基于wirelessusb的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------基于WirelessUSB的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計基于WirelessUSB的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計基于WirelessUSB的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計摘要：在研究2.4G技術的基礎上，分析了WirelessUSB技術應用于無線傳感器網(wǎng)絡領域的技術優(yōu)勢，并以此為平臺，以通用MCU為處理器，基于軟件無線電理念分別設計制作

2、了傳感節(jié)點和Sink節(jié)點。軟件設計依托認知無線電技術組建分簇型結構網(wǎng)絡，并在安全機制、抗干擾機制和低功耗方面作了深入研究，經(jīng)調試系統(tǒng)達到了設計指標。關鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡；WirelessUSB；2.4G；分簇型結構網(wǎng)絡無線傳感系統(tǒng)較有線傳感系統(tǒng)有易于部署、易于擴展等優(yōu)勢，為此，人們開發(fā)了多種無線傳感器網(wǎng)絡。常用的無線通信技術有紅外技術、普通射頻技術（RF）、2.4G技術等。紅外技術操作簡單、價格低廉，但存在直線對準通信、單向通信、高功耗等缺點，不適合開發(fā)傳感器網(wǎng)絡。射頻技術可輕松突破上述局限，與其他射頻

3、頻段相比，2.4G技術具有頻段免費、全球通用、設備體積小、數(shù)傳速率高、抗干擾能力強、低功耗等優(yōu)點，在開發(fā)無線傳感器網(wǎng)絡方面有巨大優(yōu)勢，目前較成熟的2.4G無線傳感系統(tǒng)是基于藍牙技術（Bluetooth、IEEE802.15.1）和ZigBee技術（IEEE802.15.4）的[1]。與傳統(tǒng)的以電纜和紅外方式傳輸測控數(shù)據(jù)相比，在測控領域應用藍牙技術主要有抗干擾能力強、節(jié)省成本、無方——————————————————————————————————————--------------------------

4、----------------------------------------------------------------------向限制、可實現(xiàn)多個設備互通等優(yōu)勢，但藍牙的同步時鐘對電池的使用壽命有很大影響，且一個藍牙主設備只能連接7個從設備，限制了其應用范圍。ZigBee依據(jù)IEEE802.15.4標準，可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡結構，由一個主節(jié)點管理若干子節(jié)點，一個主節(jié)點最多可管理254個子節(jié)點，同時主節(jié)點還可由上一層網(wǎng)絡節(jié)點管理，最多可組成65000個節(jié)點的較大網(wǎng)絡。但ZigBee復雜的協(xié)

5、議也導致成本增加，且ZigBee在稍微高速率、低延遲的應用中表現(xiàn)不夠好，制約了它在該領域的應用。WirelessUSB技術是由賽普拉斯半導體公司開發(fā)的一種新型的點對點以及點對多點的2.4GHz無線通信技術。該技術為這一領域的應用提供了低功耗、低延遲、低成本、高可靠性的解決方案，具有廣闊的應用前景。本文基于WirelessUSB技術，以“模塊化、小體積、低功耗、低成本和通用性”為目標，開發(fā)設計了嵌入式網(wǎng)絡節(jié)點硬、軟件系統(tǒng)，使其滿足監(jiān)測任務要求的數(shù)據(jù)采集、計算、無線通信

6、和互聯(lián)能力。1系統(tǒng)構架1.1WirelessUSB技術簡介WirelessUSB在頻段管理上把2.4GHz頻段分成98個信道，每個信道帶寬1MHz，包括26個快速信道（切換時間為100μs）、35個中速信道（切換時間為180μs）、37個慢速信道（切換時間為270μs）[2]。該機制為實現(xiàn)頻分多址、跳頻及頻率捷變提供了技術基礎。該技術在每一個信道上又使用了直接序列擴頻（DSSS）技術，DSSS————————————————————————————————————

7、——------------------------------------------------------------------------------------------------系統(tǒng)的特點主要有：較強抗干擾能力；很強的隱蔽性和抗偵察、抗竊聽、抗測向能力；選址能力，可實現(xiàn)碼分多址；抗衰落，抗頻率選擇性能好；抗多徑干擾；可進行高分辨率的測向和定位[3]。此外，該技術還使用GFSK調制技術。WirelessUSB協(xié)議層的設計采用了主-從方式的星形結構，主設備實時處于接收狀態(tài)，接收來自從設備的信

8、息，同時監(jiān)視干擾狀況，選擇干凈的頻帶，決定是否跳頻。從設備采集并發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送結束后立刻進入睡眠狀態(tài)，最大限度地節(jié)省電池電量。協(xié)議中還可實現(xiàn)時分雙角色（既可接收，也可發(fā)射），可以作為一個類似路由器的角色使用。一個主設備可以帶上百個從設備[4]。網(wǎng)絡ID是WirelessUSB網(wǎng)絡的標識，是WirelessUSB網(wǎng)絡彼此區(qū)分的依據(jù)，每個芯片在出廠時有6B的ID，此ID是唯一的，網(wǎng)絡ID由這個芯片ID計算得到。相比那些沒有ID的其