zigbee协议网络层的研究与实现

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1、万方数据ZigBee协议网络层的研究与实现朱向庆，王建明(1．北京师范大学信息科学学院，北京100875；2．嘉应学院电子信息工程系，广东梅州I514015)摘要：在深入研究ZigBee协议网络层工作机制的基础上，提出其网络层实现方案，并在硬件平台上构建了国内外都具有领先技术优势的ZigBee无线个域网。关键词：IEEE802．15．4协议ZigBee协议无线个域网随着科学技术的发展，无线技术逐渐取代有线技1．2ZigBee协议栈术，仅支持静态固定拓扑的无线网络也逐渐被支持动态完整的Zigbee协议栈由物理层、介质访问控制层、变化拓扑的无线网络所取代。在短距离的无线控制、监网络层、安

2、全层和高层应用规范组成[2-31。测、数据传输领域，通用的技术有IEEE802．11、蓝牙、如图1所示，ZigBee协议栈的网络层、安全层和应HomeRF等。它们有各自的优势，但仍然存在功耗大、组用程序接口等由ZigBee联盟制定。其中安全层(Security)网能力差等劣势。为了弥补上述协议的不足，ZigBee联主要实现密钥管理、存取等功能；应用程序接口负责向盟于2004年12月中旬推出基于IEEE802．15．4的Zig．用户提供简单的应用软件接口(API)，包括应用子层支Bee协议栈。持APS(ApplicationSub-laygerSupport)、ZigBee设备对象Zi

3、gBee短距离低速无线个域网LR—WPAN(LowZDO(ZigBeeDeviceObject)等，实现应用层对设备的管理。Rate—WirelessPersonalAreaNetwork)不仅具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点，而且具有可靠性高、组网简单、灵活的优势。本文将介绍ZigBee协议栈并提出网络层的具体实现方案。1ZigBee协议栈体系结构在介绍IEEE802．15．4标准和ZigBee协议的基础上，重点分析ZigBee协议栈的网络层关键技术及其工作机制。1．1IEEE802．15．4标准IEEE802．15．4标准于2003年5月制定完成，它满足国际标准化组织(

4、ISO)开放系统互连(OSI)参考模型，主要包括物理层、数据链路层。IEEE802．15．4协议与其他无线网络相比，突出的优点是：组网能力强，适应面广，可靠性高，节能性好⋯。图1ZigBee协议栈·S“S“S“S芭·S芭·S已．sE·SE·SE·S毫·SE·SE·S—·S琶·S毫·Sh昱hSE·S巴·ShShShS“ShS“S邑·S已心“ShS“S已心“SE·S“SE·Sh毫￡·S芒．SE．ShS艺·ShShS巴·ShShS“S芒(接上页)设计要求。由于仿真时边界条件处于理想情况，天线的性能也较理想，而实际工程中由于加工的误差和测量的误差，副瓣会抬高。与其他形式的全向天线相比，该天线

5、具有诸多优点，实现了高增益、宽频带与全向性的特点，具有很高的工程实用价值。参考文献1钟顺时．微带天线理论与应用[M]．西安：西安电子科技大学出版社，19912[加]I．J．鲍尔，P．布哈蒂亚著，梁联倬，寇廷耀译．微带天线[M】．北京：电子工业出版社，1984《电子技术应用》2006年第1期3徐琰，张立东．矩形微带串馈线阵的设计和仿真[J]．制导与引信，2003；24(4)：37～414牛传峰，耿京朝，毛贵海．单片微带全向天线的分析与设计[J]．无线电通信技术，2003；29(5)：59～605Hill．R．ATwinLineOmni—directionalAerialConfigur

6、a-tion．8mEurop．MicrowaveConf．．Sep．1978：307～3116DERNERYD，AndersG．LinearlyPolarizedMicrostripAn-tennas．IEEETrans．AntennasPropagat．，Vol，AP一24，November1976：846～851(收稿日期：2005—06—22)本刊邮箱：eta@ncse．com．ca129遵匿邈万方数据素，简化了AODV的一些特点，但仍保持AODV的原始功能。表1是两种算法的优缺点比较。表1Cluster—Tree和AODVjr的优缺点比较Cluster-TreeAODVjr优

7、点I简单，无初始延迟l路径最佳，自适应缺点l路由非最佳需要路由表Cluster—Tree+AODVjr路由算法汇聚了Cluster—Tree和AODvjr的优点。网络中的每个节点被分成四种类型：Coordinator、RN+、RN一、RFD(RN：RoutingNode，路由节点；RFD：ReducedFunctionDevice)。其中Coordinator的路由算法与RN+相同，Coordinator、RN+和RN一都是全功能节点(FFD：FullFu