主頁（http://www.130131.com）：基于Zigbee技術(shù)構(gòu)建家用無線網(wǎng)絡(luò)(2)

2.3數(shù)據(jù)采樣策略
    設(shè)備狀態(tài)及發(fā)送速率較低的數(shù)據(jù)信息對無線網(wǎng)絡(luò)的性能要求較低，基于Zigbee技術(shù)構(gòu)建的無線網(wǎng)絡(luò)可以滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸�寬要求和�?shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的節(jié)能.由于生理信號的傳輸是連續(xù)傳輸，因此需要考慮生理數(shù)據(jù)的采樣速率對能源消耗和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的影響.

    當(dāng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，要通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的每一層進(jìn)行封裝，其中應(yīng)用層的數(shù)據(jù)幀要小于80B.生理信號一般都屬于低頻信號(脈搏信號的有效頻率都在10Hz以下)，在保證信號不失真的情況下，盡量用低采樣頻率，以減少數(shù)據(jù)傳輸量.同時，可以對采集的生理信號進(jìn)行緩存打包，一起發(fā)送，以提高數(shù)據(jù)的發(fā)送效率，減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量消耗.

3、家用無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)
    所構(gòu)建的家庭監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5所示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用族狀結(jié)構(gòu)，設(shè)置Cm=2，Lm=2.無線網(wǎng)絡(luò)有一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器(coordinator)。負(fù)責(zé)無線網(wǎng)絡(luò)的建立和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)管理.網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通過串口與PC機(jī)相連，將采集到的脈搏信號傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，以便對脈搏信號進(jìn)行實(shí)時分析;其他無線節(jié)點(diǎn)可以連接家用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對它們的控制;將監(jiān)護(hù)信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)監(jiān)護(hù)服務(wù)器�？蓪�(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)信息的共享.

    無線節(jié)點(diǎn)采用Freescale公司的微控制器GT60和無線收發(fā)芯片MCl3192.無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組成結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示.GT60與MCl3192之間通過CPI口進(jìn)行通信.

    設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮到高頻電路對傳感器信號的干擾，傳感器調(diào)理電路與高頻發(fā)射接收部分可分開設(shè)計(jì).天線設(shè)計(jì)是無線模塊設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，直接影響到傳感器節(jié)點(diǎn)的通信質(zhì)量和通信距離.可以參照常用的2.4GHz天線的設(shè)計(jì)方法本設(shè)計(jì)采用了偶極子微帶PCB板天線，所有銅箔走線均采用微帶傳輸線的原理.以減少發(fā)射引起的傳輸損耗，獲得了比較大的輸出功率和較高的接收靈敏度.GT60和MCl3192的供電電壓都是3V，系統(tǒng)可以采用紐扣電池供電其他節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與脈搏傳感無線節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)相似.

    網(wǎng)絡(luò)控制器和脈搏傳感節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用程序流程如圖7、圖8所示.

4、實(shí)驗(yàn)與結(jié)論
    應(yīng)用構(gòu)建的家庭無線網(wǎng)絡(luò)平臺對被監(jiān)護(hù)者的脈搏信號進(jìn)行實(shí)時測試采樣頻率是150Hz，采用8位的A/D轉(zhuǎn)換器，該家用無線網(wǎng)絡(luò)可以正確地對脈搏信號進(jìn)行采集.測試過程中，無線網(wǎng)絡(luò)能夠連續(xù)正常工作.為了測試網(wǎng)絡(luò)的丟包率，每隔10ms發(fā)送一個數(shù)據(jù)包，連續(xù)發(fā)送1000個數(shù)據(jù)包，丟失的數(shù)據(jù)包數(shù)除以總發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)得到丟包率;連續(xù)測量10次，求平均值.測得的丟包率與傳感節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)的距離的關(guān)系如圖9所示.

    通過圖9可以看出，在點(diǎn)對點(diǎn)的距離小于10m時.丟包率小于1%，可以通過應(yīng)用層設(shè)置重傳機(jī)制進(jìn)一步降低丟包率，點(diǎn)對點(diǎn)通信距離為20～30m.傳感節(jié)點(diǎn)的電池可以連續(xù)工作3～5d.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了構(gòu)建的家用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行脈搏信號監(jiān)護(hù)的可行性.系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)其他生理信號的無線監(jiān)護(hù).