ZigBee网络路由协议的研究与实现

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随着科学技术的不断发展,现代无线通信技术开始应用到工业领域,给无线通信带来了新的研究方向,也给开发商带来了新的商业契机,同时也改变了工业检测与控制的手段和方式,将人们从繁杂的现场作业中解脱出来,降低了成本,提高了效率。   近些年来,越来越多的企事业单位、高校等研究机构参与到了工业无线的应用与研究,取得了很大的发展。ZigBee作为自组织工业无线网络的一项技术规范,吸引了众多IT公司的关注,对其开发利用方兴未艾。   为了支持ZigBee网络在mesh拓扑结构中可靠而有效的传输数据,ZigBee在网络层采用了移动Ad Hoc网络的AODVjr路由协议。本文在无操作系统的环境下以实现ZigBee网络的mesh和树型路由为直接目的,以研究自组织网络及其在工业无线方面的应用为最终目的。   本文第二章首先对Ad Hoc网络的各种路由协议进行了细致的分类,重点按先应式路由和后应式路由进行了分析和比较,并选取有代表性的DSR、DSDV和AODV路由协议进行了研究,揭晓了在ZigBee规范中mesh路由的神秘面纱,同时也对MAODV进行了简短的介绍。   本文第三章首先对ZigBee规范做了大致的介绍,然后对本文mesh路由实现时用到的各种帧格式进行了描述,并对本文具体实现时的树型路由的原理和mesh路由的建立过程进行了详尽的描述,同时也对ZigBee网络的多播传输进行了说明。   本文第四章首先介绍了开发ZigBee协议栈的硬件和软件平台以及CC2430芯片的特点,并对建立在该芯片上的ZigBee协议栈的框架进行了讲解。紧接着对树型路由和mesh型路由的具体实现进行了详尽的描述,同时也对多播传输的实现进行了描述。最后针对ZigBee协议栈框架中数据转发模块存在的问题进行了分析,提出了采用hash表的方式缓存待转发的数据帧,并以此对转发数据时修复路由的方式进行了新的设计。   本文最后对实现的ZigBee协议栈的路由功能在真实环境中进行了较为全面的测试,测试结果说明本文较好的实现了ZigBee网络的mesh路由及多播和广播传输。本文的路由实现为进一步开拓ZigBee规范在工业无线及相关领域中的应用奠定了良好的基础。
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