zigbee无线传感网络定位系统的研究与实现

1、ZigBee 无线传感网络研究与实现的Research and implementation of ZigBeewireless sensor network positioning system学科专业：电磁场与微波技术：白旭华指导教师：张瑞峰 副教授大学电子信息二零一二年十二月独创性本人所呈交的是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，中不包含其他人已经或撰写过的研究成果，也不包含为获得大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本作了明确的说明并表示了谢意。做的任何贡献均已在中作者签名：签字日期：年月日使用书作者完全了解大

2、学本有关保留、使用的规定。 大学 可以将特的全部或部分内容编入有关数据库进行检保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校的复印件和磁盘。索，并采用影印、缩印或扫描等向有关部门或机构送交（的在后适用本说明）作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘 要目前无线传感网络存在短、成本低及对要求高等特点，现有的在特定环境下有较好的性能，却大都不能适应无线传感网络，然而 ZigBee 技术却能够较好的满足无线传感网络的要求，本文基于此对 ZigBee网络机制进行了深入研究，设计出一种基于 ZigBee 技术的无线传感。本文的创新点和主要工作包括以下几个方面：.深入研究现有的无线算法，根据实际情况对基

3、于测距的接收信号强度指示法进行了改进，在求取路径损耗与传输距离之间的关系时依据不同的场景分别使用数值匹配法与曲线拟合法；时，室内采用三角质心算法，室外提出了双参考节点算法。.硬件平台以德州仪器公司 CC50片上系统为，并为该硬件平台配备了液晶显示屏，为用户提供了可视化的操作过程；系统软件以德州仪器公司研发的 Z-Stack 协议栈为要求。，Z-Stack 协议栈完全符合 ZigBee00的规范.软件的开发也是本文工作的重点。在深入学习 Z-Stack 协议栈的基础上，开发了基于 ZigBee 网络的软件，并以 Z-Stack 为基础实现了的数学算法与节点间通信流程，将测距标定与完整流程结合起来

4、。对在室内和室外环境下进行了大量的实际测试，测试结果表明误差可控制在 5cm 的范围内。系统能满足设计要求，： ZigBee； 测距； 无线传感网络IABSTRACTAiming at the feature of wireless sensor network localization system application environment complex with complex, short life, cost, higher requirements characteristic for positioning technology, mostly ways can not a

5、dapt to the wireless sensor network, in spite of the existing positioning technology in specific environment having better positioning performance. However, ZigBee technology can meet the requirements of wireless sensor network localization, this paper researches deeply about it, and designs a wirel

6、ess sensor network positioning system based on ZigBee technology. There are several innovation points and the main work in this article, including the following aspects:First of all, the existing wireless positioning algorithms are studied deeply. Thereis some improvement about the actual situation

7、of the received signal strengthindicator. The improved method is based depending on the scene in the strike oftransmission distance curve fitting; whenon ranging numerical matching method the relationship between path loss andit is need to locate, three horny heartpositioning algorithm and dual refe

8、rence node localization algorithm are suitable to indoor and outdoor respectively.Secondly, the hardware platform core of the positioning system is CC50 chip system developed by TI. The positioning system is also equipped with liquid crystal display (LCD). That can provide users with the visual proc

9、edure. The core of the system software is Z - Stack protocol Stack which is fully compliant with the standard of ZigBee00.Thirdly, the development of the software of the positioning system is also one of the important points in this paper. The ZigBee network-based positioning software is developed o

10、n the basis of in-depth study of Z-Stack protocol. The mathematical algorithm and node communication process are realized with the foundation of Z Stack. It is the combination of ranging calibration and the positioning process.There are a large number of practical tests about positioning system for

11、indoor and outdoor environment respectively. Test results show that the positioning system can meet the design requirements, and the positioning error can be controlled in the range of 5 cm.KEY WORDS： ZigBee; Localization; Distance-measuring; Wireless SensorNetworkII目录目录目录III.课题背景及研究内容.的背景及现状.无线传感网络

