ZigBee网络及其在医疗监护系统中的应用研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 37次 | 上传用户:dnaln_xcl
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无线传感器网络是一种以数据为中心的无线网络,具有大规模、自组织、动态性、可靠性、交互性和数字性等突出特点,在军事应用、环境观测和预报系统、医疗护理、智能家居等领域都有广阔的应用前景。尤其在无线医疗监护领域有着重要的科研和实用价值。低成本、低功耗、应用简单的IEEE 802.15.4/ZigBee协议的诞生更为无线医疗监护网络提供了互联互通的国际标准,也为相关产业的发展提供了有力的契机。本论文全面深入地对IEEE 802.15.4/ZigBee技术规范与协议栈做了研究分析,重点探讨了ZigBee网络的组网和路由算法,并提出一些相应的改进意见。结合成都无线龙公司的C51RF-WSN开发平台所提供的软硬件资源,用C语言加以实现,搭建无线医疗监护系统,设计Mesh白组织网络拓扑结构,有效的解决了Mesh自组织网络中链路堵塞及网络关联与地址分配问题,并在TI公司提供的MAC与NWK底层源码的基础上重构ZigBee协议栈,设计操作系统OSAL的七大任务调度,结合UART和DMA等通信方式实现医疗监护信息的传输与处理。特别是在对于无线传感器网络最重要的节点节能机制方面,根据所设计终端节点设备的特点,对ZigBee无线通信协议栈PHY层、MAC层和NWK层进行了相应的节能设计,从而降低终端通信子系统的功耗,延长了系统工作的时间。最后,在ZigBee无线医疗监护系统测试平台上,对本课题的组网和信息传输功能进行了测试,成功验证了组网及地址分配算法上的改进,为下一步应用打下良好理论基础,方便开发人员进行系统设计。
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