ZigBee頻帶及自組織網(wǎng)絡通信方式

2021.08.19

在當前的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層組網(wǎng)技術研究中,主要技術路線有兩條:一 條是基于ZigBee聯(lián)盟的ZigBee路由協(xié)議(基于Ad-hoc路由),進行傳感器結點或者其他智能物體的互聯(lián):另一條是IPSO聯(lián)盟倡導的,通過IP實現(xiàn)傳感器結點或者其他智能物體的互聯(lián)。

網(wǎng)絡通信
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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、10 個和16個信道。

不同頻帶的擴頻和調制方式也有區(qū)別。雖然各頻帶都使用了直接序列擴頻(DSSS)方式,但從比特到碼片的變換方式卻有較大差別。調制方式雖然采用的都是調相技術,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,藍牙的作用范圍通常為10m。而基于IEEE 802.15.4 的ZigBee在室內的作用距離通常能達到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到100m。因此,ZigBee 可歸為低速率的短距離無線通信技術。

ZigBee. 技術采用自組織網(wǎng)絡。例如,當一隊傘兵空降后,每人持有一個ZigBee網(wǎng)絡模塊終端降落到地面后,只要他們彼此間在網(wǎng)絡模塊的通信范圍之內,通過彼此自動尋找,很快就可以形成一個互聯(lián)互通的 ZigBee網(wǎng)絡。由于人員的移動,彼此間的聯(lián)絡狀態(tài)會發(fā)生變化。然而網(wǎng)絡模塊可以通過重新尋找通信對象,確定彼此間的聯(lián)絡,對原有網(wǎng)絡進行刷新,這就是自組織網(wǎng)絡的通信機制。

1)ZigBee采用自組織網(wǎng)絡通信

網(wǎng)狀網(wǎng)通信的實質是多通道通信。在實際工業(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)暫時中斷,此時由于有多個通道,車輛(相當于控制數(shù)據(jù))仍然可以通過其他道路到達目的地。這一點對 于工業(yè)現(xiàn)場的控制非常重要。

2)自組織網(wǎng)絡采用動態(tài)路由方式

動態(tài)路由是指網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)的傳輸路徑不是預先設定的,而是在傳輸數(shù)據(jù)前,通過對網(wǎng)絡當時可利用的所有路徑進行搜索,分析它們的位置關系以及遠近情況,然后選擇其中的一條路徑進行數(shù)據(jù)傳輸。在網(wǎng)絡管理軟件中,路徑選擇采用"梯度法",即先選擇路徑最近的一條通道進行傳輸,若傳不通,再使用另外一條稍遠一點的通道進行傳輸, 以此類推,直到數(shù)據(jù)送達目的地為止。在實際的工業(yè)現(xiàn)場,預先確定的傳輸路徑隨時都可能發(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行及時傳送。動態(tài)路由結合網(wǎng)狀拓撲結構,可以很好地解決這個問題,從而保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。


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