早已无法几乎适应环境市场需求,再加该协议仅有定义了联网通信的内容,没对传感器部件明确提出标准的协议模块,所以无法支撑无线传感器网络技术的梦想与愿景;另外,该标准在落地有所不同国家时,也必定要受到该国家地区现行标准的约束。为此,人们开始以IEEE802.15.4/zigbee协议为基础,发售更加多版本以适应环境有所不同应用于、有所不同国家和地区。尽管不存在不完备之处,IEEE802.15.4/zigbee依然是目前产业界发展无线传感网技术当仁不让的最佳人组。

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本文将重点讲解IEEE802.15.4/zigbee协议规范,并必要考虑到传感网技术注目的其他涉及标准。当然,无线传感器网络的标准化工作任重道远:首先,无线传感网络却是还是一个新兴领域,其研究及应用于都还变得非常年长,产业的市场需求还不明朗;其次,IEEE802.15/zigbee并非针对无线传感网量身自定义,在无线传感网环境下用于有些问题必须更进一步解决问题;另外,专门针对无线传感网技术的国际标准化工作还刚刚开始,国内的标准化工作组也还刚正式成立。

为此,我们要为标准化工作的顺利完成作好充份的打算。1.PHY/MAC层标准无线传感器网络的底层标准一般延用了无线个域网(IEEE802.15)的涉及标准部分。无线个域网(WirelessPersonalAreaNetwork,WPAN)的经常出现比传感器网络要早于,一般来说定义为获取个人及消费类电子设备之间展开网络的无线短距离专用网络。无线个域网专心于便携式移动设备(如:个人电脑、外围设备、PDA、手机、数码产品等消费类电子设备)之间的双向通信技术问题,其典型覆盖范围一般在10米以内。

IEEE802.15工作组就是为已完成这一愿景而专门设置的,且早已已完成一系列涉及标准的制订工作,其中就还包括了被普遍用作传感器网络的底层标准IEEE802.15.4。(1)IEEE802.15.4b规范IEEE802.15.4标准主要针对短距离无线个域网(Low-RateWirelessPersonalAreaNetwork,LR-WPAN)制订。

该标准把较低能量消耗、较低速率传输、低成本作为重点目标(这和无线传感器网络完全一致),目的为个人或者家庭范围内有所不同设备之间短距离网络获取统一模块。由于IEEE802.15.4定义的LR-WPAN网络的特性和无线传感器网络的簇内通信有众多相似之处,很多研究机构把它作为传感器网络节点的物理及链路层通信标准。IEEE802.15.4标准定义了物理层和介质访问控制子层,合乎开放系统点对点模型(OSI)。

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物理层还包括射频收发器和底层掌控模块,介质访问控制子层为高层获取了采访物理信道的服务模块。图1得出了IEEE802.15.4层与层之间的关系以及IEEE802.15.4/zigbee的协议架构。

IEEE802.15.4在物理(PHY)层设计中面向低成本和更加高层次的构建市场需求,使用的工作频率分成868MHz、915MHz和2.4GHz三种,各频段可用于的信道分别有1个、10个、16个,各自获取20kb/s、40kb/s和250kb/s的传输速率,其传输范围介于10米~100米之间。由于规范用于的三个频段是国际电信联盟电信标准化组(ITUT,ITUTelecommunicationStandardizationSector)定义的用作科研和医疗的ISM(IndustrialScientificandMedical)对外开放频段,被各种无线通信系统普遍用于。为增加系统间阻碍,协议规定在各个频段使用必要序列扩频(DSSS,DirectSequenceSpreadSpectrum)编码技术。

与其他数字编码方式互为较,必要序列扩频技术可使物理层的仿真电路设计显得非常简单,且具备更高的容错性能,合适低端系统的构建。


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