ZigBee传感器网络自主配置和应用技术研究

ZigBee是一种具备低功耗、近距离、组网能力强等特性的无线传感器网络技术,在智能家居应用中需要具备较高的自主操作能力,因此,有必要研究ZigBee传感器网络自主配置技术,增强网络的稳定性、健壮性和自主性。论文研究了传感器网络节点感知自身网络连接状态变化的自主配置技术。针对ZigBee网络中由于链路故障导致节点与网络失去连接的问题,扩展了链路故障节点重新加入网络的方法,传感器网络节点感知自身失去网络连接时,将作为子树网络的代理协调器,携带整棵子树节点重新加入网络,维持原子树网络的结构形态,以便减少子树节点重构造成的网络资源消耗;利用节点转移的方式,扩展了ZigBee标准协议中节点重新加入网络的处理机制,通过释放饱和节点的地址空间并分配给链路故障节点,充分利用网络中的地址空间,提高节点重新加入网络成功率,增强网络的稳定性、健壮性。设计和实现了基于CC2530的ZigBee自主配置原型系统,系统实现了数据采集的基础功能和链路故障节点自主配置功能,由ZigBee无线传感器网络和客户端软件两部分组成;并在该系统上对ZigBee网络链路故障节点自主配置方案进行实验测试。实验结果表明节点能够有效处理链路故障问题,恢复网络连接。为了验证在多节点条件下链路故障节点自主配置方案的处理性能,设计和实现了基于Matlab仿真平台的实验,评估自主配置方案在较多节点数目下处理性能的变化,实验结果表明自主配置方案的处理的性能比ZigBee标准协议有提高。