12、本文的研究内容.无线简介.5.超声波蓝牙超宽频. RFID.5 ZigBee.本文安排5. IEEE0.5.和 ZigBee 的区别和. IEEE0.5. . IEEE0.5.和 ZigBee 的区别和.9. ZigBee. ZigBee. ZigBee.5 ZigBee.6 Z-Stack的主要特点0中的设备和地址 .网络拓扑 .协议构架 .协议栈 .6.协议栈概述.6. OSAL.6. ZigBee.6. Z-Stack运行机制9组网0运行机制0III算法研究.算法研究现状.基于测距的算法.不基于测距的算法6第三章. 无线. 基于 RSSI 的改进算法9.第四章数值匹配法9曲线拟合法0三角

13、质心算法.双参考节点算法.设计.系统结构.硬件设计. ZigBee模块5.全功能设备扩展板.简化功能设备扩展板. ZigBee模块与扩展板的组合 .软件设计.系统工作流程.节点软件流程5参考节点软件流程6程序的文件组成.5第五章软件设计中需要注意的几个问题.系统测试结果与分析55.5.5.5.测试步骤5测试中需要注意的几个问题5测试场地5测试标定数据55.5.5.55.5.5.5.室外场地5室内场地5测试5室外场地5室内场地5IV5.5.统计学分析595.6 结果及分析59第六章 总结与展望66.现有工作的总结66.下一步工作展望6参考文献6和参加科研情况说明65致谢66V.课题背景及研究内容

14、.无线传感网络的背景及现状是飞速发展的，计算机技术、无线通信技术、微电子技术和传感器技术等领域取得了巨大的成就，各种电子成为人类日常生活的必需品，人们对于电子的依赖度越来越高，物联网和无线传感网络（WSN，Wireless Sensor Networks）在不断成今天应运而生，人们通过利用无线网络技术认识客观物理环境，极大地拓展了人类认识世界的能力，美国MIT把 WSN 称为 世纪十大高新技术之一-5，它改变技术评论和商业了人和大自然的交往方式，具有巨大的发展潜力，必将改变和影响我们的未来生活。无线传感网络结构如图 -。图 - 无线传感网络结构图在无线传感网络中，节点的数据才能有效的传送，实现

15、对目标的精确，只有知道节点的位置信息，到和监测，不仅仅能够对网络中的节点进行，获取位置信息，还可以提高无线传感网络的路由效率，实现网络的拓扑结构的自配置。无线能提供人们所需要的各种，所以受到了极大地关注，需求日益剧增，在无线传感网络中的作用不言而喻。无线通过接收的无终端的实际位置线信号的各种参量获取，经过适当的算法最终确定信息，无线受气候天气环境的影响较小，给人们提供诸如位置和方向之类的服务。随着科技的进步，无线不仅仅能保证人们的交通安全，为人们的出行提供大量的导航信息，也是军事活动所必要的之一，利用其导航功能提供。在现代，越来越受到人们的重视，其应用涉及众多领域，如车辆在行驶过程中的导航、交

16、通管控、的精确与导航、机制能够飞行物的监测与测量大地数据、全球最为熟知的、移动通信、搜索救助等，无线传感网络通过险情的预报、森林、进行环境监测、管道泄露检测等。（GPS, Global Position System）是现在最为成，也是人们，最初主要应用于军事领域，利用 GPS 收集各种军事情报，监测各国的核设施，为其海陆空提供导航服务，现在，我们通过或者其它 GPS终端就能进行实时，且精度较高，能力强，但 GPS 并不适用于无线传感器网络，因为 GPS成本高，其视距传精度大多不能满足其要求6-。GPS输不适合各种复杂环境，而且系统模型和导航仪见图 -。图 - GPS模型和导航仪目前，发展迅速

