Zigbee与UWB在工业无线网中的应用情况 (2).docx

Zigbee与UWB在工业无线网中的应用情况文章出处:发布时间:2011/08/15|1108次阅读|0次推荐|0条留言引言计算机技术、通信技术、传感器技术及芯片制造技术的飞速发展,促进了工业监视、控制、检测等领域的不断进步。近年来,作为一种工业通信手段,无线技术得到了迅猛的发展,成为工业通信市场的增长点,引起了愈来愈多人的关注。相比于有线技术,无线技术有如下的优点: (1)节约成本,建立方便。有线通信的建立必须通过物理链路,布置线缆费时费力,有时,由于某些工业环境(如高温高压)及其地理位置(如经过湖泊、林区等)的特殊性,不易布线。即使建好以后,还易遭受雷击、环境的腐蚀及鼠虫的啮咬;一旦出了故障,不但不易查找,维修起来也很不方便。相比而言,无线技术就要便利的多,无需布线,故障诊断也很容易,可以借助网络进行远程诊断。(2)追加节点,扩展性强。一个通信网络建好以后,往往因为某种原因增加新的设备节点,如果采用有线方式就要追加布线,更极端的情况可能破坏原来的通信链路。但是,如果采用无线组网,就可以在已有的无线网络的基础上,增加无线接入点(essPoint,WAP),修改少量的软件设置就可以达到扩展节点的目的。(3)移动灵活,不受限制。对于工业无线网络的节点而言,只要它能执行自己的功能,可以把节点放置到某个工业区域的任何地方,物理移动有着很大的自由性。(4)抗干扰强,安全可靠。无线技术有自己的安全协议,有独特的加密算法,不易被窃听;由于采用了扩频或跳频技术,具有很好的抗干扰性,这在恶劣的工业环境中极为重要。基于上述的种种优点,无线技术在工业领域引起了愈为广泛的关注。随着各种新鲜的无线技术的诞生,无线技术在工业自动化领域正展现着美好的应用前景。在这些技术中,Zigbee和UWB无疑是最耀眼的两项。 Zigbee技术 Zigbee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术,主要适用于自动控制和远程控制领域,是为了满足小型廉价设备的无线联网和控制而制定的。。,而高层应用、互联互通测试和市场推广由Zigbee联盟负责。Zigbee联盟成立于2001年8月,目前包括英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司和荷兰飞利浦半导体公司等在内的百余家着名企业。 Zigbee的协议主要由物理层、数据链路层、网络/安全层、应用框架及高层应用规范构成。;Zig2bee联盟负责网络层及应用层的研发。Zigbee协议栈如图1所示。图1 Zigbee协议栈 Zigbee技术的主要特点如下: (1)功耗低。在低耗电待机模式下,两节普通5号干电池可使用6个月以上,这也是Zigbee支持者所一直引以为豪的独特优势。(2)数据传输速率低。只有10~250kb/s,专注于低传输应用。(3)成本低。Zigbee数据传输速率低,协议简单,大大降低了成本。预计今年年底一个Zigbee芯片价格将降到3美元。(4)网络容量大。网络可容纳65536个节点。(5)有效范围小。有效覆盖范围10~75m,具体根据实际发射功率大小和各种不同的应用模式而定。(6)工作频段灵活。(全球)、868MHz(欧洲)及915MHz(美国),均为免执照频段。(7)安全。ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能,采用AES-128加密算法。(8)可靠。采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据的竞争与冲突。(9)时延短。Zigbee通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,设备搜索时间典型值为30ms,设备激活时间典型值为15ms,活动设备接入时间为15ms。 Zigbee主要应用于数据传输速率不高的各种电子设备之间,如医疗护理(监视器和传感器)和工控(监视器、传感器和自动控制设备)等。其中最典型的应用是自动抄表系统。目前GPRS/CDMA无线抄表系统成本相对较高,而且还要向电信运营商支付一定费用,另一种电力线联网(PLC)技术运行则不十分稳定。比较而言,应用Zigbee网络的抄表系统由电力局自行建网,无需交纳额外的费用,此外,Zigbee网络超大的容量一般可以满足覆盖的要求,因此Zigbee在无线自动抄表领域具有广阔的前景。此外在井下无线监控、工业环境的温湿度监测、污水监测、气体监测上Zigbee也有着明显的优势。随着传感器及通信技术的发展,无线传感器网络(works,WSN)的概念已深入人心。Zigbee在无线传感器网络的应用上有着无以伦比的优势。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成、通过无线通信