网络协议标准
前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇网络协议标准范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。
网络协议标准范文第1篇
Abstract： Network traffic explosive growth of new businesses are emerging， there is an urgent demand for a flexible， reliable and scalable the emergence of intelligent optical network. As intelligent optical control plane network of key technologies， "signaling technology" is very important to the study. GMPLS is the use of ASON agreement， that is the more universal sign exchange agreement and an agreement GMPLS Optical Networks MPLS technology to the development of a product. Common signs multi-protocol exchange agreement through the various layers of the network connection control and data plane full division of the way to strengthen the structure of MPLS. This article discusses Generalized Multi-Protocol Label Switching Protocol（GMPLS） working principle， as well as the similarities and differences between MPLS and GMPLS. GMPLS key technologies， and the GMPLS links protect/resume.
关键词： GMPLS协议；ASON；链路
Key words： GMPLS protocol；ASON；link
中图分类号：TN915.04 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）16-0220-02
1 绪论
ASON的标准化情况，大家比较熟悉的是跟ASON熟悉的相关的三个标准体系，ITU-T，主要侧重于网络整体结构和模型制定，传统的光网络标准都是由它来制定的；IETF，原来是做IT方面的标准，后来它将MPTS进行扩展，对一系列的路由器这方面的协议进行了规范，第三个是OIF，光互连互通。
一个是ITU-T，它首先从上层提出了一个需求，然后再由体系结构往下分，在总体结构下面就对信令和路由提出了一些基本的要求，针对每一个需求，然后再去制定自己的协议，有些协议是自己制定了。
OIF主要是信令的规范和制定，支持基本的SDH连接的建立和删除，不支持邻居业务发展，已经比较成熟，多次互通演示，需求不明确。
E-EEI1.0信令规范已经比较成熟，多次互通演示，不支持保护恢复，没有实际应用。E-NNI1.8路由规范草案目前只支持单位级单域方式。
IETF主要是GMPLS的标准，它是基于分组交换的MPLS-TE的扩展，以支持非分组形式网络。
2 通用多协议标志交换协议（GMPLS）的技术
2.1 GMPLS概述
通用多协议标志交换协议（GMPLS）通过完全划分的方式对各种网络连接层的控制和数据平面进行管理，对MPLS的架构进一步强化。GMPLS通过允许端对端设定、控制和建立流量工程的方式对新旧网络的无缝互连和会聚给予支持。借助IP路由选择和定位模式，通过自动化的端对端设定连接、网络资源管理，GMPLS进一步提升服务质量水平，网的操作和管理借助通用的控制平面希望得以简化。
总之，GMPLS通过建立和设定TDM路径（它的时隙就是标签（SONET））、FDM路径（它的电磁频率就是标签（光波））、空间分割复用路径（它的标签是指数据的物理位置（光学交叉连接））对MPLS功能进行扩展。
2.1.1 GMPLS工作原理
在一个LSR（标记交换路由器）网络上，通过产生虚拟的LSP（标记交换路径），MPLS能够对IP的规模和QoS进行改善。与MPLS相比，在Layer 1层次上建立连接这是GMPLS的一个增强之处所在。
