无线通信部分研究方案(MX)..doc

引黄灌溉无线通信部分研究方案 马晓 关于ZIGBEE 1、zigbee网络组网方案 ①从网络配置上，ZigBee网络中有3种类型的节点:ZigBee协调点、ZigBee路由节点和ZigBee终端节点? ②ZigBee协调点?： A ZigBee协调点在IEEE 802.15.4中也称为PAN协调点，在无线传感器网络中叫做汇聚节点。 B ZigBee协调点必须是全功能设备FFD（ Full-Function Device ）。 C一个ZigBee网络只有一个ZigBee协调点，它往往比网络中其它节点的功能更强大，是整个网络的主控节点。 D它负责发起建立新的网络、设定网络参数、管理网络中的节点以及存储网络中节点信息等，网络形成后也可以执行路由器的功能。 E ZigBee协调点是3种类型ZigBee节点最为复杂的一种,一般由交流电源持续供电。 Zigbee的三种地址 长地址（物理地址） 64位（8字节）IEEE MAC 地址（由IEEE分配管理） 短地址（网络地址） 16位（4字节）当设备加入网络后分配 协调器的网络地址为0x00 网络标识符PANID（Personal Area Network ID） 32位（4字节） 用于区别不同的Zigbee网络，即在一个网络中的所有节点的PANID相同 2、ZIGBEE组网 3、ZIGBEE协议栈 为了弥补上述协议的不足,ZigBee联盟于2004年12月中旬推出基于IEEE 802.15.4的ZigBee协议栈. ZigBee短距离低速无线个域网（Low Rate-Wireless Personal Area Network,LR-WPAN）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. ◆ZigBee协议栈体系结构 本节将在介绍IEEE 802.15.4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 IEEE 802.15.4标准 IEEE 802.15.4标准[1]于2003年5月制定完成,它满足国际标准化组织 (ISO)开放系统互连(OSI)参考模型,主要包括物理层、数据链路层.IEEE 802.15.4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. ② ZigBee协议栈 完整的Zigbee[2,3]协议栈由物理层、介质访问控制层、网络层、安全层和高层应用规范组成. ZigBee协议栈的网络层、安全层和应用程序接口等由ZigBee联盟制定.其中安全层（Security）主要实现密钥管理、存取等功能.应用程序接口负责向用户提供简单的应用软件接口（API）,包括应用子层支持（Application Sub-layger Support,APS）、ZigBee设备对象（ZigBee Device Object,ZDO）等,实现应用层对设备的管理. ③ 网络层关键技术 ZigBee协议栈的核心部分在网络层.网络层主要实现节点加入或离开网络、接收或抛弃其他节点、路由查找及传送数据等功能,支持Cluster-Tree,AODVjr,Cluster-Tree＋AODVjr等多种路由算法,支持星形（Star）、树形（Cluster-Tree）、网格（Mesh）等多种拓扑结构[4]. Cluster-Tree（簇－树）是一种由网络协调器（Coordinator）展开生成树状网络的拓扑结构,适合于节点静止或者移动较少的场合,属于静态路由,不需要存储路由表.AODVjr算法是针对AODV[5,6]（Ad hoc按需距离矢量路由协议）算法的改进,考虑到节能、应用方便性等因素,简化了AODV的一些特点,但是仍然保持AODV的原始功能. 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－、RFD（RN:Routing Node,路由节点;RFD:Reduced Function Device）.其中Coordinator的路由算法跟RN+相同,Coordinator、RN+和RN－都是全功能节点（FFD: Full Function Device）,能给其他节点充当路由节点;RFD只能充当Cluster-Tree的叶子（Leaf Node）.如果待发送数据的目标节点是自己的邻居,直接通信即可;反之,如果不是自己的邻居时,三种类型的节点处理数据包各不相同:RN+可以启动AODVjr,主动查找到目标节点的最佳路由,且它可以扮演路由代理（Routing Agent）的角色,帮助其他节点查找路由;RN-只能