基于Zigbee的WSN研究与应用

论文摘要

所谓无线传感器网络是由大量部署在目标区域内的,具备感知、无线通信与计算能力的微小传感器节点（称为“微尘MOTE”）所构成的分布式网络系统。传感器网络节点的组成和功能包括如下四个基本单元:传感单元（由传感器和模数转换功能模块组成）、处理单元（由嵌入式系统构成,包括CPU、存储器、嵌入式操作系统以及节点应用程序等组成）、通信单元（由无线通信模块组成）、以及供电单元（电池、太阳能或其他方式）。传感器网络可以根据当时的情况通过自组织方式构成动态的网络拓扑结构。传感器网络节点间一般采用多跳（multi-hop）的无线通信方式进行通信。传感器网络可以在独立的环境下运行,也可以通过网关连接到互联网,使用户可以远程访问。本文首先介绍了zigBee技术的概念、体系结构、特征以及它的应用领域;并提出ZigBee点对点拓扑形成簇型网络,该类型的网络具有较高的灵活性、扩展性和节能性;对ZigBee无线传感器网络的性能进行了仿真,从网络的安全性、节能性以及健壮性等方面进行了分析。最后本文将此种ZigBee组网应用到了电力抄表。该系统具有以下特点:（1）采用MESH网络结构,保证数据传输的可靠性。（2）每幢单元楼设置一个ZigBee远端节点。（3）一个小区设置一个Zigeee中心节点。（4）ZigBee中心节点通过网络上传到集抄中心数据库。传感器网络可监测多种参数,包括:温度、湿度、压力、风向和风速、光照强度、振动强度、声音强度、化学品浓度、污染物水平等。多个传感器协同合作以及与后台智能计算的结合还会产生比单一的传感器更为强大的感知和认知能力。

论文目录

• 内容提要
• 第1章 绪论
• 1.1 无线传感器的背景介绍
• 1.2 无线传感器网络的研究现状及关键技术
• 1.2.1 研究现状
• 1.2.2 关键技术
• 1.3 课题的提出和论文结构
• 1.3.1 课题的提出
• 1.4 论文结构
• 1.5 本章小结
• 第2章 ZIGBEE网络概述
• 2.1 ZigBee技术特征
• 2.2 ZigBee的协议层和网络结构
• 2.3 ZigBee应用的无线设备
• 2.4 ZigBee数据传输的安全性
• 2.5 ZigBee技术与其它无线技术比较
• 2.6 本章小结
• 第3章 ZigBee网络的端节点实现
• 3.1 ZigBee技术背景
• 3.2 ZigBee的开发工具介绍
• 3.3 ZigBee网络拓扑结构的模型
• 3.4 ZigBee网络通信过程
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于免费软件NS2的网络仿真及性能测试
• 4.1 ZigBee无线监控网络的Ns2仿真平台的建立
• 4.1.1 NS─2网络仿真软件简介
• 4.1.2 NS─2针对ZigBee的扩展
• 4.2 ZigBee在NS─2下的性能测试
• 4.3 本章小结
• 第5章 ZIGBEE网络的应用实例
• 5.1 项目背景
• 5.1.1 与传统方式相比ZigBee的优势
• 5.1.2 电力抄表系统的现状
• 5.2 系统的结构设计
• 5.3 系统的工作流程
• 5.6 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 摘要
• Abstract
• 致谢