樂山旅游景區(qū)信息化解決方案

摘要：基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了一種智能旅游系統(tǒng)，通過該方法構(gòu)建的智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠方便地與外部設(shè)備進(jìn)行連接，并提供SMT與DIP接口，同時(shí)可直接連接TTL接口設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透明傳輸功能。該系統(tǒng)采用低功耗設(shè)計(jì)，最低功耗小于1 mA，能應(yīng)用于旅游景區(qū)的安全管理、客流量控制、票務(wù)管理和智能導(dǎo)游系統(tǒng)中。
關(guān)鍵字：ZigBee；智能旅游：CC2530；無線網(wǎng)絡(luò)

0 引言
ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，底層是采用IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的媒體存取層與實(shí)體層。主要特色有低速、低耗電、低成本、支援大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、支援多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒌蛷?fù)雜度、快速、可靠、安全。ZigBee協(xié)定層從下到上分別為實(shí)體層(PHY)、媒體存取層(MAC)、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)、應(yīng)用層(APL)等。網(wǎng)絡(luò)裝置的角色可分為ZigBee Coordinator、ZigBee Router、ZigBee End Device等三種。
ZigBee模塊是一種物聯(lián)網(wǎng)無線數(shù)據(jù)終端，可利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)為用戶提供無線數(shù)據(jù)傳輸功能。組建一個(gè)完整的ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)通常包括網(wǎng)絡(luò)初始化和節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)等兩個(gè)步驟，其中節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)又包括兩個(gè)步驟：一是通過與協(xié)調(diào)器連接入網(wǎng)；二是通過已有父節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)。

1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)初始化
ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立是由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器發(fā)起的，任何一個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)要組建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，必須要滿足兩點(diǎn)要求：第一是節(jié)點(diǎn)是FFD節(jié)點(diǎn)，并具備ZigBee協(xié)調(diào)器的能力；第二是節(jié)點(diǎn)還沒有與其他網(wǎng)絡(luò)連接，也就是說，當(dāng)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)與其他網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，此節(jié)點(diǎn)只能作為該網(wǎng)絡(luò)的子節(jié)點(diǎn)，因?yàn)橐粋€(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中有且只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。圖1所示是一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)圖。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)初始化的流程如下：
(1)確定網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。首先判斷節(jié)點(diǎn)是否是FFD節(jié)點(diǎn)，接著判斷此FFD節(jié)點(diǎn)是否在其他網(wǎng)絡(luò)里或者網(wǎng)絡(luò)里是否已經(jīng)存在協(xié)調(diào)器，然后通過主動掃描發(fā)送一個(gè)信標(biāo)請求命令(Beaconrequest command)，設(shè)置一個(gè)掃描期限(T_scan_duration)。如果在掃描期限內(nèi)沒有檢測到信標(biāo)，那么就認(rèn)為FFD在其pos內(nèi)沒有協(xié)調(diào)器，此時(shí)就可以建立自己的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并且作為這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器不斷地產(chǎn)生信標(biāo)并廣播出去。
(2)進(jìn)行信道掃描過程。主要包括能量掃描和主動掃描兩個(gè)過程：在能量掃描過程，首先對指定的信道或者默認(rèn)的信道進(jìn)行能量檢測，以避免可能的干擾，然后以遞增的方式對所測量的能量值進(jìn)行信道排序，拋棄那些能量值超出可允許能量水平的信道，選擇可允許能量水平的信道并標(biāo)注這些信道是可用信道；接著進(jìn)行主動掃描，搜索節(jié)點(diǎn)通信半徑內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)信息，這些信息會以信標(biāo)幀的形式在網(wǎng)絡(luò)中廣播，節(jié)點(diǎn)通過主動信道掃描方式獲得這些信標(biāo)幀，然后根據(jù)這些信息找到一個(gè)最好的、相對安靜的信道，再通過記錄的結(jié)果選擇一個(gè)信道，該信道應(yīng)存在最少的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，最好是沒有ZigBee設(shè)備。在主動掃描期間，mac層將丟棄phy層數(shù)據(jù)服務(wù)接收到的除信標(biāo)以外的所有幀。
(3)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)ID。找到合適的信道后，協(xié)調(diào)器將為網(wǎng)絡(luò)選定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符(PAN ID，取值=0x3FFF)。這個(gè)ID在所使用的信道中必須是唯一的，也不能和其他ZigBee網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生沖突，而且不能是廣播地址oxFFFF(此地址為保留地址，不能使用)。PAN ID可以通過偵聽其他網(wǎng)絡(luò)的ID然后選擇一個(gè)不會沖突的ID的方式來獲取，也可以人為指定掃描的信道后來確定不和其他網(wǎng)絡(luò)沖突的PAN ID。