基于ZigBee技术的无线传感网系统在环境监测中的应用技术--组网技术研究(3)
3.要求数据传输可性高，安全性高;
4.节点体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块;
5.电池供电;
6.地形复杂，监测点多，需要较大的网络覆盖;
7.现有移动网络的覆盖盲区;
8.使用现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统；
9.使用GPS效果差，或成本太高的局部区域移动目标的定位应用。
环境监测中传输数据量较小，工作时间长，网络容量大的特点无疑决定了ZigBee对其的适用性。
以上的林林总总无不体现出了该领域潜在的社会意义以及研究价值。
无线传感网技术又属于交叉学科，对它的认识与研究技能开阔视野，也为将来工作积累了些许理论知识。
1.3 ZigBee技术国内外研究概况
1.4 论文内容及组织结构
本文在分析了现有环境数据监测方法的基础上，提出了基于ZigBee的环境无线传感器网络技术，实现了微型化、无线化、低成本的环境监测系统。
本文的主要内容如下:
1.将无线传感器网络技术应用在环境监测中，确保环境监测系统实时性以及低成本。
2.简要介绍NS2的仿真步骤。
本文的组织结构如下:
第1章阐述了课题研究背景、意义以及ZigBee技术国内外研究概况。
第2章介绍了ZigBee协议内容、ZigBee网络各层功能以及ZigBee网络拓扑结构。
第3章在前两章分析了WSN和ZigBee特点的基础上，利用ZigBee构建环境WSN监测系统的模型。
第4章介绍组网方案以及NS2的仿真步骤。
第5章对本文的工作进行了总结，对下一步的工作重点进行了分析与展望。
2 ZigBee技术简介
ZigBee技术是一种近距离、低成本、低功耗、低数据速率的无线通信技术，
ZigBee的目标是建立一个无所不在的传感器网络(Ubiquitous Sensor Network)，主要适用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入到各种设备中，同时支持地理定位功能。
2.1 IEEE802.15.4／ZigBee协议概述
1998年3月，IEEE802.15工作组成立。这个工作组主要致力于WPAN网络的物理层(PHY)和媒体接入控制子层(MAC)的标准化工作，目标是为在个人操作空间(Personal Operating Space，POS)内相互通信的无线设备提供通信标准。POS一般是指用户附近10米左右的空间范围，在这个范围内用户可以是固定的也可以是移动的。在IEEE802.15工作组内有四个任务组(TG)，分别制定适合不同应用的标准。这些标准在传输速率、功耗和支持的服务等方面存在差异。四个任务组TGl、TG2、TG3、TG4各自制定了IEEE802．15．1标准、IEEE802．15.2标准、IEEE802.15.3标准、IEEE802.15.4标准，分别对应于蓝牙无线个人局域网标准、研究IEEE802.15.1与IEEE802.11(无线局域网标准，WEAN)的共存问题、高传输速率无线个人局域网标准以及低速无线个人局域网(Low．Rate Wireless Personal Area Network，LRWPA N)标准。
其中IEEE802.15.4标准把低成本、低功耗、低数据传输率作为重点目标，旨在为个人或者家庭范围内不同设备之间的低速互连提供统一标准。为了推出与IEEE802.15.4标准相配套的网络层及应用层的规范，ZigBee联盟制定了ZigBee规范。IEEE802.15.4标准为LR-WPAN网络制定了物理层和媒体接入控制子层协议规范；在此基础上，ZigBee联盟制定了网络层和应用层协议规范，从而形成了IEEE802.15.4/ZigBee协议。其中，应用层包含应用支持子层(Application Support Sublayer，APS)、应用架构(Application Framework，AF)，ZigBee设备对象(ZigBee Device Objects，ZDO)和厂商定义的应用对象。图2-1为IEEE802.1 5.4/ ZigBee协议结构的示意图。
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