基于分布式地址的ZigBee网络层实现及优化研究

更新时间：2020-03-19 14:45:36 大小：6M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：zigbee 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）收藏评论(1) 举报

资料介绍

随着无线传感器网络的应用与发展，作为该领域中最标准通用的ZigBee协议，由于其具有低成本、低功耗、高可靠性等优点，已经在智能农业、智能家居、环境监测、医疗护理等领域广泛应用。目前ZigBee协议的实现版本各异，且存在一些不足，限制了它的推广应用，因此实现与改进ZigBee协议，可以提高协议的可靠性与稳定性，扩大其应用领域范围。

本文的主要工作是:硬件上设计MSP430F5438与CC2420的无线节点，软件上实现采用实时嵌入式操作系统FreeRTOS的ZigBee协议的网络层，包括了协调器创建网络实现、设备的加入与离开网络实现、数据的发送与接收实现、网络地址分配实现、网络维护实现以及Cluster-Tree路由算法实现。通过实验测试发现，在路有效率、父节点选择和网络地址分配方面存在不足，并针对以上三处不足分别进行改进，提出CTBN路由算法、自适应式父节点选择和地址回收再分配，最后设计了四个实验，用实验结果证明了改进后的良好效果。

具体工作为:首先介绍了本文的背景和软件平台基础。背景方面介绍了ZigBee协议的特点以及应用领域，指出主流协议实现中存在的一些不足，进而引出了本文的研究意义。软件平台基础方面主要是介绍了PHY层的规范、MAC层的规范和CSMA-CA算法，还介绍了采用的实时嵌入式操作系统FreeRTOS的工作原理。

然后介绍了实现平台的硬件设计。硬件设计包括四个模块，分别是单片机模块、电源模块、无线收发模块以及串口通信模块，单片机采用了MSP430F5438，无线射频芯片采用了工作于2.4GHz的CC2420，主要介绍每个模块的功能以及各个模块之间的接口，给出了各模块的原理图。

其次介绍了ZigBee网络层的软件实现。包括了软件的集成开发环境IAR以及ZigBee协议的网络层规范，网络规范主要包括数据服务、管理服务以及可组成的网络拓扑结构。重点介绍了网络层的各项功能的具体实现，包括创建网络、加入与离开网络、数据收发控制、网络地址分配和网络维护，给出了各项功能实现的软件框图，介绍了实现功能中用到的重要函数。最后对网络层中的路由算法做了介绍，包括AODVjr算法和Cluster-Tree算法，其中重点介绍了本文采用的Clu...