设计说明书-高速公路车辆交通监测无线传感器网络通信协议研究.pdf

摘要

随着我国经济的快速发展，汽车产业也得到了迅速的发展，各个地区的车辆数

量在急剧增加，由此导致的堵车、交通事故数量也在相应增加。随着无线传感器网

络的发展，这些情况完全是可以避免的。本论文设计的无线传感网络是采用ZigBee

通信协议，在GAINSJ软硬件开发平台开发的。

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。其特点是近距离、低复

杂度、自由路由、低功耗、高数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，

可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网

通讯技术。本论文对ZigBee协议网络层功能的实现、设备类型和网络拓扑结构、

ZigBee网络的路由选择机制等都有较为详细的阐述。

利用OPNET仿真软件，对ZigBee协议进行仿真。针对ZigBee网络中节点传输

数据的时延，网络通信性能和质量，以及ZigBee网络节点的扩展性进行模拟，对

ZigBee协议的路由选择机制和自组网性能进行探讨，验证了ZigBee技术时延短，自

组网性能强，协议简单以及高度扩充性的特点，同时提出OPNET仿真工具里封装的

ZigBee模块的不足与限制。

本论文中也对设计的高速公路车辆交通监测无线网络做了详细的介绍，该网络

是在GAINSJ平台上开发的，我们也对网络层和应用层的协议栈实现进行了讨论。

而且我们也做了一些实际的测试并对测试的结果做了分析，以找到ZigBee网络协议

的缺陷，然后针对缺陷提出相应的解决办法。

关键词：无线传感网络ZigBee通信协议OPNET仿真车辆交通监测

Abstract

Withthefast-pacedeconomicdevelopment,therapidgrowthofthenumberof

vehiclesinvariousregions,Subsequently,trafficcongestion,chaosandaccidentsoccur

frequently.However，withthedevelopmentofwirelesssensornetwork(WSN),itisfound

thattheseunfavorableconditionscanbeavoided.Thisthesisaimstostudyanddesignthe

WSNsystemfortheroadtrafficmonitoringbasedontheGAINSJdevelopmentplatform.

ZigBee(IEEE802.15.4-2006standard)isacategoryintheIEEE802family,ZigBee

technologywasdevelopedforlow-rateWPAN（LR-WPAN）whichfeaturelongbatterylife

byhavinglowdaterates,lowpowerconsumption,self-healingabilityforthenetwork.The

thesisresearchestheIEEE802.15.4/ZigBeeprotocol,discussestherealizationofZigBee

protocolinnetworklayer,ZigBeedevicetypeandnetworktopology,analyzestherouting

mechanism.ThendiscusstheresultsofvariouscasessimulatedonOPNET.Steadycase

withsingleroute,routerfailureleadingtoself-healing,stabilityinthepresenceofmoving

enddevices,caseof