ZigBee技术在语音通信中的路由协议研究与实现

论文摘要

ZigBee技术是一种新兴的专为低速率无线个域网（LR-WPAN）而设计的低成本、低功耗的短距离无线通信技术。为了解决其它无线通信技术无法满足某些专用领域的语音通信问题,本文根据ZigBee技术低成本、高可靠性、通信设施便于部署等其它无线通信技术所不具有的特点,提出了使用ZigBee技术实现语音通信的解决方案。本文首先介绍了ZigBee技术的基本特点,详细阐述了ZigBee技术的协议栈结构以及协议栈的核心网络层的相关关键技术,如ZigBee网络拓扑结构、网络层地址分配机制等。为了更清晰的阐述AODVjr协议的自身特点和两种基本路由协议的优缺点和适用场合,本文对AODV协议与AODVjr协议、Cluster-Tree协议与AODVjr协议的相关性能分别作了网络仿真。其次,为了弥补使用ZigBee技术进行语音通信时在网络路由协议方面的不足,本文对Cluster-Tree协议的网络接入和传输路径进行改进,提出了引入邻居表的CTNT协议,对AODVjr协议的RREQ分组的传输范围和转发方向进行改进,提出了降低路由开销的LRO-AODVjr协议,通过给出的网络仿真结果表明了改进方案的可行性和有效性。最后,本文提出一种使用ZigBee技术实现语音传输的解决方案,设计了用于音频信号采集与数模转换的辅助采集板,并搭配现有的ZigBee核心开发板完成了一个简单的端到端ZigBee语音通信系统,为ZigBee技术在语音通信领域的应用提供了一种设计思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 课题研究现状
• 1.3 本文主要工作及章节安排
• 第二章 ZigBee 技术与协议栈结构
• 2.1 ZigBee 技术
• 2.2 ZigBee 协议栈结构
• 2.2.1 物理层
• 2.2.2 MAC 层
• 2.2.3 网络层
• 2.2.4 应用层
• 2.3 本章小结
• 第三章 ZigBee 路由协议分析与性能比较
• 3.1 ZigBee 网络结构与地址分配
• 3.1.1 网络配置
• 3.1.2 网络拓扑结构
• 3.1.3 网络地址分配机制
• 3.2 ZigBee 路由建立过程与实例分析
• 3.2.1 路由建立过程
• 3.2.2 实例分析
• 3.3 ZigBee 路由协议分析
• 3.3.1 Cluster-Tree 协议分析
• 3.3.2 AODVjr 协议分析
• 3.3.3 Cluster-Tree 协议与AODVjr 协议的性能比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 ZigBee 在语音通信中的路由协议改进
• 4.1 Cluster-Tree 协议改进方案
• 4.1.1 Cluster-Tree 协议在语言通信中的缺陷分析
• 4.1.2 ZigBee 网络接入的新策略
• 4.1.3 引入邻居表的Cluster-Tree 协议（CTNT）
• 4.2 AODVjr 协议改进方案
• 4.2.1 AODVjr 协议在语音通信中的缺陷分析
• 4.2.2 低路由开销AODVjr 协议（LRO-AODVjr）
• 4.2.3 LRO-AODVjr 协议与AODVjr 协议的性能比较
• 4.3 本章小结
• 第五章 ZigBee 语音通信系统的实现
• 5.1 设计思路
• 5.2 总体架构
• 5.3 音频信号的采集与数模转换模块
• 5.3.1 模块设计目的与芯片选择
• 5.3.2 模块设计方案
• 5.3.3 PCB 板图设计方案
• 5.4 无线数据处理与传输模块
• 5.5 系统搭建与测试
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文