17、，出现了很多新兴的，比如应用超声波、红外线、蓝牙、RFID、UWB、 ZigBee 等技术进行。无线传感网络由于大多应用于复杂环境，能量受到了限制，对提出了较高的要求，其需具有精度高、自组织性、成本低、低能耗、高效率、分布式计算、鲁棒性、适应能力强等特征，现有的在各自的特定环境下有较好的性能，却大都不能很好地适应无线传感网络的要求，ZigBee 技术脱颖而出，其所具备的技术优势正好满足了无线传感网络的需求。本基于此背景，将对 ZigBee机制进行深入研究。.本文的研究内容本文在对比各种的基础上，基于 ZigBee 技术的众多优点和无线传感网络的特点，设计并实现了一种 ZigBee 无线传感网络

18、。本文主要包算法，结合括算法研究、硬件设计和软件设计三大内容。通过研究各种三角质心算法，对接收信号指示强度算法进行了一定的改进，该测距算法测在不同场景下分别选择使用数值匹配法与曲线拟合法对所测量数据进行拟合。系统硬件平台以德州仪器公司 CC50片上系统为，设计出网络中的信标节点和未知节点的，并且配有液晶显示屏，提供可视化的操作过程。系统软件以 Z-Stack协议栈为将测距标定与完整流程结合起来。.无线简介.超声波超声波是指频率为 0HKz 以上的声波，这种声波频率大于人耳听觉频率的上限，故名超声波，超声波不属于电磁波，而是一种机械波，能够在在气体、液体、固体中，在空气中约以 0m/s 的速度，

19、超声波具有较好的方向性，穿透能力较强，目前广泛应用于测距和，其原理和电磁波相似，超声波的速度与电磁波相比要小好几个数量级，方向性强，强度容易控制，时间便于检测，因此使用超声波易于实现测距和，超声波主要通过利用声速测物体与超声波之间的传输时间，然后利用时间计算出距离，最后使用三角的方法确定目标的位置坐标，实现，是一种非接触式的定位方法，它应用于很多中，其精度主要取决于所测介质中的传输时间和速度，超声波的入射角对精度影响也比较大。由于超声波在空气中时的衰减较大，距离距离短，只适用于近距离，目前已经在实际中得到了广，超声波泛的应用，可用于室内移动物体的精度高。.蓝牙蓝牙是一种开放的短距离无线通信技术

20、标准，最早于 99 年由爱立信公司提出，99 年，爱立信公司开始与其它厂商开发该项技术，99 年，由爱立信、诺基亚、IBM、东芝及 Intel推出了一项新的无线通信技术，即蓝牙技术。蓝牙技术(Bluetooth SIG，Bluetooth Special Interest Group)最初由爱立信、IBM、英特尔、微软、摩托罗拉、诺基亚和东芝组建，006 年 0 月 日， 联想取代 IBM 的 Bluetooth SIG 成员位置，现在 Bluetooth SIG 的成员已经达到6000 多家，其主要致力于推动蓝牙技术的发展，制定近距离移动通信设备的无线标准。蓝牙的数据传输频率为用的 .GHz

21、频段，传输速率为 -Mb/s，通信距离为 0m 左右，通过使用功率放大器，其通信距离可达到 00m，使用IEEE0.5协议，蓝牙是一种近距离连接技术，能够快速的连接周边的设备，进行灵活安全、低功耗、快捷的数据传输，蓝牙技术已被广泛地应用在无线通信9。具有潜在的优的各个领域，如个人通讯设备，无线网络通信和各种传输系统由于移动设备对蓝牙技术的广泛支持,利用蓝牙技术进行势，尽管如此，在冗杂的环境中，蓝牙的稳定性会因各种噪声的存在而下降，因此，蓝牙并没有受到广泛的重视。现已开发出一种基于接收信号的强度指标(RSSI)的多天线蓝牙移动 AP，通过测量 RSSI 值建立模型，最后进行。.超宽频超宽频技术（

22、UWB, Ultra Wideband）属于无载波通信技术，其频带较宽，数据传输时使用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲，是近距离无线通信的主要技术之一，其发展十分迅速，美国通信委员会（FCC）把超宽频技术定义为中心频率高于.5G Hz，具有很高的带宽比相对带宽大于0%，绝对带宽大于500M，早期的 UWB 技术主要用于军事领域，大部分研究集中在系统、超宽频通信以及高精度的，与其它通信方式相比，UWB 具有以下特点：、采用无载波方式，收发电路简单；、抗和干扰性强；、传输速度快，可达到 500MG bps，远远高于蓝牙和 WIFI；、带宽极宽，与窄带通信系统互不干扰；5、有很强的穿透能力；6、精度较

