基于Nrf24L01的ZigBee物联网系统设计文献综述

 2022-10-27 10:43:36
  1. 文献综述(或调研报告):

1.前言

本课题的核心是研究如何将ZigBee协议移植到Nrf24L01上并以此建立可以实用化的物联网系统。如下,将会讨论本课题中涉及到的技术目前在国内外的研究进展、相关成果和亟待解决的问题。

  1. ZigBee协议

2.1 ZigBee协议概述

ZigBee协议是基于IEEE802.15.4的一种无线网联网技术,IEEE规定了物联网的物理层和媒体介质访问层的特性,而ZigBee则在囊括了这两层协议细节的基础上构建出网络层和应用层,从而具备了多跳、自组网、路由等强大功能[1]。

ZigBee协议的一大特点就是低功耗,低速率,大容量,有关研究表明在低功耗模式下两节普通5号电池可以供运行ZigBee协议的设备工作6到24个月[2],并且整个网络可以容纳65000个设备节点,所以目前应用于各个行业多种领域,尤其是在传感器网络中。

2.2 ZigBee协议PHY层结构

PHY层(物理层)主要负责ZigBee协议中无线数据的调制与解调、发送和接收,在协议行为上是向下直接操作物理硬件,构建物理信道,传输物理层数据,向上是为MAC层提供服务通道,以供MAC层进行数据传输和控制指令下达。

ZigBee的PHY层基于IEEE802.15.4实现,在通信编解码上使用了DSSS扩频技术。DSSS中文全称为直接序列扩频系统,又称为伪噪声系统,是目前应用最为广泛的一种扩展频谱系统。直接序列扩频是将要发送的信息用伪随机序列(即扩频码)扩展到一个很宽的频带上去,在接收端再用与发送端相同的伪随机序列对接收到的扩频信号进行相关处理,从而恢复出扩频调制以前的信息。干扰信号由于与伪随机序列不相关,在接收端被扩展,使落入信号频带内的干扰信号功率大大降低,从而提高了系统的输出信噪(干)比,达到了抗干扰的目的[3]。

PHY层在通信信道上一共使用了由IEEE802.15.4规定的27个物理信道,分布在三个频段,分别是868~868.6MHZ,902~928MHZ和2400~2483MHZ。

物理层数据称为物理层数据单元,其结构如下

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