GMPLS具备覆盖模型和匹配模型两种应用模型。覆盖模型中，也称UNI，路由器是光纤域的一个客户机直接作用于邻接的光纤节点，实际上光纤网络决定物理光通路，而不是由路由器来决定。
2.1.2 多协议标签交换（MPLS）概述
多协议标签交换（Multi-Protocol Label Switching）是一种用于快速数据包交换和路由的体系，它为网络数据流量提供了目标、路由、转发和交换等能力。更特殊的是，它具有管理各种不同形式通信流的机制。MPLS独立于第二和第三层协议，诸如ATM和IP。它提供了一种方式，将IP地址映射为简单的具有固定长度的标签，用于不同的包转发和包交换技术。它是现有路由和交换协议的接口，如IP、ATM、帧中继、资源预留协议（RSVP）、开放最短路径优先（OSRF）等。
2.1.3 GMPLS和MPLS之间的异同
通过必要的结构，GMPLS对MPLS协议实现扩展，其控制对象通常情况下，主要包括：路由器、DWDM系统、ADM、光交叉互连等。
GMPLS和MPLS都不属于网络协议。GMPLS作为信令协议，在该信令协议的作用下，用户设备为传输到另一设备上的信号建立或撤消一个电路。
对于MPLS来说，只对GMPLS所称的分组交换功能（psc）接口进行处理，而GMPLS增加了其他四种类型的接口。基于帧和信元的内容，第二层交换功能接口实现数据的传送；基于数据的时隙时分复用（TDM）功能接口实现数据的传送；就像光交叉互连一样，交换功能接口在独立的波长或波段上工作，对于光纤交换功能接口来说，只能在独立光纤上进行工作。
2.1.4 GMPLS的技术优势
①加快业务的配置过程：GMPLS统一的信令机制能够为一切业务提供快速配置服务，同时能够提供任何级别的QoS，以及相应的可用性。
②业务智能和效率更高：对于网络系统来说，GMPLS允许对整个网络的拓扑结构进行浏览。
③以前四层网络完成的功能通过两层结构就可以
完成。
④网络资源利用的灵活性大大提高。
⑤对于光信号的失真现象，通过标签集以及显性标签控制等就可以降低。
⑥允许建立双向的LSP。
⑦可以对范围很广的数据流进行传送，同时能够对大量的业务进行传送。
2.2 GMPLS链路保护/恢复
2.2.1 GMPLS链路保护/恢复
链路故障管理在全网管理中属于非常重要的环节。对于链路故障管理来说，通常情况下，主要包括检测、定位、通告和消除四个步骤。对于GMPLS来说，必须提供光层的故障检测机制。一旦检测到故障，在与数据通道隔离的控制通道上，相邻两个节点通过传送LMP Channel Fail报文对故障进行定位。
故障一旦被检测到，并且对其进行定位和通告后，对链路就可以采用合理的信令协议进行保护和恢复。对于链路保护和链路恢复来说，两者之间的区别主要在于：链路保护要求对资源进行预先分配，同时能够对故障进行快速隔离，并将故障链路上传送的数据切换到正常的链路上。而链路恢复需要借助动态资源的创建，同时需用更多的时间对故障进行隔离。
通常情况下，通过路径切换和线路切换两种技术实现链路保护和链路恢复。
2.2.2 链路保护
对于链路故障来说，虽然通过链路保护能够快速排除，但是，这种方式预先需要对资源进行分配，进一步降低了网络带宽的利用率。根据操作方式可以将链路保护分为分段保护和路径保护两种，在发生故障链路的相邻两个节点间进行分段保护，在发生故障的LSP的端点执行路径保护。按照资源的预先分配方式，可以将链路保护分为1+1链路保护和M：N链路保护，所谓1+1链路保护，就是通过为每条主通道配置一条备份通道，当故障发生时，对主通道到备份通道的切换由下游节点来完成；对于M：N链路保护来说，就是预先为N条主通道分配M条备份通道，这些备份通道平常不传输数据，当主通道出现故障时，将数据通过一条备份通道进行传输。
2.2.3 链路恢复
在有效利用网络带宽的情况下，链路恢复能够对故障进行排除。与链路保护预先分配资源相比，链路恢复通常情况下需要借助动态路由算法和带宽进行分配，与链路保护相比，排除故障的时间往往比较长。
对于排除跳数较多、距离较远的LSP中出现的故障，线路恢复通常是有效的。这是因为，其只需对LSP中出现故障的那一小段线路进行重新选路，对LSP进行重选路由所需的时间明显减少。
3 结论
在动态路由技术的作用下，互联网具有灵活的管理能力和强大的生存能力，人们凭借其完善的域名解析体系，进而能够比较容易地记住复杂的网站地址；对于电信网来说，由于通过静态管理模式进行管理，通过静态预配置的方式对所有信息进行管理，进而在一定程度上制约了服务的开展，同时降低了服务质量，但是在稳定性、可靠性方面，电信网却具有自身的优势。
参考文献：
[1]石晶林，丁伟等.MPLS宽带网络技术[M].北京：人民邮电出版社，2001.
