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结合Zigbee和GPRS的无线数据传输网络

摘 要: 
本文提出了使用GPRS网络传输依据Zigbee无线传感器汇节点数据的完好无线网络规划,网络选用星型或MESH网状网络拓扑和需求时唤醒Zigbee模块的通讯方法,有用下降了每个Zigbee传感器节点的功耗,削减了传感器节点向汇节点上报数据时彼此磕碰的概率,并使用GPRS网络传输汇节点的数据,改变了传统无线传感器网络需求依托有线公共网络进行数据传输的约束,使网络具有十分明显的长处。 

一.引 言  
跟着无线通讯技能的不断发展,近年来呈现了面向低本钱设备无线联网要求的zigbee技能,它是一种近间隔、低杂乱度、低功耗、低数据速率、低本钱的双向无线通讯技能,首要合适于主动操控、长途操控范畴及家用设备联网,咱们选用zigbee技能和GPRS/CDMA技能结合,可认为无线传感器网络提供很好的处理方案。 

二.体系概述 
GPRS网络是掩盖规划广,功用较为完善的无线网络,GPRS通讯网自身具有较强的数据纠错才能,数据传输率较高可达128kbit/s能够确保数据传输的牢靠性和实时性。用Zigbee技能组成的无线传感器网络结构简略、体积小、本钱低;选用GPRS网络进行数据传输的模块体积小、功耗低,合适作为无线传感器网络的数据节点,Zigbee技能、GPRS网络数据传输与传感器技能相结合组成新式的无线传感器网络,必将有广泛的使用远景。  

三、Zigbee技能简介 
zigbee是一种无线衔接技能的商业化命名,该无线衔接技能首要处理低本钱、低功耗、低杂乱度、低传输速率、近间隔的设备联网使用。  
    ZigBee规范依据802.15.4协议栈而树立,具有了强壮的设备联网功用,它支撑三种首要的自组织无线网络类型,即星型结构、网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree),特别是网状结构,具有很强的网络健壮性和体系牢靠性。 

四、Zigbee技能特色 

通讯牢靠 
体系选用了CSMA-CA的磕碰防止机制,防止了发送数据时的竞赛和抵触;选用彻底承认的数据传输机制,确保信息传输的牢靠性; 
网络的自组织、自愈才能强 
zigbee的自组织功用:无需人工干预,网络节点能感知其他节点的存在,并确认衔接联系,组成结构化的网络;  
zigbee自愈功用:添加、删去或移动节点,节点发作毛病等等,网络都能够自我修正无需人工干预,确保整个体系依然能正常作业。 
本钱低价 
设备的杂乱程度低,且Zigbee协议是免专利费的,这些能够有用地下降设备本钱;Zigbee的作业频段灵敏,为免执照频段的2.4GHz,便是没有使用费的无线通讯。 
网络容量大 
一个ZigBee网络能够包容最多254个从设备和一个主设备,一个区域内能够一起存在200多个ZigBee网络。 

五、结合ZigBee和GPRS技能的无线传感器网络处理方案 
本文提出的无线传感器网络是依据Zigbee并选用GPRS进行数据通讯传感器网络,它是由很多的无线传感器节点、汇节点和GPRS数据传输模块组成的散布式体系。依据簇(Cluster)的分层结构具有天然的散布式处理才能,簇头便是散布式处理中心即本文无线传感器网络的一个汇节点,每个簇成员(传感器节点)都把数据传给簇头,数据交融后直接传给GPRS数据传输。中心操控中心通过GPRS网络与多个汇节点衔接,汇节点和传感器节点之间通过Zigbee技能完成无线的信息交流,带有射频收发器的无线传感器节点担任对数据的感知和处理并传送给汇节点;操控中心通过GPRS网络获取收集到的相关信息,完成对现场的有用操控和办理。  

关于一个完好的传感器节点,需求具有小尺度、低功耗、适应性强的特色,Zigbee设备为低功耗设备,其发射输出0dbm~3.6dbm,通讯间隔为30米~70米,通过PA扩大,通讯间隔可到达1000米左右,具有能量检测和链路质量指示,依据这些检测成果,设备可主动调整设备的发射功率,在确保通讯链路质量的条件下,最小地耗费设备能量,本文提出的无线传感器网络其节点在睡觉状况时,功耗电流约为30uA。在传感器网络数据通讯时,Zigbee树立一次衔接的时刻约为20ms,这样短的衔接时刻能够大大削减传感器节点上报给汇节点数据磕碰的概率。在网络安全方面,无线传感器网络在Zigbee技能上,选用了密钥长度为128位的加密算法,对所传输的数据信息进行加密处理。  

散布在传感器网络中的汇节点首要用于接纳传感器节点的数据上报,并将其进行交融处理,传给GPRS网络传递给中心信息操控中心。Zigbee汇节点在此传感器网络中充任的是传感器节点和GPRS网络之间的网关。 


六、ZIGBEE产品使用场合 
带负载办理功用的主动抄表(AMR)体系; 
油气出产遥测遥控通讯体系; 
监控照明、HVAC和写字楼安全。 
农田耕耘、环境监测及其它区域进行工业监控通讯; 
工业制作、进程操控遥测遥控; 
对病患、设备及设备进行医疗和健康监控; 
家庭监控、HVAC、安防报警体系运用; 
有源RFID使用,例如电池供电标签,它可用于产品运送、产品盯梢、存储较大物品和产业办理; 
军事使用,包含战场监督和机器人操控; 
轿车使用,合作传感器网络陈述轿车一切体系的状况。 

七、顺舟科技SZ02-ZIGBEE无线网络数传模块 
SZ02-ZIGBEE无线通讯模块是加强型的ZIGBEE模块,具有通讯间隔远、抗干扰才能强、组网灵敏等长处和特性;可完成一点对多点及多点对多点之间的设备间数据的通明传输;可组MESH型的网状网络结构。 

集成简略:RS232/485数据通明传输; 
通讯牢靠:强壮的网络检测和自恢复功用; 
网络规划:超大规划网络组网才能; 
超远间隔:传输达2公里; 
产品类型:独立设备和嵌入式小模块。



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