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关键字：Zigbee 无线抄表 CC2420
0 引言
居民用电的计量收费，最常用的传统方式是传统的入户抄表收费。但传统的抄表方式不但费时费力，准确性和及时性得不到可靠的保证。而且存在入户麻烦这样的弊端，已不适应现代物业管理的需要。无线抄表系统具有省时、少人、少力，能提高工作效率、降低物业成本，并可及时准确地将用户电表数据抄送上来，因而是抄表计费发展的趋势。而在众多无线技术中，Zigbee技术有着独特的优势，其低速率，低能耗，传输可靠，组网灵活等特点正日益成为楼宇智能化中的热门技术。
1 Zigbee技术
事实上，短距离通信具有多种技术方式。表1所列是几种短距离无线通信技术的比较。在表1所列的几种技术中，基于IEEE 802.15.4协议的ZigBee技术起源于本世纪初的一种具有代表性的短距离无线通信技术标准，其PHY层与MAC层协议由IEEE802.15.4 工作小组制定，网络层由ZigBee技术联盟制定，应用层的开发应用则可根据用户自己的应用需要来进行开发，因此，该技术能够为用户提供更加灵活机动的组网方式。
2无线抄表系统描述
本系统中的硬件模块采用Helicomm公司的IP-Link 1221-2033模块与MSP430以及按键和液晶显示器件组成。用户端则由一个电表和一个数传模块组成。经过改装，当表读数增加时，ZigBee模块计数相应增加，当达到预先设定的发送时间后(该时间可以设定)，系统即可向数据集中节点发送数据。
而在管理中心端，数据集中节点的ZigBee模块具有数据融合处理的功能，它可以将采集的数据自动记录到本系统数据库内，并根据抄表人员的操作指令显示数据。
3方案特点
本系统标准基于802.15.4协议栈而建立，具备了强大的设备联网功能，它可支持三种主要的自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构(mesh)和簇状结构(cluster tree)，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。
mesh网状网络拓扑结构具有强大的功能，该网络的所有实体只要在通信范围之内，都可以互相通信，如果没有直接通路，还可以通过“多级跳”的方式来通信，此外，该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；除此之外，网络还具备自组织和自愈功能。
本系统的设备十分省电。系统采用多种节电工作模式，可以确保两节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间，还可以确保通信的可靠。由于本系统采用了 CSMA-CA的碰撞避免机制，同时还为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，因而避免了发送数据时的竞争和冲突。MAC层则采用完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息，此外，该系统网络的自组织和自愈能力也很强。
本系统的自组织功能无需人工干预，网络节点就能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，以组成结构化的网络；而Zigbee的自愈功能则可完成增加或者删除一个节点，或在节点位置发生变动时处理。节点发生的故障等，以使网络能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应地调整，而无需人工干预，从而保证整个系统仍然能正常工作。可以说，具备自组织、自愈能力的无线通信网络才是自动抄表系统最理想的通信方式。
本系统设备的复杂程度低，且Zigbee协议是免专利费的，因而可以有效地降低设备成本，同时ZigBee的工作频段灵活，采用的是免执照频段的2.4 GHz，也就是没有使用费的无线通信。
本系统的网络容量较大。一个ZigBee网络可以容纳多达245个从设备和一个主设备，一个区域内可以同时存在20多个ZigBee网络。
此外就是数据安全。ZigBee提供有数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，同时，各个应用也可以灵活确定其安全属性。
对于每个抄表终端而言。往往要求超低功耗和低成本(包括设备成本、运行成本)，而且数据的传输速率不高，对于居民小区的抄表，抄表终端通常分布较密集、距离较近，此时ZigBee技术可以很好地满足这些要求；终端采集的数据需要送到电力公司的集中抄表管理中心，这可以通过GPRS／CDMA网络来实现，而且无距离限制，又无需网络规划、几乎不需要维护。另外，其所构建的ZigBee网络既可以是星形拓扑，也可以是网状网络拓扑，但是，不论是哪种拓扑结构的 Zig-Bee网络，均可根据实际的组网需要设计合理的网络结构。
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