ZigBee网络CSMA/CA协议及典型网络拓扑性能仿真分析

ZigBee网络在未来物联网行业尤其是智慧城市的建设中将得到广泛的应用。CSMA/CA协议用于节点间数据传输时的信道争用机制,利用ACK信号来避免冲突的发生。介绍了ZigBee网络技术特点,阐述了IEEE802.11MAC层的点协调功能PCF和分布协调功能DCF,分析了CSMA/CA协议尽量避免碰撞的机制和MAC层成帧效率。基于OPNET仿真平台,搭建了星型、簇型和网状型三种典型ZigBee网络拓扑,设置了仿真场景和节点属性,分析了不同拓扑结构、不同节点数对网络吞吐量的影响。结果表明,三种典型网络拓扑中,网状型网络的吞吐量明显高于其它两种网络,但无论哪种网络,其吞吐量都随着节点数的增多而呈下降趋势。因此,在ZigBee网络的实际应用中,需综合考虑网络布设的拓扑结构和合适的节点数,提高ZigBee网络的通信效率。

基于ZigBee协议的矿工体温无线监测系统

针对新冠病毒防疫的基本要求以及矿工的生命健康,设计了一种基于ZigBee技术的便携式体温无线检测系统。首先,由体温传感器、CC2530单片机(MCU)以及OLED显示屏组成的终端设备,对矿工的体温数据分别进行采集、处理和显示。其次,该系统通过CC2530 MCU组建的Mesh网络将处理后的数据经路由节点传输至协调器。最后,协调器汇聚所有终端设备的数据通过WiFi模块上传至OneNET进行记录和显示。通过该系统对矿工的体温进行实时监测,从而起到早发现、早隔离、早治疗的目的。实验结果表明:该系统可以较为准确地测量出矿工的体温数据,并且实时上传至云端服务器进行统计显示,具有一定的实用价值和现实意义。

基于USB PD 3.0协议的新型双相标记解码电路设计与验证

文章提出一种基于USB PD 3.0协议的新型双相标记解码电路设计并给予验证。通过状态机控制计数器的起始与停止,实现单个数据周期突变25%以内的解码结果的预测和产生;通过有限长单位冲激响应滤波器计算得到解码阈值,支持对周期在增减7.13%范围内变化的、连续13个数据的解码,增大解码范围;增加完善的错误检测机制,提高电路的安全性;增加门控,空闲时关闭解码电路,节约能耗。在Synopsys公司的DC开发平台下,对电路进行仿真验证,结果表明相较参考文献中的解码电路,该文的电路结构更简单,解码准确性更高,电路面积更小,功耗更低,解码的安全性更高。

基于ZigBee点对点通信的智慧路灯局域网设计

为解决路灯联网时采用NB-IoT方式联网成本高、采用ZigBee协议栈方式联网安装施工过程繁琐的问题,设计了一种成本低、安装简便、通信可靠的智慧路灯局域网。在通信标准IEEE802.15.4的基础上,利用ZigBee技术的点对点通信,针对路灯的使用情况设计了局域网组网协议。该局域网包含一个协调器和多达数千个网络节点。所有节点功能完全一致,可任意互换位置。试验表明,该局域网适用于智慧路灯监控系统,且通信可靠,比ZigBee协议栈的Mesh网络更易安装施工。

基于Zigbee无线传感网的量子通信路由协议的研究

该文将无线传感网Zigbee技术与量子通信结合,在ZBR(ZigBee Routing)路由算法基础上,提出针对量子通信改进的QZBR(Quantum-ZigBee Routing)协议,阐述了实现量子信道建立和量子信息传输的具体过程。QZBR改进协议在路由选择中融入了量子纠缠粒子对数的度量,采用反向同步法在路由发现后进行反向路由建立时同步建立量子信道,达到提高效率、减少控制消息数量和缩减量子信道建立时间的目的。

基于ZigBee无线传感网络的智能家居监控系统的设计研究

伴随着网络通信技术和物联网技术的联合发展,极大地满足了人们对智能家居系统的开发要求。针对现有的智能家居监控系统架构过于简单,且软硬件配置落后,功能单一,没有远程智能终端及维护困难且扩展性差的问题。该文提出了经由ZigBee3.0协议的云模组设计将无线传感器网络引入智能家居监控系统研发中,经过信息处理和决策,能够对家中相关设备进行远程用户、家庭网关之间信息交互,远程用户能够查询、控制、注销操作,从而实现远程统一监控和集中监控协同模式,其实践具有一定现实意义。

