【摘 要】
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基于IEEE802.15.4规范的Zigbee无线传感器网络在实际应用中,性能往往随着网络节点数目的增加、传输环境复杂性的增加或通信数据量的增大而急剧下降。特别在楼宇内部的复杂环境
【出 处】
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中国科学院研究生院(本部) 中国科学院研究生院 中国科学院大学
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基于IEEE802.15.4规范的Zigbee无线传感器网络在实际应用中,性能往往随着网络节点数目的增加、传输环境复杂性的增加或通信数据量的增大而急剧下降。特别在楼宇内部的复杂环境中,信号传输过程中存在严重的多径干扰和金属材质屏蔽的问题,使得网络连通性下降更加急剧,限制了无线传感器网络技术的应用。为解决此问题,本论文针对楼宇环境中Zigbee无线传感器网络的传输特点,采用电力线载波通信和Zigbee技术通信相结合的方法,研发了相应的混合式无线传感器网络平台,网络的连通性大为提高,同时数据传输的可靠性及传感器网络节点间的传输距离也得到明显提高。
本项研究基于IEEE802.15.4协议规范和Zigbee网络标准,通过对物理层、MAC层、网络层、应用层的分析与研究,研发了基于Zigbee协议的无线传感器网络节点,并由其组成了适用于楼宇环境的传感器网络平台系统。该平台系统的硬件部分在基于Zigbee协议的无线传感器节点上,增加了CS8900以太网适配器和基于LM1893电力线通信载波模块;软件部分将lwIP嵌入式TCP/IP协议栈移植到μ C/OS实时操作系统,实现了基于CS8900的lwIP适配器驱动程序。整个网络系统结合已有的楼宇电力网络划分传感子网,以减小每个无线传感子网络的节点数量,以提高网络传输的可靠性,解决单一无线传感器网络随着节点增多而导致网络性能急剧下降的问题。
为研究混合式无线传感器网络对于楼宇环境的有效性,本项研究设计了基于50个节点的网络连通性试验平台。经过对比测试,采用混合式无线传感器网络连通率从Zigbee协议的40%左右提高到了混合式无线传感器网络的90%以上。混合式无线传感器网络技术方法具有很好实用价值。
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