[2]陈锡生，卢建军，李国民.现在信息网[M].北京：人民邮电出版社，2000.
[3]龚倩.智能光交换网络[M].北京：北京邮电大学出版社，2003.
网络协议标准范文第2篇
随着工业自动化技术的发展，对监控数据传输的实时性、数据接口的开放性以及数据链接的安全性的要求越来越高，有线控制网络的局限性也越来越突出。
ZigBee是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率，适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。本研究主要介绍了ZigBee的网络模型，并探讨了ZigBee技术在工业控制中的应用。
前言：随着计算机技术、微电子技术和信息管理技术的不断进步，工业控制系统逐步由集中走向分散。网络化、开放化、智能化和集成化成为了工业控制技术发展的方向。ZigBee技术是一种具有统一技术标准的短距离无线通信技术，其中物理层(PHY)和介质访问控制层(MAC)协议为IEEE802.15.4协议标准，网络层由ZigBee技术联盟制定，应用层的开发应用根据用户自己的应用需要，对其进行开发利用，因此该技术能够为用户提供机动、灵活的组网方式。可以嵌入各种设备，非常适合用于自动控制和远程控制领域。
1.ZigBee技术介绍
1.1 ZigBee协议
ZigBee是一组基于IEEE批准通过的802.15.4无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。在ZigBee技术中，其体系结构一般用层来描述它的各个简化标准，ZigBee协议符合七层网络结构，主要由物理层(PHY)、介质访问控制层(MAC)、网络层(NWK)和应用层(APL)组成。在IEEE802.15.4定义的物理层和子层协议规范基础上，继续定义了网络层和应用层，在应用层中规范了应用支持子层和设备对象。每一层负责完成所规定的相应任务，并且向上层提供服务，各层之间的接口通过所定义的逻辑链路来提供服务。
根据IEEE802.15.4标准协议，ZigBee的工作频段分为3个频段，这3个工作频段相距较大，而且在各频段上的信道数目不同，各频段上的调制方式和传输速率不同。它们分别为868MHz、915MHz和2.4GHz，其中2.4GHz频段上分为16个信道。
完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点的4K字节或者作为Hub或路由器的协调器的32K字节。每个协调器可连接多达255 个节点，而几个协调器则可形成一个网络，对路由传输的数目则没有限制。其中物理层和介质访问控制层主要采用IEEE802.15.4协议标准，其余协议主要参照和采用现有的传统无线技术的协议标准，由ZigBee联盟制定。
1.2 ZigBee节点模块系统结构
传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成，传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换;处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据和其它节点发来的数据;无线通信模块负责与其它节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集数据;能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量。
由于ZigBee节点模块要与电器仪表等现场设备一起使用或者单独使用，并且使用电池供电，所以要求ZigBee节点模块体积小、低功耗和高可靠性。ZigBee节点硬件模块主要由微控制器、无线射频收发模块、串口接口、调试模块、液晶模块和电源模块组成。微控制器主要用于控制无线射频收发模块，处理射频信号，控制和协调各个器件的工作。我们可以在传感器终端加装不同的传感器来实现对所需数据的监控，从而发挥ZigBee平台的作用。中心数据管理终端由中心节点和PC机组成，二者之间可以通过 RS232 实现数据通信。平台采用了Microchip公司提供的开放协议栈，通过设计修改其应用层代码来实现所需的功能。
通常，ZigBee 节点的IEEE64 位地址是由用户自己定义的， 它们被写在节点的 EEPROM 中。而每个终端节点入网后，中心节点会分配给它一个16位网络短地址。对于初次使用的终端节点，可以经过与中心节点绑定过程从而让终端节点的地址信息出现在中心节点的绑定表中，使数据的收发更加稳定。