基于ZigBee网状网络的分簇路由协议

ZigBee是一种短距离、低速率无线网络通信技术,ZigBee网状网的路由是建立在AODV协议基础上的。采取一种有效的路由协议并能减少路由的负载对于整个网络的负荷的减小非常关键。在ZigBee网状网的基础上,对AODV路由协议进行改进,提出一种新型的分簇路由协议AODV_Cluster,把整个ZigBee网络分成多个簇,一个簇的标签是根据簇首的短地址来实现的,而且同一个簇内的路由信息共享。仿真结果表明,协议既保持了AODV的优点,又提高了网络的可扩展性能,特别是在网络的节点数较多时,性能明显优于AODV。

基于ZigBee自组网Mesh网络的智慧路灯系统设计

针对ZigBee技术在智慧路灯系统中的应用问题,阐述了ZigBee的网络架构,剖析了星型、树型与网状结构在组网方面的优缺点,同时提出了基于ZigBee自组网的智慧路灯系统的总体架构,设计了核心模块电路结构。智慧路灯系统主要是对路灯地理位置信息、路灯灯光调节、工作状态监测、远程调控、路灯基础结构信息以及智慧路灯运营维护信息等资产进行管理。为测试硬件性能提供软件服务,提出软件设计思路与程序流程图。通过搭建ZigBee无线自组网络实验平台对智慧路灯的终端节点进行组网测试,采用网状拓扑组网,利用系统中的三种节点功能可以实现无线自组织局域网的基本特点。当节点网络中发生问题后,节点之间可以重新寻找能够通过的路由路径,并同时对数据实现传送,从而保证了系统中网络通信的安全性,也增强了网络系统的可靠性和抗干扰力。实验结果表明,文中所设计的ZigBee无线通信模块进行Mesh组网后,5 h后网络依旧稳定,通信数据传输流畅,丢包率降低约0.15%。

基于ZigBee协议的温室环境无线测控系统

温室环境结合了房屋建筑结构、机电一体化工程及生物技术等。随着无线传感器网络技术的发展,把该技术应用到温室环境测控系统是当前可控环境农业研究的热点问题之一。介绍了一个基于ZigBee传输协议的温室环境无线测控系统的设计和实现,并应用到实验温室,给出了温湿度控制效果图,从曲线上可以看出控制效果比较满意。

ZigBee无线通信协议实现技术的研究

随着无线通信技术地迅速发展,新的技术不断出现。当前新兴的ZigBee技术具有很好的应用前景。针对ZigBee无线通信协议的实现进行了全面地剖析和研究,给出了网络层协议实现技术的细节,以便支持其实现软件地开发。

ZigBee网络的路由协议研究

ZigBee网络是基于IEEE 802.15.4标准的一种支持拓扑变化、节点移动的新型无线个域网,拥有强大的组网能力。ZigBee网络的特点使得其网络路由算法比Wi-Fi、蓝牙等其他短距离无线网络复杂。文章对适用于ZigBee网络的路由协议进行了研究分析,对比了各种路由算法的优缺点,并给出了相应的改进方案,以提高ZigBee网路的利用率;最后给出了一种适合于公交系统的ZigBee网络路由方案。

Zigbee协议星形组网实验的设计与实现

介绍了Zigbee网络结构、网络节点组成、软件模块、环境参数温度数值的实际测试,在无线网络应用开发方面作了一些有益的尝试。

ZigBee协议网络层的研究与实现

在深入研究ZigBee协议网络层工作机制的基础上,提出其网络层实现方案,并在硬件平台上构建了国内外都具有领先技术优势的ZigBee无线个域网。

基于Z-Stack协议栈的ZigBee网络节能算法的研究

ZigBee技术是实现无线传感器网络的重要技术手段之一,其中,Z-Stack协议栈是TI公司推出的一种实现ZigBee技术的软件架构,已被广泛使用。以CC2530为硬件平台,Z-Stack协议栈为软件平台,通过对Z-Stack协议栈的分析研究,指出了现有的Z-Stack协议栈在实际应用条件下存在的功耗问题,提出了相应的节能算法:针对终端节点的功率优化调节算法和针对路由器节点的低功耗算法,并通过实验进行验证。实验结果表明,与原始的Z-Stack协议相比,本文提出的基于Z-Stack协议栈的节能算法可以有效地减少节点在工作过程中的能耗,从而提高网络的整体寿命。

