ZigBee协议栈网络层的研究与实现
包时,都要维护邻居表,邻居表主要起地址解析(AddressResolution)的作用:将邻居节点的网络地址转换成MAC地址。另外,类型是RN+的节点在接收到信息包或者启动AODVjr查找路由时,还必须维护路由表。邻居表和路由表的记录都有生存期,超过生存期的记录将被删除。
3.4测试方法 无线通信有其特殊性质,每个节点发送的数据包既是信号源,同时又可能是干扰源,因此无线网络的测试是一大难题。为了能在室内方便测试网络性能,引入黑名单机制,强制让一些节点对黑名单节点发送的数据包“视而不见”,以测试十几点甚至几十点的特殊网络。在实际应用时,去掉黑名单并不影响网络的工作性能。测试时,还可以采用符合IEEE802.15.4的包探测器(Sniffer),记录测试过程中空气中所传输的无线数据。每个模块还可以通过I/O输出自己的收发状态等信息。通过多种手段对测试过程进行分析,才能提高开发测试效率。 表2是某个节点的黑名单列表,该节点接收到的数据包发送方MAC地址如果符合下列n个公式中的一个,则该节点认为没有接收到数据包,对该数据包不作任何处理。 498)this.width=498;'' onmousewheel = ''javascript:return big(this)'' border="0" alt="" width="274" height="127" src="http://images.51cto.com/files/uploadimg/20111110/1000386.jpg" /> 表2黑名单列表 4典型应用 ZDK开发包,除了实现IEEE802.15.4的MAC层及ZigBee的网络层功能外,目前还完成一些应用层功能,同时提供简单易用的API接口,以便使用者根据实际需要进行二次开发。该技术已经成功地应用于组建家庭无线网络、无线传感器网络、无线门控系统和无线停车场计费系统等领域中。 4.1网络功能 图8是一个典型的ZigBee网络,该网络可取代有线电缆构成的拓扑。网络中端对端设备可以采用透明模式(TransparentMode)交互信息,完成无线RS232和RS485的数据传输功能。只要接上模块,多台设备的串口就能直接交互数据。这种应用尤其适合不易铺设有线电缆、通信时须要考虑避雷等因素的场合。 498)this.width=498;'' onmousewheel = ''javascript:return big(this)'' border="0" alt="" width="201" height="142" src="http://images.51cto.com/files/uploadimg/20111110/1000387.jpg" /> 图8典型的ZigBee网络示意图 为了充分发挥其他网络的作用,实现网络与外网(WLAN,Ethernet,PSTN,GPS等)的连接,以便远程控制ZigBee网络的工作,协调器还必须充当网关(Gateway),实现内网(WPAN)和外网的连接。由ARM处理器开发的嵌入式系统充当协调器及无线网关,它有RJ45,RJ11,RS232接口,可以通过以太网(Ethernet)、有线电话网(PSTN)、通用无线分组业务网(GPRS)或者全球地位系统(GPS)连接ZigBee网络,如图9所示。 498)this.width=498;'' onmousewheel = ''javascript:return big(this)'' border="0" alt="" width="304" height="169" src="http://images.51cto.com/files/uploadimg/20111110/1000388.jpg" /> 图9ZigBee网络与其他网络连接图 4.2实践效果 ZigBee模块载波频率为2.4GHz,通信速率为250kbps,发射功率在0dbm至-24dbm,接收灵敏度为-94dm。点对点通信距离,室内为60米左右,室外为100米左右,误包率小于0.5%。在不超过10跳的范围内通信,传输延迟不超过2秒,误包率小于1%;每包数据能传输的最大有效纯负荷为110字节。 目前,已经测试过50点的网络,实现跨多个房间、楼宇的数据传输。在节能模式下,模块能在电池供电的条件中长时间(约3个月)工作。本网络除了包含通用ZigBee网络的特点外,还能跟其他有线或者无线网络互通互融,达到优势互补,在实际应用中取得良好的效果。实践证明,ZigBee网络有其自己的鲜明特点,在众多的无线网络中有其存在和发展的 |
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