23、高；、性好；、功耗低，由于 UWB不使用载波，只脉冲，所以功耗很低，仅为 mW，极大地延长了通信系统的使用，由于功耗低，所以电磁辐射小，进一步增加了它的应用范围。超宽频由于精度较高，且超宽频技术使用冲激脉冲，因此具有很高的精度，一般能达到厘米级，并且很容易将和通信结合，加上其较高的穿透能力，很适宜室内和室外的精确，较 GPS精度高，成本低廉，已经投入使用0 。目前，基于 UWB 传感器的. RFID射频识别技术（RFID，Radio Frequency IDentification）一种无线通信技术，也被称之为电子、无线射频识别，射频识别系统与目标之间通过无线电信号，无需接触即可进行数据通信

24、。RFID 技术具有以下特点：、具有非接触性，易于实现自动化；、方便快捷:数据的可以直接透过外包装来进行；、信息处理速度快:在阅读器的磁场范围内，阅读器能够同时处理多个，即时中的信息，实现批处理；、数据容量大；5、数据可动态更改；6、安全性性高:可以嵌入或附着在各种各样的物体上，且数据通信时能够设置安全高；、动态实时通信。进行保护，安全性以上突出的优点，致使人们对 RFID 技术的研究逐年增多，推动力 RFID 产业的迅速发展。目前 RFID 技术应用广泛，如物流、交通、仓储管理、和工业生产、等要求非接触和交换的领域。.5 ZigBee随着无线传感网络的深入研究，低速率、近距离的无线通信技术得

25、到了快速的发展，ZigBee 技术应运而生。ZigBee 技术是一种近距离无线通信技术，由于传输速率低具有成本低、功耗小、安全性高等独特的技术优点，所以被认为是WSN 理想通信技术选择之一。随着人们对 ZigBee 技术深入研究，ZigBee制定了 ZigBee 通信协议，使得是得 ZigBee 的发展更加迅速，在无线传感网络中的应用越来越广泛。ZigBee 技术可广泛应用于各种环境下的服务，其拥有自己通信协议和规范，并能够通过无线传感网络来实现功能，且无线传感器间的通信效率高、耗能低、一。长，易于节约成本，其突出的优点使其成为无线的主流技术之.本文安排本文首先介绍了 ZigBee 技术的基础

26、知识，然后通过对无线进行了研究和改进，设计出一种基于 ZigBee 技术的无线传感网络进行了实验验证。具体结构安排如下：第一章：阐述本文的课题背景，简要介绍了各种无线主要研究内容和结构。的算法，并，以及的5第二章：简要介绍了 ZigBee 发展过程以及技术特点，对 IEEE0.5./ZigBee的关系进行了阐述，从无线传感网络角度分析了 ZigBee 技术的优势所在，并对ZigBee 协议规范进行了介绍。第三章：深入研究现有的无线算法，根据实际情况对基于测距的接收信号强度指示法进行了改进，在求取路径损耗与传输距离之间的关系时依据不同的场景分别使用数值匹配法与曲线拟合法；时，室内采用三角质心算法

27、，室外提出了双参考节点算法。第四章：对系统的总体结构，以及硬/软件的设计做了详细的介绍。第五章：建立测试环境，通过对行分析误差。的测试，验证系统的可行性，并进第六章：对本进行总结，针对系统存在的不足提出系了改进意见，并指明今后课题的研究方向。6. IEEE0.5.和ZigBee 的区别和. IEEE0.5.短距离无线网络主要分为无线局域网（ WLAN, Wireless Local Area Networks）和无线个域网（WPAN, Wireless Personal Area Network）两大类，其中无线局域网能够通过设备方便快捷的接入有线局域网（LAN, Wired Local Ar

