可重构ZigBee网络组网和路由选择方式研究

来源 :山东轻工业学院 齐鲁工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjundu1980
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IEEE 802.15.4/Zigbee规范因其低速率,低功耗和低成本的特征而非常适合作为无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)的无线通信技术。目前在使用该技术构建WSN时,网络中节点对环境适应能力较差。由于2.4GHz频率的穿透能力有限,一旦节点周围环境发生改变,节点之间的通信链路会因为障碍物的遮挡而断开,从而大大降低了节点的通信效率。针对这种问题,本文提出了可重构的ZigBee网络。本文首先阐述了课题研究的背景、目的和意义以及与本课题有关的各项关键技术。通过一个自建的簇树(Cluster-Tree)型ZigBee网络仿真模型,讨论了使用ZigBee技术构建簇树型ZigBee网络时,网络性能受哪些因素的影响,影响程度如何的问题。在簇树型ZigBee网络的基础上,为了使节点更好的适应外界环境的变化,提高节点间通信链路的可靠性,文章提出了可重构网络的路由策略和组网方法。仿真证明,可重构ZigBee网络具的网络稳定性和网络穿透性较好,有效的改善了系统的流量均衡和系统的通信延时。为了验证可重构网络的实际应用效果,文章以蓄电池生产控制作为一个实例给出了可重构网络的软件和硬件的实现方式,其中软件实现是本文的重点。在片上程序的实现中,根据ZigBee网络节点间通信的特点,文章提出了APDU数据封装,简化节点交互式通信,提高了节点间通信的实时性。文章给出了节点的看门狗和系统唤醒的实现方式,提高了单个网络节点自身的可靠性。同时,为了与现场控制软件更好的融合,文章还给出了如何在上位机软件中实现软件融合的方法。最后,在硬件实现中,文章给出了网络节点各个部分的硬件电路设计方案。本课题经过软硬件设计和现场测试,已实现了最初的设计目标。构建出了一个具有高度灵活性的可重构ZigBee网络。以后的开发者可以不必深入了解ZigBee协议的情况下就可以方便的创建一个基于ZigBee技术的网络控制系统,并能在平台上开发其它的应用任务,为以后的研究提供了参考并奠定了基础。
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