2.ZigBee技术在工业控制领域的应用
2.1 ZigBee在工厂消防监控中的应用
随着人们生活质量的提高。装修装饰逐步高档化，电器设备的增多，高层及超高层建筑的增加以及商场超市等群众聚集场所规模的迅速扩大，消防安全的重要性越来越突出。
而今，物联网技术的发展和成熟，越来越多的新型建筑采用了智能消防系统。整个系统分成两部分：无线烟感器终端(多个)和中心数据管理终端。
无线烟感器终端是检测发送烟雾数据的集成设备，它在检测到一定浓度的烟雾后在本地报警，同时通过无线网络传输给管理终端。ZigBee喷淋和报警控制器内置基于CC2530的ZigBee终端节点，它能通过无线信道接收来自ZigBee协调器下发的指令，解析后执行喷淋器、报警器的控制，并可根据需要采集喷淋器、报警器的运行状态上报协调器。CC2530的P0.0口是采集烟雾传感探头输出信号的I/O口，当CC2530检测到P0.0为低电平时，说明有火情发生;反之，说明无火情。
2.2 ZigBee和CAN总线技术的应用
在现代工业控制领域，对现场无线化的需求也进一步加大，所以使用CAN总线技术和ZigBee技术的结合，运用到一定范围内的工业控制现场，是一个很好的方式。
CAN为多主方式工作，网络上任一节点均可以在任意时刻主动向网络上其他节点发送信息;CAN网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求;CAN采用非破坏性总线仲裁技术;CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据;CAN总线是两线结构 ，即为差分形式的物理结构。也就是说，CAN总线上使用“显性”(逻辑0)和“隐性”(逻辑1)两个互补值来表达逻辑。
CAN的直接通信距离最远可达10km(速率5kbit/s以下)，通信速率最高可达1Mbit/s(此时通信距离最长为40m);CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错率极低;CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光缆，选择灵活。
网关主要由CAN收发器、CAN控制器、ZigBee模块以及负责协议转换的控制器组成。CAN 节点没有固定的站点地址，即没有主从节点之分，可以有多个主机。
节点发送的帧消息根据仲裁域赋予的优先级对总线进行竞争，即当有多条帧消息同时出现在总线上时，发送低优先级帧消息的节点主动退出总线竞争，具有最高优先级的帧消息继续传输，这样节省了总线冲突的仲裁时间，即使网络负载很重也不会瘫痪。
由于CAN总线与ZigBee通讯的传输速率和传输方式不尽相同，所以为保证两者之间的数据传输的同步性，也为保障系统的稳定性，一般使用譬如高速SPI等高速协议作为转换控制器。
结语：
基于ZigBee技术的无线监测系统方案实现成本低， 低功耗。在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6～24个月，甚至更长，这是ZigBee 的突出优势。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10) ，降低了对通信控制器的要求。
而且，ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成 65000 个节点的大网，具有大容量的特点。因此可以广泛应用于工业控制，而且扩展性强，对系统进行改进后可实现能源监控，工业自动化管理等，具有很强的实用价值。
网络协议标准范文第3篇
关键词：无线网络；无线网络技术；WLAN无线AP
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）08-0049-02
1 无线网络概述
无线网络（wireless network）是利用无线电射频或红外线等无线传输媒体与技术构成的通信网络系统，与有线网络的用途类似，可以和有线网络互为备份。主流应用的无线网络分为无线局域网和通过公众移动通信网实现的无线广域网两种方式。
