ZigBee无线组网技术的研究与实现

霍伟明

（广东美的制冷设备有限公司 528311）

ZigBee无线组网技术的研究与实现

霍伟明

（广东美的制冷设备有限公司 528311）

无线传感器网络作为一种新型网络形式，是社会适应信息时代发展要求的技术，能够帮助人们更快地收集和获取信息。其中ZigBee技术以其自身距离短、功耗低等优势，成为无线组网的首选技术。在该项技术基础之上建立的无线组网，不仅具有较为广泛的覆盖面，且具有非常广阔的应用前景，值得我们给予更多关注。本文将ZigBee技术概念及特点入手，分析该项技术组网中的应用与实现，以期为相关领域的发展提供参考和借鉴。

ZigBee技术；无线组网；研究与实现

1 ZigBee技术概述

所谓ZigBee无线组网技术，主要是指一种网络节点容量较大、体积较小且结构简单的无线通信技术。它具有布局简单、网络自愈能力强等优势，在系统运行中，并不会因为其中某一节点的损坏而影响整个网络的性能[1]。正因如此，该项技术成为组建无线传感器网络的基础技术之一。

ZigBee技术的应用具有省电、安全性较高，且具有较短的延时性等特点。其中普通电池能够供应节点使用寿命达到6～24h，而安全性主要是技术在研发之初，为了避免竞争与冒险风险，在节点只设置了自动组网，以此来保证信息的可靠传输。20世纪以来，ZigBee技术在无线传感器网络中的应用成为一项重要革命，具有非常广阔的发展前景。现阶段，已经被应用于环境监测、医疗等多个领域当中。随着技术不断进步和完善，各类无线传感器网络产品势必会成为人们生活的一部分。因此ZigBee技术在其中的应用范围越来越广，我们只有掌握其组网的本质与内涵，才能够更好地利用技术改变我们的生活。

2 ZigBee技术在无线组网中的研究与实现

2.1 硬件设计

本文将应用两块ZigBee无线传感器节点作为网状拓扑结构的基础。由于网络具有分布广、动态特点，可以遍布于多个被检测区域当中。具体来说：①电路设计。与其他设计具有相似之处，微处理器模块作为核心，发挥承上启下的作用。本文采用的是由Atmel公司生产的AT89S52单片机，该产品具有低功耗、高性能等特点。②电源模块，主要选取TI公司生产的低压差线性稳压器，为硬件运行提供电力支持，由于该设备对噪声信号较为敏感，因此电池凭借输出噪声低、静态电流小等特点成为硬件设计的一部分[2]。③无线通信模块。本设计选择了CC2430芯片，以此来适应ZigBee技术要求，由于该芯片系统无论是性能方面、还是灵敏度方面都具有较强的优势，在实践中的应用，能够降低设计与实现成本，且能够提高通信有效性。④传感器模块设计。传感器模块主要是收集温度数据信息。应用温度传感器能够监测到温度动态变化情况，本设计采取美国DALLS半导体公司生产的传感器。

2.2 软件设计

相比较来说软件是整个组网中最为核心的部分，其设计效果好坏直接决定了系统网状日后的使用性能。建立在ZigBee技术基础之上的网络主要由网络层、应用层构成，其中物理层在系统中主要承担对微处理器的功能配置，以此来接收和发送数据信息等。MAC层与上一层相连，满足不同设备的数据帧传输。为了确保整个系统能够稳定运行，对网络的算法进行优化处理，具体来说：本设计采取一种混合路由算法，将两种不同算法整合到一起，进行优势结合，实现对信息的直接发送。ZigBee网络终端加入到网络之后，便可以进行温度采集处理，前提基础是需要利用串口助手，在相关设备上传输数据。

2.3 网络功能分析

按照上述程序完成系统设计后，整个组网具有以下功能，采集节点后能够自动建立一个网络。同时传感器节点作为路由器，需要发现采集节点，并申请加入之后，与采集节点建立相应的绑定关系，为后续运行奠定做好准备。同时，传感器节点能够定期向采集的节点发送数据信息，实现组网内部的数据信息传输和交流。

2.4 实验测试

为了了解和掌握组网设计是否具有实效性，本文将对网络进行温度测试。采集节点是网络的协调器，而传感器是网络的终端，二者具有相似之处，均为FFD设备，因此传感节点同时兼具路由器功能。在网络当中，采集节点在网络基础上，能够反映附近环境的温度值，自动搜寻网络，更快地连接到网络当中。因此本设计在一天内，对同一测试点收集了四次温度值，测试结果证明本设计具有可行性。其中节点1主要测试室内温度，而节点主要测试室外温度，对比结果如表1。

表1 不同时间测试温度值

经过测试后发现，利用ZigBee技术进行网络具有科学、合理性，无论是设计网络功耗、还是路由过程方面都能够体现独特的优势，为人们工作和学习提供了更大的便利。不可否认的是ZigBee组网技术具有一定优势，能够满足人们对组网的需求，但是毕竟是一项新型技术，在很多方面还需要进一步完善，如拓扑功能需要适当增加资金等方面的投入，对ZigBee技术存在的弊端进行改进和优化，提高该项技术的实用性能。

3 结论

根据上文所述，网线组网通信作为通信领域与科学技术融合到一定程度的产物，在工业控制、计算机应用等方面占据非常重要的地位，尤其是在低功耗、低成本的ZigBee技术的支持下，为网络组网的构建带来了新的发展契机。在实践中，结合用户需求及网络使用功能，坚持合理性原则，从软硬件两个层面入手，实现对网络组网的设计与实现，实现对组网的构建。随着科学技术的发展，我们还应进一步加强对ZigBee技术的研究，不断优化和增强技术性能，从而促使ZigBee技术在组网中的积极作用得到有效发挥。

[1]文鸣鑫，王志梁，刘新锋.基于ZigBee无线自组网技术的电能高级测控系统设计与实现[J].电力需求侧管理，2011（03）：29～32+40.

[2]陈海燕，张晨.ZigBee无线语音通信组网技术[J].哈尔滨理工大学学报，2012（04）：68～72.

TN925

A

1004-7344（2016）14-0286-01

2016-4-28