ZigBee頻帶及自組織網(wǎng)絡(luò)通信方式

2021.08.19

在當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層組網(wǎng)技術(shù)研究中,主要技術(shù)路線有兩條:一 條是基于ZigBee聯(lián)盟的ZigBee路由協(xié)議(基于Ad-hoc路由),進(jìn)行傳感器結(jié)點(diǎn)或者其他智能物體的互聯(lián):另一條是IPSO聯(lián)盟倡導(dǎo)的,通過IP實(shí)現(xiàn)傳感器結(jié)點(diǎn)或者其他智能物體的互聯(lián)。

網(wǎng)絡(luò)通信
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但是,不同國家或地區(qū)所采用的ZigBee頻帶有所不同:①868MHz頻帶,傳輸速率為20kbps適用于歐洲:②915 MHz頻帶,傳輸速率為40kbps,適用于美國:③2.4 GHz頻帶,傳輸速率為250kbps,全球通用。由于此3個(gè)頻帶的物理層不相同,其各自信道的帶寬也不同,分別為0.6MHz、2MHz和5MHz,且分別有1個(gè)、10 個(gè)和16個(gè)信道。

不同頻帶的擴(kuò)頻和調(diào)制方式也有區(qū)別。雖然各頻帶都使用了直接序列擴(kuò)頻(DSSS)方式,但從比特到碼片的變換方式卻有較大差別。調(diào)制方式雖然采用的都是調(diào)相技術(shù),但868 MHz和915MHz頻帶采用的是BPSK,而2.4GHz頻帶采用的是OQPSK。

在發(fā)射功率為0 dBm的情況下,藍(lán)牙的作用范圍通常為10m。而基于IEEE 802.15.4 的ZigBee在室內(nèi)的作用距離通常能達(dá)到30~50 m,在室外且障礙物少的情況下,其作用距離甚至可以達(dá)到100m。因此,ZigBee 可歸為低速率的短距離無線通信技術(shù)。

ZigBee. 技術(shù)采用自組織網(wǎng)絡(luò)。例如,當(dāng)一隊(duì)傘兵空降后,每人持有一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊終端降落到地面后,只要他們彼此間在網(wǎng)絡(luò)模塊的通信范圍之內(nèi),通過彼此自動(dòng)尋找,很快就可以形成一個(gè)互聯(lián)互通的 ZigBee網(wǎng)絡(luò)。由于人員的移動(dòng),彼此間的聯(lián)絡(luò)狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化。然而網(wǎng)絡(luò)模塊可以通過重新尋找通信對象,確定彼此間的聯(lián)絡(luò),對原有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行刷新,這就是自組織網(wǎng)絡(luò)的通信機(jī)制。

1)ZigBee采用自組織網(wǎng)絡(luò)通信

網(wǎng)狀網(wǎng)通信的實(shí)質(zhì)是多通道通信。在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場,由于各種原因,往往并不能保證每一條無線通道都能夠始終暢通,就像城市的街道一樣,可能由于車禍或道路維修等,使得某條道路的交通出現(xiàn)暫時(shí)中斷,此時(shí)由于有多個(gè)通道,車輛(相當(dāng)于控制數(shù)據(jù))仍然可以通過其他道路到達(dá)目的地。這一點(diǎn)對 于工業(yè)現(xiàn)場的控制非常重要。

2)自組織網(wǎng)絡(luò)采用動(dòng)態(tài)路由方式

動(dòng)態(tài)路由是指網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸路徑不是預(yù)先設(shè)定的,而是在傳輸數(shù)據(jù)前,通過對網(wǎng)絡(luò)當(dāng)時(shí)可利用的所有路徑進(jìn)行搜索,分析它們的位置關(guān)系以及遠(yuǎn)近情況,然后選擇其中的一條路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在網(wǎng)絡(luò)管理軟件中,路徑選擇采用"梯度法",即先選擇路徑最近的一條通道進(jìn)行傳輸,若傳不通,再使用另外一條稍遠(yuǎn)一點(diǎn)的通道進(jìn)行傳輸, 以此類推,直到數(shù)據(jù)送達(dá)目的地為止。在實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場,預(yù)先確定的傳輸路徑隨時(shí)都可能發(fā)生變化,或者因各種原因路徑被中斷了,或者過于繁忙不能進(jìn)行及時(shí)傳送。動(dòng)態(tài)路由結(jié)合網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以很好地解決這個(gè)問題,從而保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。


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