基于ZigBee與藍(lán)牙轉(zhuǎn)換的多匯聚節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)技術(shù)的逐漸成熟，大規(guī)模、高密度的網(wǎng)絡(luò)布局成為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)。相對(duì)于傳統(tǒng)的單匯聚節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，多匯聚節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)傳輸可靠性和節(jié)點(diǎn)能耗均衡性等諸多方面都顯現(xiàn)出更強(qiáng)的適應(yīng)性。本文結(jié)合了ZigBee的低功耗、低成本等優(yōu)勢(shì)和藍(lán)牙的終端接入優(yōu)勢(shì)，基于ZigBee協(xié)議棧和藍(lán)牙協(xié)議棧設(shè)計(jì)出一個(gè)以點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)ZigBee/藍(lán)牙協(xié)議轉(zhuǎn)換器為核心的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)；該系統(tǒng)采用了更為可靠、健壯的多匯聚節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從

2、而有效地拓寬了ZigBee技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用范圍。
　　點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)ZigBee/藍(lán)牙協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵在于對(duì)ZigBee數(shù)據(jù)包和藍(lán)牙數(shù)據(jù)包的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換器在硬件上由ZigBee射頻、藍(lán)牙射頻和單片機(jī)組成，它們通過(guò)通用串行口進(jìn)行連接。數(shù)據(jù)包格式的轉(zhuǎn)換包括兩個(gè)步驟：
　　(1)單片機(jī)按照源數(shù)據(jù)包的通用格式對(duì)其進(jìn)行解析，以得到數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)荷載；
　　(2)單片機(jī)按照目的數(shù)據(jù)包的通用格式對(duì);
　　(3)中所

3、得到的數(shù)據(jù)荷載進(jìn)行封裝。
　　在多匯聚節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中引入ZigBee/藍(lán)牙協(xié)議轉(zhuǎn)換將不可避免地引發(fā)節(jié)點(diǎn)地址流失、數(shù)據(jù)速率不匹配等問(wèn)題。為解決節(jié)點(diǎn)地址流失的問(wèn)題，文中采用了一種新的數(shù)據(jù)域設(shè)計(jì)方案，它將數(shù)據(jù)荷載設(shè)計(jì)成地址信息和數(shù)據(jù)信息的聯(lián)合體。為解決數(shù)據(jù)速率不匹配的問(wèn)題，文中設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，對(duì)不同串行口輸入的數(shù)據(jù)包進(jìn)行排隊(duì)和暫存。
　　基于ZigBee協(xié)議的多匯聚節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵在于通過(guò)對(duì)匯聚節(jié)點(diǎn)和傳感節(jié)點(diǎn)的

4、協(xié)同設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)一種匯聚節(jié)點(diǎn)的切換機(jī)制。該機(jī)制允許當(dāng)前匯聚節(jié)點(diǎn)失效的傳感節(jié)點(diǎn)自發(fā)地切換至另一可用的匯聚節(jié)點(diǎn)，以完成數(shù)據(jù)信息的上傳。對(duì)傳感節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)均需要配合上述匯聚節(jié)點(diǎn)的切換機(jī)制的完成。
　　最后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)基于ZigBee/藍(lán)牙協(xié)議轉(zhuǎn)換器的多匯聚節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的功能及性能進(jìn)行測(cè)試。最終的測(cè)試結(jié)果表明，本文提出的基于ZigBee協(xié)議棧和藍(lán)牙協(xié)議棧設(shè)計(jì)的ZigBee/藍(lán)牙協(xié)議轉(zhuǎn)換器能夠有效地對(duì)兩類(lèi)數(shù)據(jù)包進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，Zig

5、Bee設(shè)備與藍(lán)牙設(shè)備之間的通信得以實(shí)現(xiàn)。本文的實(shí)際應(yīng)用案例也表明，ZigBee/藍(lán)牙協(xié)議轉(zhuǎn)換器能夠夠較好地融入到多匯聚節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中；在案例中，多匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)得以體現(xiàn)，系統(tǒng)的實(shí)用性也得到了證實(shí)。
　　本文在設(shè)計(jì)思想上與具體實(shí)施中仍存在著不足。多匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)在提高節(jié)點(diǎn)能耗均衡性方面的顯著作用未能得到充分的體現(xiàn)。在匯聚節(jié)點(diǎn)的切換機(jī)制中，沒(méi)能充分考慮其時(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)以選擇出最優(yōu)的匯聚節(jié)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，傳感節(jié)點(diǎn)的供電、移動(dòng)數(shù)據(jù)終