Reti di sensori wireless e applicazioni del protocollo ZigBee

Con la graduale maturazione della tecnologia di rete e l'arrivo dell'era dei sensori wireless, negli ultimi anni la tecnologia delle reti di sensori wireless è diventata un hotspot tecnologico. L'integrazione di un protocollo di rete standardizzato nelle apparecchiature di rete può migliorare l'interconnessione tra le reti, migliorare il flusso tra le reti e aumentare l'efficienza della condivisione delle risorse. Sulla base delle caratteristiche delle reti di sensori wireless, questo articolo si concentra sull'analisi delle caratteristiche strutturali del protocollo ZigBee e sui metodi di applicazione prospettici del protocollo ZigBee per sensori wireless.

Come espansione della forma di Internet, le sue principali tecnologie in via di sviluppo sono: sensori, tecnologia di automazione incorporata, RFID e nanotecnologie. Essendo una tecnologia chiave dell'Internet degli oggetti - la rete di sensori wireless - la ricerca su di essa è diventata gradualmente un punto caldo nell'attuale settore informatico. Non è utilizzata solo nella produzione e nella vita, ma anche in applicazioni mediche e militari. ampio. Tuttavia, con il rapido sviluppo della tecnologia informatica, stanno nascendo diverse reti di sensori wireless, che non sono in grado di garantire l'interconnessione dei nodi di rete tra le varie reti e la gestione tra le reti. La nascita del protocollo ZigBee standardizza l'interconnessione diretta dei nodi di rete e la gestione tra le reti, risolvendo efficacemente i problemi esistenti nell'espansione della rete.

1 Introduzione alle reti di sensori wireless

La rete di sensori wireless (WSN) è una rete senza fili composta da un gran numero di sensori fissi o in movimento in modo auto-organizzato e multi-hop per rilevare, raccogliere, elaborare e trasmettere in modo cooperativo la rete che copre un'area geografica o una zona. informazioni sull'oggetto rilevato e, infine, invia queste informazioni al proprietario della rete. Integra tutti gli aspetti della tecnologia di rete e realizza i concetti di ubiquitous computing attraverso il rilevamento della rete wireless. La Figura 1 è un diagramma strutturale schematico di una rete di sensori wireless.

2 Panoramica del protocollo Zigbee

Il protocollo Zigbee è un protocollo di sicurezza di rete esteso sulla base delle reti wireless. Zigbee è una tecnologia di rete wireless emergente che ha le caratteristiche di bassa complessità, breve distanza, basso consumo energetico, basso costo e bassa velocità di trasmissione dei dati. Non solo può essere applicata a vari controlli automatici e telecomandi, ma può anche essere incorporata in diversi dispositivi, il che rafforza le applicazioni di rete. La velocità di trasmissione di Zigbee è di 10~250KB/s, il tempo di ritardo è compreso tra 15~30ms, la portata effettiva della comunicazione è di 10~75m e la frequenza operativa è di 2,4GHz, 868MHz (Europa) e 915MHz (USA). Un singolo Zigbee può supportare

255 nodi di rete inseriti.

2.1 Introduzione allo stack di protocollo Zigbee

Un protocollo Zi gbee completo è composto da cinque livelli: livello fisico, livello di collegamento dati, livello di rete, livello di convergenza delle applicazioni e livello di applicazione dal basso verso l'alto. Il livello applicativo è l'utente di livello più alto che deve affrontare vari servizi applicativi non utilizzati; il compito principale del livello di convergenza delle applicazioni è quello di restituire i requisiti applicativi non utilizzati al livello di rete Zi gbee; il livello di rete è principalmente il livello funzionale che esegue la gestione del MAC, della topologia, della sicurezza e così via; il livello di collegamento dei dati è suddiviso in LLC e MAC, e i dati trasmessi vengono analizzati e stabiliti logicamente uno per uno per garantire il normale funzionamento della gestione dei dati.

3Applicazioni della tecnologia Zigbee

Lo sviluppo della tecnologia Zigbee dovrebbe essere promosso sulla base dei problemi esistenti nell'attuale tecnologia di rete per compensare le carenze di altre tecnologie di rete wireless, come la breve distanza, la scarsa trasmissione di dati e la bassa velocità di trasmissione, e raggiungere un basso costo, una grande capacità, un basso consumo energetico e l'intelligenza. Rafforzare le caratteristiche per migliorare la funzione di copertura nel campo dei sensori. Lo sviluppo della tecnologia Zigbee è un progetto tecnico relativamente complesso, che coinvolge non solo le tecnologie di trasmissione e di radiofrequenza nel campo della rete, ma anche le tecnologie di controllo software e hardware sottostanti. Nello sviluppo di reti di sensori wireless che utilizzano la tecnologia Zigbee, vengono presi in considerazione soprattutto i nodi di rete e il software funzionale corrispondente. Attualmente, grazie agli sforzi dei ricercatori scientifici, la tecnologia Zigbee è stata applicata ai chip a radiofrequenza e ad altri hardware. Queste strutture hardware ad alta tecnologia hanno ridotto i costi di sviluppo.

In base ai requisiti di progettazione dello sviluppatore, è sufficiente aggiungere solo pochi componenti per realizzare l'applicazione del nodo. Inoltre, lo sviluppo e l'utilizzo del software Zigbee accelerano la progettazione del sistema Zigbee e semplificano ulteriormente l'interfaccia di comando dell'utente. Gli utenti comuni possono ottenere il controllo della rete Zigbee utilizzando solo alcuni semplici comandi.

Zi gbee è una nuova tecnologia di comunicazione di rete wireless e i suoi standard corrispondenti devono ancora essere migliorati. Per questo motivo, anche l'applicazione della tecnologia Zi gbee nella vita reale è stata in qualche modo ostacolata. Ma non importa, prima dell'avvento della standardizzazione, questa è una tendenza dello sviluppo tecnologico, che simboleggia il vero arrivo dell'era delle reti cablate. Solo migliorando gradualmente gli standard delle reti wireless si potrà realizzare l'ideale delle reti onnipresenti. Attualmente, con l'alleanza delle organizzazioni Zigbee, lo sviluppo della tecnologia IT è stato accelerato e la tecnologia Zigbee diventerà sempre più affidabile e flessibile.

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