基于ZigBee的体域网网络系统设计与实现

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体域网是一种新兴的微型无线传感器网络技术,由于其应用领域广、实用性强的特点,引起了广泛关注。体域网技术不但可以以多种方式用于娱乐领域,而且其发展也可以解决医疗资源分配不均、大规模生理参数采集、慢性病发现晚等多种健康问题。然而,由于部分体域网相关技术难于实现或造价高昂,目前体域网相关理论的发展速度要明显快于实际产品的推出速度。在这种情况下,通过整合现有技术实现体域网网络系统显得尤为必要。基于此,本文从硬件、网络管理和系统程序三个方面对体域网网络系统进行设计,完成网络组建、节点加入、数据采集、数据汇总和上位机发送等操作。所设计系统具有如下特点:一、使用目前较成型的ZigBee技术建立体域网网络,使得该系统可靠性高、成本低廉。又由于ZigBee技术是目前和体域网标准最近的通信技术,因此和体域网其他产品有很好的兼容性,适合长期大规模使用。二、通过设计适合现有平台的节点加入与冲突解决机制,合理安排节点工作时间,降低节点功耗。解决方案是在对终端节点工作时间的冲突问题进行深入分析后得出的,并通过仿真证明了在已有节点数目和增加节点数目两种情况下所提出的方案的可行性和有效性。该机制对网络资源进行有效利用,并对各节点工作时间进行了合理安排。主要研究工作如下:一、对比IEEE802.15.6与ZigBee技术异同。对IEEE802.15.6标准的网络结构、物理层和MAC层进行归纳总结,并将其各层对应与ZigBee技术各层进行比较,得出ZigBee组网技术在被做适当修改后可以组建体域网网络系统的结论。二、确定体域网网络系统的功能需求及系统结构。结合已有传感器资料,对现有ZigBee实现方案进行分析与对比,确定系统实现方案。同时收集人体生理参数传感器相关信息,确定传感器类型,依照方案和器件特点对系统实现步骤进行规划。三、实现体域网网络系统。在系统硬件平台方面,设计并绘制终端节点和汇聚节点电路图,选择并购买元器件,完成对节点的制作与调试工作。在网络管理方面,依照系统特点设计节点加入与冲突避免机制,协调各终端节点正常工作。在系统程序方面,确定系统通信对话流程及数据格式,利用Z-Stack协议栈所提供的函数及各功能模块,设计并编写终端节点和汇聚节点的操作程序,实现系统设计时要求的各项功能。
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