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ZigBee频带及自组织网络通信方式

2021.08.19

在当前的物联网网络层组网技术研究中,主要技术路线有两条:一 条是基于ZigBee联盟的ZigBee路由协议(基于Ad-hoc路由),进行传感器结点或者其他智能物体的互联:另一条是IPSO联盟倡导的,通过IP实现传感器结点或者其他智能物体的互联。

网络通信
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但是,不同国家或地区所采用的ZigBee频带有所不同:①868MHz频带,传输速率为20kbps适用于欧洲:②915 MHz频带,传输速率为40kbps,适用于美国:③2.4 GHz频带,传输速率为250kbps,全球通用。由于此3个频带的物理层不相同,其各自信道的带宽也不同,分别为0.6MHz、2MHz和5MHz,且分别有1个、10 个和16个信道。

不同频带的扩频和调制方式也有区别。虽然各频带都使用了直接序列扩频(DSSS)方式,但从比特到码片的变换方式却有较大差别。调制方式虽然采用的都是调相技术,但868 MHz和915MHz频带采用的是BPSK,而2.4GHz频带采用的是OQPSK。

在发射功率为0 dBm的情况下,蓝牙的作用范围通常为10m。而基于IEEE 802.15.4 的ZigBee在室内的作用距离通常能达到30~50 m,在室外且障碍物少的情况下,其作用距离甚至可以达到100m。因此,ZigBee 可归为低速率的短距离无线通信技术。

ZigBee. 技术采用自组织网络。例如,当一队伞兵空降后,每人持有一个ZigBee网络模块终端降落到地面后,只要他们彼此间在网络模块的通信范围之内,通过彼此自动寻找,很快就可以形成一个互联互通的 ZigBee网络。由于人员的移动,彼此间的联络状态会发生变化。然而网络模块可以通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新,这就是自组织网络的通信机制。

1)ZigBee采用自组织网络通信

网状网通信的实质是多通道通信。在实际工业现场,由于各种原因,往往并不能保证每一条无线通道都能够始终畅通,就像城市的街道一样,可能由于车祸或道路维修等,使得某条道路的交通出现暂时中断,此时由于有多个通道,车辆(相当于控制数据)仍然可以通过其他道路到达目的地。这一点对 于工业现场的控制非常重要。

2)自组织网络采用动态路由方式

动态路由是指网络中数据的传输路径不是预先设定的,而是在传输数据前,通过对网络当时可利用的所有路径进行搜索,分析它们的位置关系以及远近情况,然后选择其中的一条路径进行数据传输。在网络管理App中,路径选择采用"梯度法",即先选择路径最近的一条通道进行传输,若传不通,再使用另外一条稍远一点的通道进行传输, 以此类推,直到数据送达目的地为止。在实际的工业现场,预先确定的传输路径随时都可能发生变化,或者因各种原因路径被中断了,或者过于繁忙不能进行及时传送。动态路由结合网状拓扑结构,可以很好地解决这个问题,从而保证数据的可靠传输。


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