无线局域网，也被称为 WLAN，指通过无线通信技术将各种终端设备连接起来，实现信息传递和资源共享的网络系统。按照国际相关标准，目前的无线局域网产品的单小区（CELL）覆盖直径在几十米到二、三百米，特殊情况下加功率放大和外接天线可增大覆盖范围，一般用于宽带家庭，大楼内部以及园区内部。
无线广域网络，就是中移动、中联通、中电信提供的无线上网方式，有中移动的GPRS（2G）、EDGE（2.75G）、TD-SCDMA（3G）。中电信的CDMA 1X，中联通的WCDMA。
2有线网络和无线网络的区别
无线局域网与有线局域网络的主要区别在于其传输媒体以及与之有关的媒体访问控制（MAC）协议。
有线网络的连接是通过网线与网卡及交换机等设备相连接，其优点是抗干扰能力强，传输速度快，缺点是组网繁琐，需要穿墙打洞提前布线。无线网络利用无线电技术取代网线，通过无线网卡与无线AP相连接；其优点是组网简便，不需要事先布线，缺点是抗干扰能力差，传输速度慢。相对于有线网络，无线网网络具有移动性强，组网灵活，安装快捷和低成本的特点。
3无线局域网技术
3.1无线局域网的协议标准
和有线局域网协议标准是IEEE802.3一样，IEEE 802.11标准称为无线局域网（WLAN）介质访问控制和物理层规范，由无线网卡和接入点（AP）提供标准的功能。IEEE 802.11b是目前最常用的无线局域网的一个标准，也是所有无线局域网标准中最著名、普及最广的标准，其载波的频率为2.4GHz，传送速度为11Mbit/s。IEEE 802.11b是所有WLAN标准演进的基石，未来许多的系统大都需要与IEEE 802.11b相兼容，它有时也被错误地标为Wi-Fi，实际上Wi-Fi是无线局域网联盟（WLANA）的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作，与标准本身实际上没有关系，Wi-Fi是WLAN的重要组成部分。IEEE 802.11b的后续标准中常用的是IEEE 802.11g，它的传送速率为54Mbit/s。
IEEE802.11b标准含有访问控制和保密两个部分，即服务配置标识符（SSID）和有线等效保密（WEP），还有一种加密的机制是在无线网络的虚拟专网（VPN）上来进行的。简单说，SSID就是自己给组建的局域网起的名字，必须将SSID的名称设置为相同的电脑才能互相传递信息。该访问控制技术用于在本地分割子系统，它可以将一个无线局域网分成若干子网，每个子网需要不同身份验证信息，只有通过身份验证的合法用户才能够进入相应的子网络，为网络的安全性提供保障。 WEP被用来提供和有线网络同级的安全性，保障无线传输过程中数据的安全性。WEP能够提供和有线网络相同级别的安全性。
3.2无线局域网络接入设备
在组建无线局域网时，常用到的设备主要包括无线网卡、无线AP、无线网桥、无线天线等。
3.2.1无线网卡
无线网卡根据接口类型的不同，主要分为三种类型，即PCI无线网卡、PCMCIA无线网卡和USB无线网卡。
PCI无线网卡适用于普通的台式计算机，无线网卡插在主板的PCI插槽上，无需外置电源。实际上PCI无线网卡只是在PCI插槽上插入一块普通的PCMCIA卡。
PCMCIA无线网卡只用于笔记本电脑，支持热插拔，可以非常方便地实现移动无线接入，同时也可以使用外部天线来加强PCMCIA无线网卡的信号强度。
USB接口无线网卡同时适用于笔记本和台式机，只要安装了驱动程即可使用，支持热插拔。在选择时要注意的一点就是，只有采用USB2.0接口的无线网卡才能满足802.11g无线产品或802.11g+无线产品的需求
3.2.2无线AP
无线AP是无线网络接入点，是无线网络的核心。其作用是把该设备接入有线网络后，它可以把有线信号转为无线网络，笔记本或电脑通过接受它发射的信号接入无线局域网，通俗地讲，无线AP是无线网和有线网之间沟通的桥梁。无线AP可分为两类，单纯型AP和扩展型AP；单纯型AP就是一般所说的无线AP，扩展型AP就是我们常说的无线路由器。
网络协议标准范文第4篇
关键词：无线网络 IEEE802.11 无线接入
1 什么是无线局域网
1.1 无线局域网的概念 无线局域网(Wireless Local Area Networks，简称WLAN)是相当便利的数据传输系统，它利用射频(Radio Frequency； RF)的技术，取代传统双绞铜线(Coaxial)所构成的局域网络，它作为有线局域网的补充和延伸，使得通信的移动化和个性化成为了可能。
1.2 无线局域网的主要标准 常用的计算机无线通信技术有光波和无线电波。光波包括红外线和激光，但由于光波易受天气影响，不具备穿透能力，难以实际应用。无线电波包括短波、超短波和微波等。
