绪论
1.1 研究背景与意义
近年来,随着物联网、泛在网技术的研究与发展,传感器网络再次被推到研究与应用的前列。众所周知,传感器网络可以用来感知或监测各种不同的物理参数或状态,如光、声、温度、湿度,以及借助传感器进行对目标物体的位置、当前状况等的监测,特别是那些不能够部署传统有线传感器网络的环境,如战场、海洋深处、荒芜区域、外部空间等。无线传感器网络最初主要应用于军事领域,应用范围从海域、陆域到空域,目标从大型到小到同传感器一般,成本昂贵以及节点能耗过快导致节点生命周期短。随着低成本、低功耗、微型传感器的出现以及嵌入式计算等技术的出现,无线传感器网络应用得到了更广阔的推广。作为一种新型的信息感知技术,无线传感器网络可以应用防军事、工业控制、智能家居、健康医疗、环境监测、智能交通等领域。ZigBee 网络本身基于 IEEE 802.15.4 协议通信的局限性,诸如蜂窝网、互联网等网络与其无法直接通信,局限了对传感器节点的控制与管理。在今天高科技技术的发展,智能终端、云计算的推广与使用,使得人们对消息的获取、对目标物的监控等要求日益加大。为了能够对传感器网络中的传感器节点进行随时随地的控制与管理,需要将传感网络与蜂窝网、互联网等网络进行互联,实现传感器与其它网络的融合。传感器节点虽做成低功耗、低成本,但随着工作的进行,特别是发起寻路时的泛洪广播,无关的节点也会进行一次或者多次的响应,势必造成节点的能量损耗,减少了节点的工作寿命,无论是军事应用、环境监测、工业控制、智能交通等领域,还是家庭应用中的智能家居,都需要面对这类问题。因此解决功耗问题,是让传感器节点工作寿命增加的关键点之一,而功耗问题可从链路成本、路由算法、节点的休眠等角度进行研究与实现。继续投入工作后的低功耗,需从软硬件上真正实现低功耗、低成本。
第二章 基于CC2530 ZigBee路由算法的研究及实现 .....10
2.1 ZigBee网络路由算法 .....................................10
2.1.1 ZigBee路由节点种类 ...............................10
第三章 ZigBee网络与蜂窝网的互联互通..................31
3.1 引言 ......................................................31
3.2 ZigBee网络与蜂窝网的互联互通设计方案...........32
3.2.1 ZigBee网络与GSM网络的互联架构 ..................32
3.2.2 ZigBee网络与GSM网络互联应用场景设计 .........33
第四章 网络互联功能的测试与联调...........................48
4.1 互联场景应用中的设备组网 ......................48
4.2 互联网关的测试与联调 ..............................48
总结
本文源于重大专项——“泛在网络下多终端协同的网络控制平台及关键技术”，立足感知延伸层，研究 ZigBee 无线传感器网络的组网与应用。从无线传感器应用的角度，设计能高效、节省节点能耗的路由策略，从无线传感器网络中节点的功能角度，设计 ZigBee 网络与蜂窝网互联通信，为无线传感器网络的推广提供关键技术的实现。本课题的宗旨是提高用户体验，用户请求能得到高效响应，因此对 ZigBee 网络的路由策略进行改进，在寻路时采取地址解析的过程来单播路由发现，避免路由发现时产生广播泛洪的危机。本路由算法是在原有路由算法基础上进行实施改进，保留路由发现机制，但改进后采用的单播路由发现机制已无需考虑路由的链路成本比较等问题，提高了路由响应的效率。改进后的路由策略也降低了节点因路由广播发现机制而造成的不必要能耗。在上述路由策略改进的基础上，本文从无线传感器节点组网、入网汇报、信号控制、信息采集、周期汇报、身份识别等功能应用角度设计 ZigBee 无线传感器网络与蜂窝网的互联，以智能家居为应用场景，实现了上述关键功能。通过验证测试，关键技术得到很好的实现，且运行稳定，满足网络融合及应用的需要。
参考文献
[1] Zhu Qian, Wang Ruicong, Chen Qi, etal. IOT gateway: bridging wireless sensor networks into Internet ofthings[C].IEEE/IFIP 8th International Conference on Embedded and Ubiquitous Computing (EUC),2010:347-352.
[2] Lei Yuling, Zhang Yan, Zhao Yanjuan. The research of coverage problems in wireless sensor network[C].InternationalConference on Wireless Networks and Information Systems(WNIS), 2009: 31-34.
[3] Modares H, Salleh R, Moravejosharieh A. Overview of security issues in wireless sensor networks[C].International Conference on Computational Intelligence, Modelling and Simulation (CIMSiM), 2011:308-311.
[4] 郑军, 张宝贤. 无线传感器网络技术[M].北京:机械工业出版社. 2012: 185-200.
[5] Kouche A E. Towards a wireless sensor network platform for the Internet of Things: sprouts WSN platform[C]. IEEEInternational Conference on Communications (ICC), 2012: 632-636.
[6] Rout R R, Ghosh S K, Chakrabarti S. www.51lunwen.org/wlcbx/ A network coding based proba bilistic routing scheme for wirelesssensor network[C].International Conference on Wireless Communication and Sensor Networks (WCSN),2010: 1-6.
[7] Aky ildiz I F, Tommaso M, Chowdhury K R. A survey on wireless multimedia sensor networks [J].ComputerNetworks, 2007,51(4): 921-960.
[8] Paul J L. Smart sensor web: tactical battlefield visualization using sensor fusion[J]. IEEE Aerospace and ElectronicSystems Magazine, ,2006, 21(1): 13-20.
[9] Mainw aring A, Polastre J, Szewczyk R, etal. Wireless sensor networks for habitat monitoring[C]. ACM 1st InternationalWorkshop on Wireless Sensor Networks and Applications, 2002: 88-97.
[10] Cuc chiara R. Multimedia surveillance systems[C]. Proceedings of ACM International WorkShop on Video Surveillance andSensor Networks , 2005: 3-10.
