基于無線傳感器網(wǎng)絡/ZigBee協(xié)議多跳語音通信結(jié)點設(shè)計

　　摘要：為了適應ZigBee協(xié)議在無線傳感器網(wǎng)絡中語音通信的需求，在短距離上實現(xiàn)低成本、低功耗的無線語音通訊，設(shè)計了一種基于無線射頻芯片的多媒體語音節(jié)點板的多跳語音通信節(jié)點軟件，實現(xiàn)多個節(jié)點組網(wǎng)通信、語音實時采樣和多跳中繼傳輸，通話話音質(zhì)量好，系統(tǒng)故障低、可靠性高， 使其能夠在較大的范圍內(nèi)得到應用。

　　引言

　　在物聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展大背景下，結(jié)合多媒體網(wǎng)絡發(fā)展的應用要求，通過嵌入式計算技術(shù)、傳感器技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)等研發(fā)一套基于無線傳感器網(wǎng)絡的無線多跳語音通信系統(tǒng)技術(shù)，系統(tǒng)建立在802.15.4或Zigbee網(wǎng)絡基礎(chǔ)上，具有低功耗、低成本、低時延、可擴展等特點。

　　文章擬研究基于JN5148芯片的Zigbee語音多跳傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括硬件部分和軟件部分。硬件部分包括基于JN5148的通信節(jié)點和語音板，軟件部分包括通信協(xié)議設(shè)計和操作系統(tǒng)。該語音通信系統(tǒng)在空曠環(huán)境下的單跳視距傳輸距離大于400米，支持多跳中繼。設(shè)計基于IEEE 802.15.4的語音通信系統(tǒng)硬件節(jié)點，用以研究短距離的無線語音通信技術(shù)。語音通信方案采用WM8510語音編解碼芯片實現(xiàn)ADC、DAC和PCM完成語音采樣及回放，用JN5148芯片實現(xiàn)無線通信和計算，該方案硬件簡單，成本低廉，超低功耗，可廣泛應用于地面商業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡、消防應用、安全監(jiān)控等等。所以本設(shè)計開發(fā)具有較大的市場價值。

　　總體方案設(shè)計

　　多跳網(wǎng)絡通信

　　多跳(multi-hop)網(wǎng)絡通常稱之為“無線Mesh網(wǎng)絡”，或者無線網(wǎng)狀網(wǎng)，它是一種與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡完全不同的新型無線網(wǎng)絡技術(shù)。這種網(wǎng)絡中除了發(fā)送節(jié)點和目的節(jié)點之外，還存在大量的路由中繼節(jié)點構(gòu)成骨干網(wǎng)絡。

　　如圖1所示，節(jié)點1是發(fā)送源節(jié)點，節(jié)點4是目的接收節(jié)點，中間的節(jié)點2和節(jié)點3都是路由節(jié)點，即起到中繼轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的作用，在這條路由上，數(shù)據(jù)包從節(jié)點1出發(fā)要經(jīng)過三跳才能到達目的節(jié)點4。因此可知，多跳網(wǎng)絡必須建立在多跳路由算法基礎(chǔ)上。