28、ea Networks），它是有线局域网的延伸，无线个域网是指在设备半径小于 0m 的空间范围内，对特定的用户提供高效、节能的网络服务，能够有效地解决“最后的几米电缆”的实际问题。按照传输速率可将无线个域网又分为三类：高速无线个域网（HR-WPAN，High-Rate WPAN）、中速无线个域网（MR-WPAN，Medium-Rate WPAN）、低速无线个域网（LRWPAN，Low-Rate WPAN）。无线个域网对应的通信协议见表- 。表 - 无线个域网对应的通信协议为了规范 WPAN 技术，成立了 WPAN 标准化工作组织，称为 IEEE0.5工作组，他是一个制定短距离无线通信标准的专门

29、组织，到目前为止，已经制定了大量的行业标准， 如 HR-WPAN 标准 IEEE0.5. 超宽带（ UWB ）、MR-WPAN 标准 IEEE0.5. 蓝牙（ Bluetooth ） 以及 LR-WPAN 标准 IEEE0.5.。IEEE0.5.标准研究始于 00 年，美国电气与电子工程师（IEEE,Institute of Electrical and Electronic Engineers）将低速无线个域网的 IEEE 标准定为 IEEE0.5.，IEEE0.5.致力于简单灵活的 LR-WPAN 协议，构建一种设备节点布置简易、数据传输可靠性高、运营成本极低、功耗极小的短距离无线通信网络

30、，00 年上半年，美国电气与电子工程师宣布低功耗、低速率无线网络通信协议 IEEE 0.5.正式问世，该协议主要制定了低速无线个域网中设备之间的通信协议和接口，定义了 LR-WPAN 的物理层和 MAC 层的标准，可以协议规范了移动设备之间低速传输的标准 。说 EEE 0.5.WPAN通信协议WPAN通信协议WPAN通信协议HR-WPAN0.5.MR-WPANBlue-ToothLRWPAN0.5.表 - IEEE 0.5.应用系统的主要特点IEEE 0.5.的物理层是无线传感网络的通信基础，定义了 MAC 子层和无线信道之间的接口，主要提供物理层管理和数据服务，IEEE 0.5.的 MAC

31、层主要用来处理来自物理层的有效连接等任务。IEEE 0.5.，此外，完成信标的同步，提供 MAC 实体间的应用系统的一些主要特点见表 -。从表中可见，LR-WPAN 具有以下特点和功能：l 支持 50Kbps、0Kbps、0Kbps 三种速率。l 低功耗。l 定义了 个信道：.GHZ 频段，6 个信道；95MHz 频段，0 个信道；6MHz频段 个信道。此外 LR-WPAN 还具有以下功能：l 以 CSMA-CA 机制。l 协议完善，保证数据传输的可靠性。处理网络应用程序数据表示主机间通信端到端连接网络寻址连接介质控制比特数据传输图 - OSI 参考模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层

32、物理层复杂性较低通信时延约为 5 ms目的数据通信功耗约为 5µw频段及信道数6MHz95MHz0.G Hz6MAC 的控制方式星形网络、对等网络网络支持节点数6556寻址方式6bit IEEE 地址bit 网络地址连接层结构开放式温度-05传输范围室内：0m速率 50kbit/s室外：0-5m 速率 0kbit/s 00m速率 0kbit/s应用传感器、玩具、控制领域ZigBee协议定义的ZigBee无线网络IEEE 0.5.标准定义的图 - ZigBee 协议结构示意图. IEEE0.5.和ZigBee 的区别和中， ZigBee 技术有着举足轻重的地位。在低速率无线传感器网络的

33、大“ZigBee”一词由“Zig”和“Bee”两部分组成，“Zig”基于词“zigzag”，意为：之字形的线条、道路，“Bee”意为蜜蜂，合起来就是以“之”起舞的蜜蜂。“ZigBee”一词较为形象的描述了无线传感网络的通信方式，大量网络的节点间通信如同蜜蜂起舞。事实上， ZigBee 的物理层、MAC 层协议是 IEEE0.5.，它属于 LR-WPAN 范畴，ZigBee 技术是一种新兴的低功耗、短距离无线通信技术 -。ZigBee 协议在设计网络构架时也采用分层的思想，不同的层功能不同，其在设计过程中参考以太网中组织标准提出的开放式系统互联参考模型（OSI，Open System Inter