ZigBee网络层协议的分析与设计

目前,国内对ZigBee无线传感器网络的研究主要是以ZigBee技术应用为主,尚没有对外公布的协议栈,基本上是在某些公司提供的底层协议API接口基础之上实现开发。在深入分析ZigBee协议架构的基础之上,重点对ZigBee网络层协议的设计作了详细阐述。

基于ZigBee的低功耗无线传感器网络改进协议

如何降低无线传感器网络(WSNs)节点的能耗来延长网络寿命是非常重要的,无线网路的性能主要取决于MAC协议,若要降低节点能耗,合理的设计与改进MAC协议就成为一个关键性问题。主要介绍了无线传感器网络中的ZigBee技术发展与应用,针对相关能耗问题,将延迟测量时间同步(DMTS)算法融入到ZigBee网络中,同时引入了基于S-MAC协议机制的周期性侦听/睡眠、碰撞避免等措施对协议进行改进,通过仿真与基本协议进行比较。仿真结果表明:改进的协议能够有效降低网络节点能耗。

基于ZigBee精简协议的无线数据采集系统

针对传统采用人工采集或预先布线有线方式采集数据的局限性,设计了一种基于ZigBee的无线数据采集系统,并对系统的硬件和软件进行了详细的分析和设计。无线传输节点主要采用了TI公司CC2430芯片和温度、光照传感器模块,移植了ZigBee精简协议栈代码,并编写了应用层代码和相关驱动程序。研究结果表明,该系统的实施减少了人员工作量,且无需布线,保证了数据实时传输的有效性,可以在高温、高压、高空、高危险等某些特定环境中进行环境监测工作。

基于ZigBee与WiFi的植物工厂环境数据采集系统设计

随着信息技术高速发展和物联网技术在农业农村的普及应用,数字农业设备的研发逐渐成为农业信息化产业关注的热门研究领域。在此背景下,文章设计了一种基于农业物联网的植物工厂环境精准采集系统。文章阐述了以ZigBee-WiFi模块为核心的系统功能总体结构,阐述了以CC2530和ESP8266为核心元件的硬件系统结构,阐述了Z-stack协议栈和OneNET平台的设计结构。经过调试与运行,本文设计的系统能够准确地、实时地采集植物工厂的环境参数数据。

基于ZigBee协议WSN在智能家居中的控制实现

为改善无线节点失效而影响信息采集问题,提出了一种基于ZigBee协议的无线传感器网络在智能家居中的控制与实现方案,该方案采用低功耗ARM11处理器为核心,利用内嵌协议栈模块为网络的数据出口,以嵌入式Web服务器为网关,利用ZigBee协议进行全网无线搭建,对信息的采集、分析、处理、控制。通过实验验证表明,对节点失效检测率达到80%,在温度检测方面误差为0.05℃,增强家居生活的安全性,实现了无线传感器网络在家居生活智能化的管理。

基于ZigBee协议的环境检测系统开发

针对复杂环境温湿度测量布设线缆复杂的问题,提出一种基于ZigBee协议的无线传感器网络的解决方案。该方案利用JN5139-Z01-M01模块作为测量单元的芯片,使用盛世瑞恩公司的SHT15传感器对环境温湿度进行测量,将测量数据传送到以JN5139-Z01-M02为芯片的网络协调器中。网络协调器将数据传送到上位机,实现了温湿度的监测以及实验数据的存储。同时,利用Visual C++6.0开发出了上位机数据处理软件,可随时监测传感器网络中的各个测量单元的运行状况,以便及时作出相应的调整。实验结果证明,该系统运行良好,能在强干扰环境下准确测量出环境中的温湿度。与传统的有线测量方式相比,很好地解决了通信和测量的便捷性问题。