zigbee无线定位开题报告.ppt

基于Zigbee协议的无线定位网络在安保系统中的应用一.Zigbee技术简介Zigbee技术优势
①低功耗。在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节点工作6～24个月,甚至更长。
②低成本。通过大幅简化协议,降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且Zigbee免协议专利费。每块芯片的价格大约为2美元。③低速率。Zigbee工作在20～250kbps的较低速率,分别提供250kbps(2.4GHz)、40kbps(915MHz)和20kbps(868MHz)的原始数据吞吐率,满足低速率传输数据的应用需求。
④近距离。传输范围一般介于10～100m之间,在增加RF发射功率后,亦可增加到1～3km。
⑤短时延。Zigbee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。⑥高容量。最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000个节点的大网。
⑦高安全。Zigbee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES128)的对称密码,以灵活确定其安全属性。⑧免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗(ISM)频段,2.4GHz(全球)、915MHz(美国)和868MHz(欧洲)。Zigbee联盟
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等四大公司加盟ZigBee联盟，这一事件成为ZigBee技术的里程碑，到目前为止，加盟ZigBee联盟的涵盖了IT领域以及其他行业的150多家企业。Zigbee技术与与其他无线通信技术的比较
Zigbee协议栈概述
ZigBee技术作为一种新兴的低速率短距离无线通信技术，也是ZigBee联盟所主导的无线传感器网络技术标准。完整的ZigBee协议栈有物理层、MAC子层、网络层、应用汇聚子层和高层应用规范层组成。每一层为上层提供一系列特殊的服务:数据实体提供数据传输服务，管理实体则提供所有其他的服务。所有的服务实体都通过服务接入点(SAP)为上层提供一个接口，每个SAP都支持一定数量的服务原语来实现所需的功能。Zigbee协议栈 IEEE802.15.4定义的PHY层分别工作在两个频段:868/9l5MHz和2.4GHz。MAC层采用CSMA一CA机制来控制信道接入，主要负责传输信标帧，同步以及提供可信赖的传输机制。ZigBee联盟在此基础上定义了网络层(NWK)，应用层(APL)架构。网络层的主要职责包括提供设备用来加入网络和离开网络的机制，提供数据帧传输的安全机制和路由机制。另外，发现并保持设备间的路由，发现一跳邻居并存储潜在邻居信息也是有NWK层完成的。ZigBee协调器的NWK层还必须负责启动一个新的网络，给新的关联设备分配地址等工作。 应用汇聚层将主要负责把不同的应用映射到ZigBee网络上，具体而言包括:安全与鉴权、多个业务数据流的会聚、设备发现、业务发现。ZigBee应用层包括应用支持子层(APS)，ZigBee设备对象(ZDO)以及用户定义应用对象。应用支持子层(APS)负责维护设备绑定表，以及传输在绑定的设备间传输数据。设备绑定表用于根据设备间提供的服务和需求来匹配设备并储存相关设备信息。ZigBee设备对象(ZDO)负责定义设备在网络中的角色(如ZigBee协调器或中断设备)，提出或响应绑定请求，以及建立网络设备间的安全关系。ZigBee设备对象(ZDO)还要负责网络设备的发现及判定对方提供服务类别。Zigbee网络构成
设备类型：
ZigBee网络支持IEEE802.15.4定义的两种类型的物理设备:全功能设备(FFD)、
精简功能设备(RFD)。FFD和RFD的不同是按照节点的功能区分的，一个FFD可以充当网络中的协调器和路由器，因此一个网络中应该至少含有一个FFD。RFD只能与主设备通信，实现简单，只能作为终端设备节点。 在ZigBee网络中，将两种物理设备定义成了三种逻辑设备类型:协调器、路由器、终端设备。一个ZigBee网络包括一个协调器节点和多个路由器和终端设备节点。设备类型不会以任何方式限制可能应用在特定设备上的应用类型。
协调器:这个设备“开启”一个ZigBee网络。它是网络中的第一个设备。协调器节点选择一个信道和一个网络标识符(PANID)并开启网络。可选择地，协调器节点也能被用来设置网络中的安全性和应用水平的绑定。协调器的功能主要是开启和配置网络。一旦这些完成以后，协调器与路由器的功能就一样了