34、connect Reference Model）见图 -，ZigBee 协议参考OSI 模型，根据无线网络的特点，也采用分层的思想实现，之所以采用分层的思想是因为分层有众多的优点，单某一层出现问题时，轻易地影响其余层，只需要对该层进行修改，保护了整体网络。ZigBee 协议各层的示意图见图 -。从图 - 可见，ZigBee 协议指定的无线网络构架可分为 5 层： 应用层；应用程序支持子层；网络层； MAC 层； 物理层。9物理层（PHY）介质控制层（MAC）网络层（NWK）安全服务应用层（APL）应用程序支持子层（APS）ZigBee协议设备项目应用程序对象从图中可以看出， IEEE0 .5.

35、和 MAC 层，ZigBee 协议在 IEEE0.5.标准仅仅定义了低速无线个域网的物理层标准得的基础上对应用层、应用程序支持子层、网络层等具体数据传输规范做了定义，ZigBee 网络是 ZigBee基于 IEEE0.5.标准，加之 ZigBee 协议所定义的传输协议，构成了这一无线网络。ZigBee于 00 年 月成立，它是一个非的业界组织，最初由摩托罗拉、Invensys、三菱电气和荷兰 Philips 等组成，如今该组织发展日益壮大，现成员已经超过 00 多个，ZigBee基于 IEEE0.5.标准，进行对 ZigBee 协议中除物理层和 MAC 层之外的应用层、和应用程序支持子层的的制

36、定，测试ZigBee 设备和相关到目前为止，ZigBee的市场推广，实现不同生产商 ZigBee间的相互兼容，已经在物理层和 MAC 层的基础上，对应用层(APL) 和网络层(NWK)等具体事项进行了完整的定义，且为用户提供了大量的应用程序界面（API，Application Program Interface）函数，进而制定了完善的 ZigBee 协议9-0。. ZigBee的主要特点对于工作在.G Hz 的无线通信技术有很多种，其中最为人们熟知的是 WIFI和 Bluetooth，通过比较我们能够很快的认识各种技术的特点和优势，其对比见表 - 和图 -。表 -ZigBee、Bluetoot

37、h 以及WIFI 技术对比表设计难度功耗成本WIFI蓝牙ZigBee数据速率图 -ZigBee、bluetooth 以及 WIFI 技术对比0项目数据速率数据传输距离/ m主要应用ZigBee050kbps000无线传感网络bluetoothMbps0、无线鼠标WIFI5Mbps000、平板电脑从表 - 和图 - 中可以看出，ZigBee 技术传输速率低，能耗、设计难度以及制造成本均低于 bluetooth 和 WIFI，其低速率、低功耗、设计简单、制造成本显著特点正好满足无线传感网络的需求。此外，ZigBee 技术具有灵活的网络拓扑结构且能够实现自配置，总而言之，ZigBee 技术的特点可以

38、用以下几点来概括：（）数据传输速率低对于 Zigbee 技术而言，其工作频段有三个：.G Hz 频段、95MHz频段和6MHz ，各频段所对应的数据传输速率也不同，共同点是都属于低速率传输。在.GHz 频段，有6 个速率为50Kbps 的信道；在95MHz频段，有0 个0Kbps的信道；在 6MHz 频段，有一个 0Kbps 的信道。在实际应用中，根据功耗、成本和等因素考虑，对于不同的可以应用选择不同的速率来最高效的实现其功能。如 .GHz 频段 50Kbps 的传输速率可以满足大部分的计算机设备，游戏互联、无线操作等；对于对速率要求不高的应用，如自动控制、智能家电、遥控玩具等，使用 0Kbp

