樂山旅游景區信息化解決方案

摘要：基于ZigBee網絡構建了一種智能旅游系統，通過該方法構建的智能網絡系統能夠方便地與外部設備進行連接，并提供SMT與DIP接口，同時可直接連接TTL接口設備，從而實現數據透明傳輸功能。該系統采用低功耗設計，最低功耗小于1 mA，能應用于旅游景區的安全管理、客流量控制、票務管理和智能導游系統中。
關鍵字：ZigBee；智能旅游：CC2530；無線網絡

0 引言
ZigBee是一種低速短距離傳輸的無線網絡協議，底層是采用IEEE802．15．4標準規范的媒體存取層與實體層。主要特色有低速、低耗電、低成本、支援大量網絡節點、支援多種網絡拓撲、低復雜度、快速、可靠、安全。ZigBee協定層從下到上分別為實體層(PHY)、媒體存取層(MAC)、網絡層(NWK)、應用層(APL)等。網絡裝置的角色可分為ZigBee Coordinator、ZigBee Router、ZigBee End Device等三種。
ZigBee模塊是一種物聯網無線數據終端，可利用ZigBee網絡為用戶提供無線數據傳輸功能。組建一個完整的ZigBee網狀網絡通常包括網絡初始化和節點加入網絡等兩個步驟，其中節點加入網絡又包括兩個步驟：一是通過與協調器連接入網；二是通過已有父節點入網。

1 ZigBee網絡初始化
ZigBee網絡的建立是由網絡協調器發起的，任何一個ZigBee節點要組建一個網絡，必須要滿足兩點要求：第一是節點是FFD節點，并具備ZigBee協調器的能力；第二是節點還沒有與其他網絡連接，也就是說，當節點已經與其他網絡連接時，此節點只能作為該網絡的子節點，因為一個ZigBee網絡中有且只有一個網絡協調器。圖1所示是一個ZigBee網絡的組織結構圖。

ZigBee網絡初始化的流程如下：
(1)確定網絡協調器。首先判斷節點是否是FFD節點，接著判斷此FFD節點是否在其他網絡里或者網絡里是否已經存在協調器，然后通過主動掃描發送一個信標請求命令(Beaconrequest command)，設置一個掃描期限(T_scan_duration)。如果在掃描期限內沒有檢測到信標，那么就認為FFD在其pos內沒有協調器，此時就可以建立自己的ZigBee網絡，并且作為這個網絡的協調器不斷地產生信標并廣播出去。
(2)進行信道掃描過程。主要包括能量掃描和主動掃描兩個過程：在能量掃描過程，首先對指定的信道或者默認的信道進行能量檢測，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注這些信道是可用信道；接著進行主動掃描，搜索節點通信半徑內的網絡信息，這些信息會以信標幀的形式在網絡中廣播，節點通過主動信道掃描方式獲得這些信標幀，然后根據這些信息找到一個最好的、相對安靜的信道，再通過記錄的結果選擇一個信道，該信道應存在最少的ZigBee網絡，最好是沒有ZigBee設備。在主動掃描期間，mac層將丟棄phy層數據服務接收到的除信標以外的所有幀。
(3)設置網絡ID。找到合適的信道后，協調器將為網絡選定一個網絡標識符(PAN ID，取值=0x3FFF)。這個ID在所使用的信道中必須是唯一的，也不能和其他ZigBee網絡產生沖突，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絡的ID然后選擇一個不會沖突的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絡沖突的PAN ID。