ZigBee+LabView物联网的粮库环境监测系统设计(4)
表1.1 短距离无线通信技术性能对比表
名称 ZigBee 蓝牙 Wi-Fi NFC
最大传输速率 250Kb/s 1Mb/s 11Mb/s 400Kb/s
最大通信距离 75m 10m 100m 30m
频段 2.4Ghz 2.4Ghz 2.4Ghz 13Ghz
安全性 中 高 低 极高
复杂性 简单 复杂 非常复杂 复杂
功耗 最小 较小 大 较小
成本 低 低 高 低
由上表比较可知，ZigBee网络拥有功耗比较低、复杂性比较低、成本低、响应的速度比较快的特点。结合本设计系统和ZigBee的技术特点，本次设计选择ZigBee技术做为本系统的无线通信传输手段。
2.2.1 ZigBee简介
ZigBee是 IEEE 802.15.4 协议的代名词。根据这个协议规定的一种应用于短距离、低速率传输场合下的无线通信技术[4]。 ZigBee采用的是直接序列扩频(DSSS)技术，具有868MHz、915MHz、2．4GHz三种免费的工作频段。IEEE8020.15.4 标准定义了物理层（PHY）和介质访问层（MAC），在此基础上，ZigBee 联 盟扩展了网络层（NWKl 和应用层（APL）。ZigBee协议参照Internet的OSI(开放系统互联)模型，将整个体系结构进行分层设计。每一层通过数据和管理实体向上一层提供所需要的服务。而ZigBee具有的诸多优点，使得其在未来的无线通讯市场上具有广泛应用前景。
ZigBee技术具有如下特点:
1）低功耗：由于ZigBee的传输速率低，发射功率仅为1mW，而且采用了休眠模式，因此该设备非常节省功耗。
2）成本低：由于该模块的复杂度低，ZigBee协议开源，且所使用的频段无需付费，故成本较低。
3）时延短：通信时延和激活时延都非常短,典型的搜索设备时延为30ms，休眠激活的时延是15ms，活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制应用。
4）网络容量大：一个星型结构的ZigBee网络最多可容纳一个主节点和254个从节点，一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络，且网络组成灵活。
5）可靠：采取了避免碰撞策略，为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。若传输过程中出现问题可以重新发送。
6）安全：ZigBee提供了基于循环冗余校验（CRC）的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证，并采用了AES-128的加密算法，可灵活地确定安全属性。
2.2.2 ZigBee网络结构
ZigBee网络中分为两种功能类型的设备，三种节点类型，三种拓扑结构及两种工作模式。而数据的寻址方式有四种。[4]
（1）功能类型
ZigBee网络含全功能设备FFD和精简功能设备RFD两种功能类型的设备。全功能器件拥有完整的协议功能，在网络中可以作为协调器，路由器和普通节点。而精简功能器件旨在实现最简单的协议功能，故只能作为普通节点而存在于网络中。全功能器件可以与精简功能器件或其他全功能器件通信，而精简功能器件只能与全功能器件通信，精简功能器件之间不能直接通信。ZigBee网络要求至少有一个全功能设备作为网络协调器。
（2）节点类型