主頁（http://www.by236.com）：基于Zigbee技術構建家用無線網(wǎng)絡(2)

2.3數(shù)據(jù)采樣策略
    設備狀態(tài)及發(fā)送速率較低的數(shù)據(jù)信息對無線網(wǎng)絡的性能要求較低，基于Zigbee技術構建的無線網(wǎng)絡可以滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸�寬要求和實現(xiàn)節(jié)點的節(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)絡負載的影響.

    當需要發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，要通過網(wǎng)絡協(xié)議棧的每一層進行封裝，其中應用層的數(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)絡節(jié)點的能量消耗.

3、家用無線網(wǎng)絡的實現(xiàn)
    所構建的家庭監(jiān)護網(wǎng)絡結構如圖5所示網(wǎng)絡拓撲結構采用族狀結構，設置Cm=2，Lm=2.無線網(wǎng)絡有一個網(wǎng)絡協(xié)調器(coordinator)。負責無線網(wǎng)絡的建立和網(wǎng)絡狀態(tài)管理.網(wǎng)絡協(xié)調器通過串口與PC機相連，將采集到的脈搏信號傳輸?shù)接嬎銠C，以便對脈搏信號進行實時分析;其他無線節(jié)點可以連接家用設備，實現(xiàn)對它們的控制;將監(jiān)護信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡監(jiān)護服務器。可實現(xiàn)監(jiān)護信息的共享.

    無線節(jié)點采用Freescale公司的微控制器GT60和無線收發(fā)芯片MCl3192.無線網(wǎng)絡節(jié)點的組成結構框圖如圖6所示.GT60與MCl3192之間通過CPI口進行通信.

    設計時應考慮到高頻電路對傳感器信號的干擾，傳感器調理電路與高頻發(fā)射接收部分可分開設計.天線設計是無線模塊設計的關鍵，直接影響到傳感器節(jié)點的通信質量和通信距離.可以參照常用的2.4GHz天線的設計方法本設計采用了偶極子微帶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)點的設計與脈搏傳感無線節(jié)點的設計相似.

    網(wǎng)絡控制器和脈搏傳感節(jié)點的應用程序流程如圖7、圖8所示.

4、實驗與結論
    應用構建的家庭無線網(wǎng)絡平臺對被監(jiān)護者的脈搏信號進行實時測試采樣頻率是150Hz，采用8位的A/D轉換器，該家用無線網(wǎng)絡可以正確地對脈搏信號進行采集.測試過程中，無線網(wǎng)絡能夠連續(xù)正常工作.為了測試網(wǎng)絡的丟包率，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)點與中心節(jié)點的距離的關系如圖9所示.

    通過圖9可以看出，在點對點的距離小于10m時.丟包率小于1%，可以通過應用層設置重傳機制進一步降低丟包率，點對點通信距離為20～30m.傳感節(jié)點的電池可以連續(xù)工作3～5d.實驗驗證了構建的家用無線網(wǎng)絡進行脈搏信號監(jiān)護的可行性.系統(tǒng)進一步擴展，可實現(xiàn)其他生理信號的無線監(jiān)護.