zigbee网络及其在医疗监护系统中的应用研究

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1、兰州理工大学硕士学位论文ZigBee网络及其在医疗监护系统中的应用研究姓名：刘宝申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：李战明20090515硕}‘学f?，论文摘要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IEEE802．15．4／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IE

2、EE802．15．4／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自组织网络拓扑结构，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

3、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。关键词：通信原语；组网；ZigBee标准；路由；无线医疗监护7igBee网络及萸n‘防疗!竹护系统中的吊j用研究AbstractWirelesssensornetworkisakindofwirelessnetworkwithlarge—scale，self-orga

4、nized，dynamic，reliable，digitalandinteractivefeatures，whichtakingthedataascenter．Ithasbroadapplicationprospectssuchasinmilitaryapplications，environmentalobservation，forecastingsystem，medicalcare，smarthomes，andSOon．TheappearanceofIEEE802．15．4／ZigBeeprotocolwhichoflowcost，lowpowerconsumptionand

5、simpleapplicationofferstheinternationalstandardforwirelesspatientmonitoringnetwork，atthesametime，itoffersthechanceforthedevelopmentofrelatedindustries．Inthispaper，theauthoranalyzestheIEEE802．15．4／ZigBeeprotocol，especiallythenetworkformationandroutealgorithms，andpointsoutsomeadvancedthoughts．

6、TheauthordesignesawirelesspatientmonitoringnetworkswithProgrammeCbasdonZigBee．Finally，thealgorithmsareimplementedontheC51RF．WSNdevelopmentkit．Theauthordesignstheself-organizingnetworkMeshtopologytosolvetheproblemsofnetworkplug—linkinMeshnetworkself．organizationandaddressassociationanddistrib

7、utioneffectively，andreconstructstheZigBeeprotocolstackbasedonthebottomsourcecodeoftheMACandNWKofferedbyTIcompany，anddesignssevenlayersofOSALServicesinthesystemintotaskscheduling，combinesthecommunicationformofUARTandDMAtoimplementatethetransferandtr