扩展频谱通信（Spread Spectrum Communication）简称扩频通信。其基本特征是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率频谱密度的信号来发射。
扩频通信的基本工作方式有4种：直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式（简称DSSS方式）；跳变频率（Frequency Hopping）工作方式（简称FH方式）；跳变时间（Time Hopping）工作方式（简称TH方式）；线性调频（Chirp Modulation）工作方式（简称Chirp方式）。目前使用最多、最典型的扩频工作方式是直扩式（DSSS方式），在无线网络的通信中，就是采用这种工作方式。
1.3 WLAN的主要技术标准 由于实现无线通信的手段不一，以无线局域网技术和以GPRS/3G为代表的无线上网技术，制定了包括IEEE802.11、蓝牙技术和HomeRF等多项标准和规范，而以IEEE(电气和电子工程师协会)为代表的多个研究机构针对不同的应用场合，制定了一系列协议标准，推动了无线局域网的规范和实用化，并在众多厂商的支持下成为目前主流协议标准。
1997年，IEEE了802.11协议，1999年IEEE小组相继推出了，802.11b和802.11a协议，802.11b在802.11的1Mbps和2Mbps速率下又增加了5.5Mbps和11Mbps两个新的网络吞吐速率。802.11a的网络吞吐速率达到了54Mb/s和25Mb/s，但成本过高，使用频段5.2GHz是卫星通信频段，很难大面积投入商用，目前最普及、应用最广泛的是802.11b无线标准，2001年，IEEE通过了802.11g标准，它向下兼容802.11a、802.11b的同时，网络吞吐速率54Mbps， 而802.11n标准是IEEE推出的最新标准，它通过采用智能天线技术，可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps、108Mbps，提供到300Mbps甚至是600Mbps，引起了市场很大反响。
2 为什么要构建无线校园网
无线接入在校园网中的优势 无线校园网与有线校园网相比，无线局域网具有巨大的灵活性，有线网络在很多多场合受到布线的制约；布线、改线工程量大；线路易于损坏；固定的网络各节点无法移动。遇到网络盲点时，须铺设专用通信线路，成本高，难度大、耗时长，线路一旦出现故障排查、维修不便，无线校园网较之有线校园网，具有以下几点优势：
网络协议标准范文第5篇
ZigBee技术的命名源于人们对蜜蜂采蜜过程的研究,蜜蜂具体进行采蜜时,跳着八字舞,作为传递食物源的方向、距离和位置等信息的方法。因此,人们用ZigBee技术来代表具有能量消耗小、体积小、传输速率低和成本低的无线通信技术,也就是“紫蜂”技术。
ZigBee联盟是一个高速成长的非盈利业界组织,成立于2001年8月,2002年,荷兰飞利浦半导体公司、美国摩托罗拉公司、英国Invensys公司以及日本三菱电气公司四大公司加盟ZigBee联盟,共同合作研发名为“Zigbee”的无线通信标准,被誉为ZigBee技术的里程碑。迄今为止,ZigBee联盟更加庞大,囊括了国际上着名的半导体生产商、技术提供者、技术集成商和许多行业的200多家企业,国内的华为、海尔、中兴等着名企业就在其中。网络层以上协议由ZigBee联盟负责制定。标准制订工作与新世纪初期基本完成。与蓝牙、高速率个人区域网相比,ZigBee协议更加简单实用。
二、ZigBee技术的优势及其局限性
ZigBee是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案,是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。ZigBee以IEEE802.15.4为基础。IEEE802.15.4被称作IEEE802.15.4技术标准,是IEEE无线个人区域网PAN(Personal Area Network)工作组的一项标准。但IEEE只能够处理物理层协议和低级MAC层,所以,ZigBee联盟继续开发了IEEE,标准化了它的网络层协议和API。重新创造了一个安全、灵活的网络层。不仅如此,安全层也相应产生,这能够保证便携设备不会泄漏其标识,提高了信息的安全性,值得一提的是,其他节点也不容易获得利用网络的远距离传输的数据。
