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1. 绪 论
1.1 研究背景
1.1.1 各种各样的短距离无线通信技术
目前应用较广泛的近距通信技术包括蓝牙、红外数据传输、超宽带和ZigBee 等。它们或基于传输速度、距离、能耗的要求，或适合一些特殊的应用要求，或建立竞争技术的差异化等。每种技术都有不同打特点：蓝牙服务应用于固定的或移动的终端设备，它以短距离无线连接和造价低廉的特点得以广泛的应用。蓝牙装置接入价格低，采用跳频扩频技术FHSS(Frequency Hopsping Spread Spectrum)，传输频段为全球公众通用的2.4 GHz ISM 频段，信道带宽为1MHz。在许多行业得到了广泛的应用。但是蓝牙技术在工业应用中却遇到了巨大的问题。而由于蓝牙设备本身的设计和构造极其复杂以及巨大的耗电量与工业控制领域所要求的低功耗的设计使用标准背道而驰。所以人们只能寻求新的无线传输技术。ZigBee 是一种新兴的短距离、低速率、介于无线标记技术和蓝牙之间的无线网络技术。zigbee技术的设计标准必须符合它的定义。相互协调的数千个微小传感器之间的组合来实现无线通信。Zigbee使用的传感器的能量消耗很低并且以接力的方式用无线电波携载数据进行传感器之间传输，所以它们的通信效率非常高。最后微处理芯片对这些数据进行接收处理，并发送一些指令实现完整的控制系统。ZigBee 技术以2.4 GHz为主要频段，采用直接序列扩频技术DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)，人们一致认为其是最有发展前景的短距离无线通信技术。
表1 五种网络技术比较
蓝牙技术 Wi-fi技术 Irda UWB Zigbee
频率及传播介质 2.4GHz 2.4GHz 980mm红外线 3.1~10.6GHz 三种频率
有效范围 10m 100m 定向1m 10m 100m
扩频方式 FHSS DSSS DSSS
最大传输速率 1Mbps 11Mbps 16Mbps 110Mbps 250Kbps
功耗 很低 一般 很低 很低 极低
1.1.2 应运而生的无线传感器网络
由于科学技术的迅猛发展无线传感器网络应运而生简称WSN技术，新兴的无线传感器网络，是由许多具有特定功能的相互协同的传感器节点共同组成的无线通信方式，节点之间可以相互传递信息并且可以相互合作完成信息传输任务的网络。并且它还可以实时监测、采集监控对象的信息，并传送给终端用户经过一系列处理的各种信息.因为无线传感器网络系统的兴起，信息科技也顺应时代的潮流在越来越多的行业中得到广泛的应用。被认为是21 世纪最重要的技术之一，受到各行各业用户的一致好评，同时政府也在不断加大对其的研究力度。
1.1.3 无线传感器网络结构
传感器节点、汇聚节点(Sink节点)、Internet 等部分构成具有感知、计算和通信能力的无线传感器网络。。用户可以通过监控中心对Sink 节点通过移动通信网络、Internet、卫星通信等方式传送到监控中心的数据进行配置和管理。对系统进行控制调整。