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上海顺舟网络科技有限公司 ZigBee 智能交通控制系统无线通信方案 关键词：Zigbee、无线通信、智能交通、信号控制 一、应用需求 现代城市的发展，随着城市车辆的增加，人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部 门所面临的重要问题。城市交通控制系统是面向全市的交通数据监测、交通信号灯控制与交通 诱导的计算机控制系统，它是现代城市交通监控系统中重要的组成部份，主要用于城市道路交 通控制与管理，对提高城市道路的通行能力、缓和城市交通拥挤起着重要作用。 城市道路的畅通采用有效的控制措施，最大限度地提高道路的使用效率是城市道路交通控 制的重要内容。 城市道路交通控制主要是对交通信号的控制，道路交通信号灯是城市道路网中 的主要控制设施。交通信号灯存在，它们就会或多或少地影响交通网络的运行效率，因此信号 灯必须以最优控制策略存在，以减小道路网络中所有车辆的行程的时间，必须要有一个智能交 通系统来达到城市道路的最大畅通。智能交通信号控制系统的管理模式就是集中管理，分级控 制，充分利用现有通信和控制技术，按实际交通现状先进行单个交叉路口的自适应协调，然后 是主干线的协调控制，实现分布式协调的分级控制，最终达到区域控制的系统最优。 二、Zigbee 技术简介 zigbee是一种无线连接技术的商业化命名，该无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低 复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用。 国际上，IEEE802.15.4工作组及zigbee联盟共同致力于该无线连接技术的推广工作，其中， IEEE802.15.4工作组主要负责制定zigbee物理层及MAC层的协议，其余协议主要参照和采用现有 标准，以便于今后不同厂商设备的互联互通； zigbee联盟则负责高层应用及市场推广工作。而 于2002年成立的zigbee联盟如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司的加入。目前， Freescale、TI等国际巨头都已推出了比较成熟的zigbee开发平台。 ZigBee 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。 - 1 - 上海顺舟网络科技有限公司 图一 ZIGBEE星型网络结构 星型网络结构特点 支持点对点、点对多点通信 中心节点为ZIGBEE 协调器，终端节点为 ZIGBEE 终端设备 所有数据经过中心节点 适合圆形分散、距离较近的设备联网 图二 ZIGBEE 网状网络结构 - 2 - 上海顺舟网络科技有限公司 MESH 网状网络结构特点 系统采用多跳式路由通信 网络容量很大 可以跨越很大的物理空间，适合距离较远比较分散的结构 MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络的所有实体只有要通信范围之内，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；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、自愈功能。 三、Zigbee 技术特点 设备省电 zigbee 技术采用了多种节电的工作模式，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； 通信可靠 zigbee 采用了 CSMA－CA 的碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专 用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；MAC 层采用了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； 网络的自组织、自愈能力强 zigbee的自组织功能：无需人工干预，网络节点能够感知其他