三、ZigBee协议的体系结构
Zigbee工作在2.4GHz或868/915MHz无线频带,Zigbee协议的整体框架包括物理层(Physical Layer,PHY)、介质访问控制层(Medium Access Control Layer,MAC)、数据链接层、网络层(Network Layer,NWK)、和应用汇聚层(Application Layer, APL)。其中物理层、MAC层和链路层采用了IEEE802.15.4(无线个人区域网)协议标准,并在此基础上进行了完善和扩展,而网络层及应用设备层是由ZigBee联盟制定的,用户只需编写自己需求的最高层应用协议。
四、ZigBee设备及其网络拓扑结构
ZigBee设备按照不同的功能,能够分为三种类型,它们分别为网络协调器(PAN Coordinator)、简单功能器件(Reduced Function Device) 和全功能器件(Full Function Device)。
启动、配置网络的设备由网络协调器负责。网络协调器能够支持各节点关联,保持间接寻址用的绑定表格,并负责各成员的链路状态信息管理、身份管理以及分组转发等任务。他同时还能设计信任中心和执行其它活动。一个ZigBee网络只允许有一个ZigBee协调器。
其网络拓扑结构如下图所示
五、无线通信技术Zigbee技术在无线安全监测系统的应用
ZigBee技术作为无线传感器网络的通信平台,实现对各种环境及生产参数全方位、实时监测和智能预警,以大大降低生产安全隐患。
每个节点都有接收信号强度指示功能(RSSI),所安装的无线传感器节点通过自组织就可以非常容易的形成一个无线传感器通信网络,在进行无线传感器节点的安装的时候,为了使无线传感器网络通信的性能能够得到有效的保证,必须引起我们的重视的就是,要求所有的节点都必须能够和三个以及三个以上的节点实现相互之间的通信,尽量避免单一线路的通信。如图2所示是整个无线传感器网络。
节点随着人员位置的移动,也就成为了移动节点。这些移动的节点能够与固定的无线传感器进行信息的交换,我们就能够借助固定位置的节点对工作人员的信息来核对,同时,能够把工作人员的信息向地面的监控中心进行传送,而且,工作人员的信息的显示可以通过地面的控制中心得到实现。
通过ZigBee协议的使用,以及IEEE 802.15.4标准的采用,从而实现的一个无线数据传输网络,这个无线数据传输网络是一个速率比较低、距离比较短的无线传感器网络,并且,这个无线数据传输网络具备比较低的射频传输成本。
主要性能指标如下:
1.组网与通信:完成无线传感器众多的不同的节点之间点到点、点到多点的无线通信,并且能够实现这些节点之间的自组网络,同时,也能够提供服务支持给基础和管理服务层。2.通信协议标准:ZigBee协议和IEEE802.15.4标准。3.网络拓扑结构:拓扑结构是网状的。4.应用系统:可以实现通用网络服务的提供,同时,也可以实现面向各个不同领域的网络服务的提供。5.管理与基础服务:通过组网与通信部分提供的服务,可以提供服务支持给应用系统。6.数据传输速率:250KBps。7.调制方式:DSSS(O-QPSK)。8.使用频段:2.4-2.483GHz.9.节点功耗:5OmW-300mW。10.接收灵敏度:-94dBm的接收灵敏度。11.时延:进行激活或信道接入的时延是15ms,进行设备搜索的时延是30ms。12.节点间通信范围:75m-100m。
设计系统硬件时,选用的传感器与通信器件,要符合耗电小、成本低、体积小等条件,并且电路板布建要容易,具备可动态配置、可自编程等特点。本文研究的系统硬件平台主要是分布式传感器节点。
本文设计的分布式无线传感器节点的硬件,包括MSP430F149模块、传感器模块、CC2420无线通信模块、存储模块和电源管理模块等。MSP430F149模块主要负责的工作是链路管理与控制,并执行基本频带通信协议和相关的处理过程,它包括建立链接、链路类型的支持、频率的选择、功率的模式、媒体的接入控制和安全算法等,然后对传感器模拟信号进行调理,并通过A/D转换,最后暂存于缓存中,并由无线通信模块CC2420通过无线通信信道传送到主控节点,再进行信息特征的提取、信息融合等高层决策处理。整个节点可由外部直流电源供电或采用电池组,视具体情况而定。节点支持瓦斯、CO、顶板压力等各种传感器,能够根据监测的实际需要选择配置。
