基于Zigbee技术构建家用无线网络

本文研究一种基于Zigbee技术的家用无线网络平台.分析了Zigbee网络协议，探讨了用Zigbee技术构建家用无线网络的关键问题对网络拓扑结构，网络路由算法和网络采样策略等问题进行了讨论并提出了解决方案通过构建的家用无线网络对脉搏信号进行监护实验.结果表明，基于Zigbee技术构建的家用无线网络是可行的，该无线网络在家庭监护中将有广阔的应用前景.

随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展和人们物质生活水平的提高，家居智能化的研究成为国内外的一个研究热点.与此同时，随着我国老龄化社会的加剧，通过易组织，低成本，高效率的家庭智能化网络实现长期的家庭监护，对提高人们生活质量，减少医疗费用也具有重要意义.为此，提出了基于共享控制的家庭监护系统.图1是采用共享控制的家庭智能监护系统示意图.

家庭设备信息和人体信息如脑电波、脉搏信息等通过无线网络发射，经家庭网络路由传送到互联网上的专用服务器中.家属或医院可在世界上任何地方，通过计算机调查服务器中所记录的人体活动和设备的情况.这样做不但能实时地得到当前的活动情况，通过指令控制家居中的设备，还能调查任一时段内的历史信息及变化倾向，为正确、及时进行医疗监护提出建议和措施.

以前针对智能家居研究的网络构建采用的无线方式有射频(RF)技术，IEEE802.11及蓝牙技术等.但这些技术都没有完全满足家庭网络易组织、低成本、低功耗等要求.Zigbee协议是一种基于IEEE80215.4标准的无线协议，主要应用于低通信速率，低功耗设备的组网.该通信设备支持250kbit/s的数据传输速率，可以实现l点对多点的快速组网.鉴于Zigbee无线网络的上述特点，可将其用于构建家用无线网络平台.

l、Zigbee网络协议简析

Zigbee网络协议栈采用开放系统互连模型(OSI).如图2所示.每一层都实现一部分通信功能.并向高层提供服务.IEEE802.15.4标准只定义了PHY层和数据链路层的MAC子层PHY层由射频收发器以及底层的控制模块构成MAC子层为高层访问物理信道提供点到点通信的服务接口.ZigbeeAlliance定义了网络层、应用层与安全层规范.NWK负责网络层工作，使用IEEE802.15.4MAC所提供的服务完成工作，并提供数据收发与管理服务供上层协议调用NWK之上的APS，ZDO应用框架与应用对象等都属于应用支持层(APL).APS使用NWK所提供的数据进行传输服务.

多路选择是APS的重要功能，提供上层应用程序使用网络数据传输服务的Endpoint(如同TCP/IP的socket)匹配网络地址，这样在两个通信端点间能让多个应用程序循环使用APSZDO则是整个Zigbee网络设备的控制中心，它使用NWK与APS提供的管理服务，并匹配Zigbeedeviceprofile(ZDP)规范.Zigbee网络支持3种类型拓扑结构：星形结构，网格状结构和族状结构，如图3所示.其中网格状和族状结构属于点对点的结构星形网络中，所有节点都与中心协调器通信，节点间不能直接通信而点对点网络中的节点彼此都在其辐射范围之内，任何两个设备之间都可以通信.

作者：郭世富 马树元 吴平东 陈之龙   来源：IT专家网论坛