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基于ZigBee与蓝牙转换的多汇聚节点数据传输系统研究
资料介绍
随着物联网的发展,无线传感网络各项技术的逐渐成熟,大规模、高密度的网络布局成为无线传感网络的发展趋势。相对于传统的单汇聚节点无线传感网络,多汇聚节点的设计在数据传输可靠性和节点能耗均衡性等诸多方面都显现出更强的适应性。本文结合了ZigBee的低功耗、低成本等优势和蓝牙的终端接入优势,基于ZigBee协议栈和蓝牙协议栈设计出一个以点对多点ZigBee/蓝牙协议转换器为核心的数据传输系统;该系统采用了更为可靠、健壮的多汇聚节点的系统结构,从而有效地拓宽了ZigBee技术和蓝牙技术的应用范围。
点对多点ZigBee/蓝牙协议转换器的设计,其关键在于对ZigBee数据包和蓝牙数据包的格式进行转换。转换器在硬件上由ZigBee射频、蓝牙射频和单片机组成,它们通过通用串行口进行连接。数据包格式的转换包括两个步骤:
(1)单片机按照源数据包的通用格式对其进行解析,以得到数据包中的数据荷载;
(2)单片机按照目的数据包的通用格式对;
(3)中所得到的数据荷载进行封装。
在多汇聚节点无线传感网络中引入ZigBee/蓝牙协议转换将不可避免地引发节点地址流失、数据速率不匹配等问题。为解决节点地址流失的问题,文中采用了一种新的数据域设计方案,它将数据荷载设计成地址信息和数据信息的联合体。为解决数据速率不匹配的问题,文中设计了数据缓冲区,对不同串行口输入的数据包进行排队和暂存。
基于ZigBee协议的多汇聚节点无线传感网络的设计,其关键在于通过对汇聚节点和传感节点的协同设计以实现一种汇聚节点的切换机制。该机制允许当前汇聚节点失效的传感节点自发地切换至另一可用的汇聚节点,以完成数据信息的上传。对传感节点和汇聚节点的设计均需要配合上述汇聚节点的切换机制的完成。
最后,通过实验对基于ZigBee/蓝牙协议转换器的多汇聚节点无线传感网络的功能及性能进行测试。最终的测试结果表明,本文提出的基于ZigBee协议栈和蓝牙协议栈设计的ZigBee/蓝牙协议转换器能够有效地对两类数据包进行格式转换,ZigBee设备与蓝牙设备之间的通信得以实现。本文的实际应用案例也表明,ZigBee/蓝牙协议转换器能够够较好地融入到多汇聚节点无线传感网络中;在案例中,多汇聚节点设计的优势...
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