采用ZigBee pro自己動手設計的工業用無線傳感器網絡

三、ZIGBEE pro 符合工業無線網絡設計要求

　與面向家庭的無線網絡技術（ZIGBEE2004到ZIGBEE2006屬于這類面向家庭的技術）不同，面向工業自動化應用的無線網絡技術需要滿足以下五個方面需求，

　■ 高可靠性：大部分的工業控制應用要求數據的可靠傳輸率要超過95%。為了實現在工業現場使用無線通信來實現高可靠傳輸面臨以下挑戰，ZIGBEE pro協議棧采用2.4 GHz物理層都基于DSSS（Direct Sequence SpreadSpectrum，直接序列擴頻）技術（包括數據的調制，激活和休眠射頻收發器,信道能量檢測,信道接收數據包的鏈路質量指示,空閑信道評估,收發數據等）具有很強抗干擾能力，而且MAC層和應用層(APS部分)有應答重傳功能，另外MAC層的CSMA機制使節點發送之前先監聽信道，也可以起到避開干擾的作用；網絡層采用了網狀網的組網方式，從源節點到達目的節點可以有多條路徑，路徑的冗余加強了網絡的健壯性，如果原先的路徑出現了問題，比如受到干擾，或者其中一個中間節點出現故障， ZIGBEEPRO可以進行路由修復，另選一條合適的路徑來保持通信。同時，ZIGBEEPRO最新增加的頻率捷變(frequency agility)，也大大加強其作為工業網絡使用的可靠性，ZigBee pro網絡受到外界干擾，比如各種工業現場的無線干擾，無法正常工作時，整個ZIGBEE PRO網絡可以自動動態的切換到全部16個頻道的一個干凈工作信道上（實現FHSS跳頻功能）。和其它目前采用DSSS+FHSS的工業無線網絡協議比較，ZIGBEEPRO可靠性和抗干擾性更勝一籌；采用表一的無線單片機，都可以支持ZIGBEEPRO的無線網絡協議棧；

　■ 嚴格實時性：對于工業閉環控制應用，數據傳輸延遲應低于1.5倍的傳感器采樣時間。ZIGBEEPRO網絡針對工業通信對時延敏感的應用做了優化，通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短。設備搜索時延典型值為毫秒級別，休眠激活時延典型值是15ms，活動設備信道接入時延為15ms，加上ZIGBEEPRO新的路由算法，大大提高了網絡路由效率；在通過多跳接力的方式進行傳輸的延遲大幅度降低，完全能夠保證端到端通信實時性。

　■ 低能耗：用于對工業全流程進行泛在感知的無線傳感器網絡節點由于成本的限制和安裝條件限制，通常不采用外接電源的方式，而是靠自身攜帶的電池供電。由于表一中列出的新型無線單片機和ZIGBEEPRO 無線前端的一系列革命性的新設計，，節點的電池壽命應達到3至10年。能夠實現使用最少的能源的工業用無線傳感器網絡；

　■ 安全性：隨著工業控制系統網絡化進程的推進，網絡安全和數據安全問題日益突出，一些安全漏洞將給工業控制應用造成巨大的損失。無線通信由于信道的開放特征更容易受到攻擊，其安全保障機制將更加復雜；