[发明专利]基于紫蜂协议的无线传感器网络的开发装置

说明书

技术领域

本发明是一种基于紫蜂(以下称ZigBee)协议的无线传感器网络的开发系统，主要用于对无线传感器网络的研究和开发，该设备采用嵌入式硬件平台，运行于实时操作系统，设备之间采用无线的方式进行连接和通信，属于无线传感领域。

背景技术

早在上世纪70年代，就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形，我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步，传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力，并通过与传感控制器的相联，组成了有信息综合和处理能力的传感器网络，这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始，现场总线技术开始应用于传感器网络，人们用其组建智能化传感器网络，大量多功能传感器被运用，并使用无线技术连接，无线传感器网络逐渐形成。无线传感器网络是新一代的传感器网络，结合了传感器技术、无线通信技术和嵌入式技术，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。

无线传感器网络有着十分广泛的应用前景，它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来还将在许多新兴领域体现其优越性，如家用、保健、交通等领域。我们可以大胆的预见，将来无线传感器网络将无处不在，将完全融入我们的生活。比如微型传感器网最终可能将家用电器、个人电脑和其他日常用品同互联网相连，实现远距离跟踪，家庭采用无线传感器网络负责安全调控、节电等。无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络，其应用可以涉及到人类日常生活和社会生产活动的所有领域。

Zigbee技术是一种应用于短距离范围内，低传输数据速率下的各种电子设备之间的无线通信技术。ZigBee名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来通知发现的新食物源的位置、距离和方向等信息，以此作为新一代无线通讯技术的名称。

世界上各大公司和组织普遍看好ZigBee技术及其未来的应用潜力和价值，在2003年11月，IEEE正式发布了该项技术物理层和MAC层所采用的标准协议，即IEEE 802.15.4协议标准，作为ZigBee技术的物理层和媒体接入层的标准协议；2004年12月，ZigBee联盟正式发布了该项技术标准。标准的正式发布，加速了ZigBee技术的研发工作，许多公司和生产商已经陆续地推出了自己地产品。

作为一种新兴的无线传输标准，Zigbee主要有以下一些特征：

功耗低：工作模式情况下，ZigBee技术传输速率低，传输数据量很小，因此信号的收发时间很短，由于工作时间较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式，使得ZigBee节点非常省电，ZigBee节点的电池工作时间可以长达6个月到2年左右。

数据传输可靠：ZigBee的媒体接入控制层(MAC层)采用talk-when-ready的碰撞避免机制。同时ZigBee针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都非常短。

网络容量大：ZigBee低速率、低功耗和短距离传输的特点使它非常适宜支持简单器件。一个ZigBee的网络最多包括有255个ZigBee网路节点，其中一个是主控(Master)设备，其余则是从属(Slave)设备。若是通过网络协调器(Network Coordinator)，整个网络最多可以支持超过64000个ZigBee网路节点。

兼容性：ZigBee技术与现有的控制网络标准无缝集成。通过网络协调器(Coordinator)自动建立网络，采用载波侦听/冲突检测(CSMA-CA)方式进行信道接入。为了可靠传递，还提供全握手协议。

安全性：Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，在数据传输中提供了三级安全性。第一级实际是无安全方式，对于某种应用，如果安全并不重要或者上层已经提供足够的安全保护，器件就可以选择这种方式来转移数据。对于第二级安全级别，器件可以使用接入控制清单(ACL)来防止非法器件获取数据，在这一级不采取加密措施。第三级安全级别在数据转移中采用属于高级加密标准(AES)的对称密码。

实现成本低：模块的初始成本估计在6美元左右，很快就能降到1.5-2.5美元，且某些Zigbee协议是免费的。

但由于ZigBee是一项全新的技术，国内的高校、公司和研究所对其的开发研究尚处于起步阶段。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于紫蜂(ZigBee)协议的无线传感器网络的开发系统，以方便研发人员在此系统之上做应用级的开发。

本发明采用如下技术方案：