ZigBee无线传感器网络管理系统的研究与实现

论文摘要

ZigBee无线传感器网络作为一种新型短距离通信技术,具有短距离、低速率、低时延、低功耗、低成本、安全可靠、大容量的特点,最有可能实现“无所不在的网络”理念。它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等领域具有极高的应用价值,而且也将扩展到人类日常生活和生产的各个领域。目前,ZigBee无线传感器网络在基础理论研究和工程技术实现等方面向科研工作者提出了很多的问题和挑战,其中一个非常重要的方面就是对ZigBee无线传感器网络的网络管理。对于ZigBee无线传感器网络的有效管理,可以提高无线传感器网络的工作可靠性、效率和监控能力。本文研究ZigBee无线传感器网络管理系统模型,旨在构建一个基于ZigBee协议的高效、可靠的无线传感器网络管理系统,实现对网络状态的监控与管理。论文主要做了如下工作:(1)对现有无线传感器网络管理现状进行分析研究。论文介绍了无线传感器网络管理的主要内容和总体架构,针对现有的“MANNA传感器网络管理架构”和“基于代理的分布式传感器网网络管理架构”两种典型无线传感器网络管理架构进行分析研究,为ZigBee无线传感器管理系统设计实现提供参考。(2)对ZigBee协议栈进行学习和研究。本文设计的网管系统的节点通过ZigBee协议进行通信,节点之间实现稳定的通信尤为重要,为此,本文重点分析了ZigBee无线传感器网络协议栈,对各层标准深入研究,加强对节点间通信原理的认识。(3)借助成都无线龙CC2430/CC2431硬件平台,设计出基于ZigBee无线传感器网络管理系统模型,该模型主要由三部分组成,分别是:用户管理子系统、协调器子系统和终端/路由节点子系统。并以此为依据实现一个ZigBee无线传感器网络管理系统。实验表明:基于该模型所开发的管理系统能够采集ZigBee无线传感器网络内节点的各种即时数据,能够实时监控节点信息及网络拓扑结构变化,对整个ZigBee无线传感器网络可以起到有效管理的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国外研究现状
• 1.3 国内研究现状
• 1.4 论文研究内容
• 1.5 论文结构
• 第2章 网络管理及无线传感器网络管理
• 2.1 网络管理主要功能及体系结构
• 2.2 无线传感器网络管理及体系结构
• 2.2.1 无线传感器网络管理主要功能
• 2.2.2 无线传感器网络管理体系结构
• 第3章 ZigBee 无线传感器网络
• 3.1 ZigBee 技术概述
• 3.2 ZigBee 网络拓扑结构
• 3.2.1 ZigBee 网络配置
• 3.2.2 ZigBee 网络拓扑分类
• 3.3 ZigBee 协议总体架构
• 3.4 IEEE 802.15.4 标准
• 3.4.1 IEEE 802.15.4 标准的特点
• 3.4.2 物理层（PHY）规范
• 3.4.3 媒体访问控制层（MAC）规范
• 3.5 ZigBee 协议
• 3.5.1 网络层（NWK）规范
• 3.5.2 应用层（APL）规范
• 第4章 ZigBee 无线传感器网络管理系统模型设计
• 4.1 ZigBee 网络管理系统总体结构
• 4.2 ZigBee 无线传感器网管系统的构成
• 4.2.1 用户管理子系统
• 4.2.2 协调器子系统
• 4.2.3 终端/路由节点子系统
• 4.3 系统平台
• 4.3.1 硬件平台
• 4.3.2 软件平台
• 第5章 ZigBee 无线传感器网络管理系统模型的实现
• 5.1 ZigBee 无线传感器网络管理系统流程
• 5.2 协调器子系统的实现
• 5.2.1 协调器串口帧格式
• 5.2.2 信道分配
• ID 设置'>5.2.3 网络编号PAN_ID 设置
• 5.2.4 网络建立
• 5.3 终端/路由节点子系统的实现
• 5.3.1 网络地址分配
• 5.3.2 终端/路由节点加入网络
• 5.4 用户管理子系统的实现
• 5.4.1 界面设计
• 5.4.2 串口通信
• 5.4.3 节点数据库
• 5.4.4 节点拓扑图显示
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文及参与项目