39、s 的传输速率就能极大地满足其应用的需求。（）低功耗ZigBee 网络中的节点设备按功能主要分为三类：协调器、路由器和终端节点，其中协调器和路由器相当于无线传感网络中的信标节点，主要主要负责网络的组建、维护等，在过程中要一直处于带电状态，终端节点相当于无线传感网络中未知节点，进行即可。，最终，不需要一直带电，只需使用时供电ZigBee 技术以低速率来传输数据，即使在工作模式下，其传输数据量也比较小，且数据通信时间较短，只需几微妙；待机模式下，各种 ZigBee 节点处于休眠状态，休眠时工作电流在微安级，从休眠状态激活的时间也很短，这就极大地延长了 ZigBee 的电池使用。一般情况下， Zig

40、Bee 节点用 节 5 号干电池能够工作 6 个月 年的时间，如果使用高性能电池使用时间更长，能达到 0年之久，在实际应用中可以根据具体情况而定 。（）低成本ZigBee 协议栈与其它无线传输协议相比较为简单，所以一定程度上降低了通信设备的要求，ZigBee 技术可以采用 -bit MCU，使得器件成本大幅度降低。目前德州仪器推出兼容 ZigBee00 的 SoCCC50，价格仅为 0 元左右，其电路也较为简单，外界电容构成滤波电路以及天线就可以组成网络节点，再加之 ZigBee 协议不需要支付专利费，可以为商家节约大量成本。（）时延短ZigBee 协议通信时延，激活延时都非常短，一般都在 5

41、ms0ms 之间，所以 ZigBee 技术适用于时延短，需要实时通信的无线控制领域 。（5）免无线通信频段ZigBee 协议基于 IEEE0.5.和 .GHz ，其中，.GHz 频段为标准，所以其工作频段在 6 MHz、95MHz用的工业科学医疗频段 (ISM ，IndustrialScientific Medical Band)，可以任意使用，不需要申请， 6MHz 频段在欧洲可以免使用，95MHz 频段美国可以免使用，但在中国 95MHz 频段为保留频段。也就是说，不管在哪，ZigBee 设备都可以使用 ISM 频段而不受限制。（6）多种组网方式ZigBee 有多种组网方式，可通过协调器节

42、点、路由节点和终端节点组成星型状、数簇型状、对等型等多种组网方式。ZigBee 组网方式较为灵活，其网络拓扑结构能够根据需要通过改变各种节点的位置等方式进行改变。（）近距离通信由于 ZigBee 设备的小，加之信号在空间中的衰减，大量实验证明，ZigBee 节点的通信半径在 000m ，基本上能够满足普通家庭和日常办公需要， 当 ZigBee 设备发射前端加上功率放大器后，发射信号变强，节点的通信半径可达到 km 甚至更远；在无线传感网络中，ZigBee 节点通过友邻节点间的通信， 形成了一个通信网，ZigBee 节点在通信中能够起到中继的作用，进而大大的增加了 ZigBee 的实际通信距离。

43、（）高可靠性对于无线通信而言，由于天气、等因素，数据传输过程中有较多的干扰和不确定性，使得通信存在一定得不可靠性，ZigBee在定义 ZigBee 协议时，已经考虑到数据在空间传输过程中的各种干扰和不确定因素，采用了各种措施来提高其可靠性，MAC 层采用 CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access withCollision Detection）技术来解决数据问题，物理层不仅兼容 IEEE0.5协议而且使用 DSSS 以及OQPSK 技术，使用 6bit 循环冗余来保证数据的正确性，同时，采用防碰撞机制，设置时隙给特定的通信业务，进一步避免数据通信中的。为了保证数据传输的正确定，使用应答的数据传输方式，如果数据没有传送成功会自动重发。（9）大容量网络协调器、路由器、和终端为 ZigBee 网络中的三大节点，ZigBee 网络由这三种节点组成，如果不使用网络，一个 ZigBee 网络中最多能够容纳 55 个节点，其中协调器为主节点，其余为子节点，通过使用网络协调器，整个 ZigBee 网络的可支持节点数可达 65000 个，网络规模相当可观，加之各协调器之间可以相互通信，使得网络的功能进一步加强，基本上能够满足无线传感网络的