ZigBee名字來源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式，蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來通知發(fā)現(xiàn)的新食物源的位置、距離和方向等信息，ZigBee技術(shù)模仿蜜蜂通過跳舞來傳遞信息的方式，通過相鄰網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間信息的接力傳遞，將信息從一個節(jié)點傳輸?shù)竭h(yuǎn)處的另外一個節(jié)點。

ZigBee聯(lián)盟制定了ZigBee協(xié)議棧的規(guī)范，各個無線廠商根據(jù)自己的硬件平臺和應(yīng)用環(huán)境，編寫自己的ZigBee協(xié)議棧。

本文介紹一種實際工程的ZigBee對等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的開發(fā)過程。

1 一般路由測試方法

無線路由協(xié)議一般是按照以下方式進(jìn)行路徑查找的:由源節(jié)點發(fā)出廣播的路徑查找請求，在網(wǎng)絡(luò)中傳播，到達(dá)目標(biāo)節(jié)點之后，目標(biāo)節(jié)點選擇一個最佳路徑(中間節(jié)點也做最佳路徑的篩選)，返回給源節(jié)點。路由查找過程如圖1所示。

2 無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧一般開發(fā)過程

一個無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的開發(fā)，需要一個詳細(xì)的規(guī)劃，完成路由算法的設(shè)計、代碼實施、硬件平臺的搭建、測試方法的選擇和實施等，下面逐一介紹。

(1)路由算法

無線路由協(xié)議需要考慮兩個因素:速度和穩(wěn)定性。查找路徑時，有時收到一個時間非常快的應(yīng)答，但是這并不一定是最佳的路徑，有可能是查找路由表的瞬間兩點之間，信號剛好達(dá)到臨界信號強度(即“超常發(fā)揮路徑”)，接下來傳輸數(shù)據(jù)的時候，恢復(fù)障礙物之后，信號又不能達(dá)到之前的速度，這在有移動遮擋物的時候，特別容易出現(xiàn)，如圖2所示?！俺０l(fā)揮路徑”判斷的依據(jù)是接收信號強度。

最短路徑和最佳信號質(zhì)量的結(jié)合，才是最佳路徑，在實際應(yīng)用中，還需要預(yù)留一條備用路徑，即次佳路徑。如圖3所示。

(2)測試開發(fā)過程

按照路由算法實施代碼之后，需要進(jìn)行小規(guī)模的測試，因為早期優(yōu)化更改比較多，需要每個節(jié)點進(jìn)行更新，因此最好在小范圍內(nèi)操作，改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行測試也方便。這個測試環(huán)境還必須很穩(wěn)定，節(jié)點之間的信號不要變化太大，否則早期測試的時候會引入很多的變量，測試快要結(jié)束的時候，才可以放入嘈雜的環(huán)境，進(jìn)行穩(wěn)定性測試。

如圖4所示，測試節(jié)點懸掛在通道的兩側(cè)，離地面2 m左右，彼此間的通訊不會因為人的走動而干擾，每個節(jié)點由電線供電，也有獨立的電源開關(guān)，可以關(guān)掉其中的任意一個，制造節(jié)點損壞的現(xiàn)象。

如圖5所示，在測試時，可以查找到達(dá)某個目標(biāo)節(jié)點的路徑地址和路由級數(shù)，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖上即可看是否是最優(yōu)的路徑。通過此表，還可以查看整個路徑中最差信號強度以及節(jié)點號碼，通過此號碼，我們可以判斷哪些節(jié)點之間的信號最差，為改善網(wǎng)絡(luò)整體鏈路通信質(zhì)量提供一個簡便的定位方法。

(3)拉遠(yuǎn)及穩(wěn)定性測試

這一階段進(jìn)行大規(guī)模、干擾性測試，主要包括:

·增加移動障礙物，影響節(jié)點之間的信號質(zhì)量；

·增加同頻段信號干擾；

·長時間路由查找成功率測試。

3 ZLGnet性能參數(shù)

ZLGnet在無線路由中的實際測試效果如表1所示。

按照每級1 km計算(20 dbm輸出模塊ZICM2410P2在7 dbi天線下可靠視距通訊距離1.5 km)，默認(rèn)20級路由可以實現(xiàn)40 km(前后20 km)覆蓋。

表1 ZLGnet實際測試效果

無線路由協(xié)議設(shè)計還包括其他很多方面的內(nèi)容，如路徑節(jié)點丟失報告機制，路徑表的老化和更新，底層重傳次數(shù)的最佳選擇，要做好一個無線路由協(xié)議棧，需要做大量路由決策及測試分析，但是相信隨著對環(huán)境變量的增加，測試環(huán)境的更多變化，ZLGnet將會越來越完善穩(wěn)定。

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