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无线网络的市场发展在逻辑上可分为面向语音通信和面向数据传输两大类市场。面向语音的通讯网络通常都是星型网络或者点对点的单一通讯网络。而且在星型网络中对基站的要求比较高。因此在很多场合,小型、低成本、低复杂度的无线语音自组织通讯网络的应用需求就变得日益迫切。
ZigBee是一种低功耗、低成本的新型短距离无线通信开放性技术标准。它工作频段灵活,使用的频段分别为2.4
GHz、868MHz(欧洲)及915MHz(美国),均为免执照频段;传输速率为250kbps,有效传输距离为10~75m。通过在发射端加功率放大器还可以实现更远距离的通信。
本项目所有短距离无线语音自组织网络系统以及核心模块均为自主研发,并可以提供电话音质级别的点对点和网络广播的语音通讯功能。核心通讯节点模块如右图所示,技术特点主要有:
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先进性
采用最新的IEEE802.15.4无线通讯标准,极大增强无线通讯的抗干扰能力和有效降低无线通讯所带来的功耗(通过控制休眠、唤醒的过程)。另外先进的ZigBee无线网络技术,也大大降低布网、建网的复杂程度,所有网络节点可以根据需要组成各种网络拓扑形态。
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可靠性
每个节点都是自组织通讯网络的有效部分,因此网络通讯的质量大大提高。本网络在模拟不同使用环境的全方位测试中已经得到有效验证(降低模块的发射功率,选择无线反射比较复杂的场景,建筑物内的拐弯处、人体阻挡等等)。
具体的说,ZigBee可靠性主要体现在以下几点:
(1)
采用扩频技术,能够在一定程度上抵抗其它干扰;
(2)
采用应答重传功能,保证通迅的可靠链接;
(3)
采用了网状网的组网方式,从源节点到达目的节点可以有多条路径,路径的冗余加强了网络的健壮性;
(4)
采用路由自动修复功能,一条通讯链路有故障,可以自动选择另一条合适的路径来保持通信
可靠的网状网组网方式
网络受到外部干扰
网络路由自动修复
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扩充性
本网络可以逐步增加网络容量(参考节点的跳接数量),覆盖更大的定位范围和响应更多的移动目标节点数量。具体特性是:
(1)
大规模的组网能力使得本通讯网络可以支持多达6万多个节点,相比之下,蓝牙只支持每个网络8个节点;
(2)
新节点加入网络和重新加入网络的过程也很快,一般可以做到1秒以内;
(3)
支持可靠性很高的网状网的路由,因此可以布设范围很广的网络,并且支持多播和广播的特性,给各种应用带来有力的支撑。
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低功耗
能耗特性是本网络的一个技术优势。通常情况下,每个节点所承载的应用数据速率都比较低。一般地,在通常的通讯状况下,每个网络节点有可能依靠普通的电池连续运转半年左右。
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安全性
本通讯网络提供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:
(1)
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;
(2)
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;
(3)
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。AES可以用来保护数据净荷和防止攻击者冒充合法器件。
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