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随着无线传感器网络的迅速发展,其中的各项技术正被越来越多的学者所研究。在多个传感器网络关键技术中,网络协议技术由于高效组网的迫切需要逐渐成为研究的热点。而在众多无线传感器网络协议中,Zigbee协议由于其低消耗、低能量、高容错性等优势使其成为在实际环境中使用最为频繁的网络协议。
由于现行的Zigbee研究开发环境大多是以各大厂商提供的非开源函数库为平台,研究者很难了解到协议细节以及其工作流程。但随着“OPEN-WSN”理念的提出,越来越多的研究者投入到“开放式无线传感器网络”这一课题之中。同时,伴随着传感器网络节点硬件结构的开放,TinyOS开源传感器网络操作系统的逐渐成熟,使得网络协议,特别是本课题”基于TinyOS平台的ZigBee协议栈实现及分析研究”变得更加具有现实意义。
本文研究的目标定位于:利用本教研室已有的无线传感器网络硬件节点平台TelosB,在其上移植TinyOS操作系统,参照ZigBee协议标准的基础上,研究Open-ZB工作组所实现的Open-ZigBee协议栈雏形,在此过程中发现其仅仅实现了ZigBee协议标准中的部分组网功能,对于其他如能量管理、网络优化等功能都没有实现。
通过分析协议标准,将原有的Open-ZigBee协议栈雏形进行按层次的功能改进,从而构建一个稳定优质的Open-ZigBee协议栈。并利用改善后的协议栈设计了一簇树拓扑网络结构的应用程序实例,通过网络抓包分析该程序的运行结果,进一步验证了改善协议栈的功能特性。
该开源的Open-ZigBee协议栈的实现,使得一个包括硬件节点、操作系统、网络协议在内的完整WSN开发平台成功构建,从而有助于后期的无线传感器网络网络层与应用层开放性的进一步研究与实现。