ZigBee无线路由协议ZLGnet.doc

类别内容关键词摘 要广州致远电子有限公司ZigBee无线路由协议ZLGnetApplicationNote无线zigbee传输模块产品应用笔记AN01010101 V0.00 Date: 2008/01/01 无线通信在嵌入式系统中的应用讲座(24)ZigBee无线路由协议ZLGnet1.1 前言ZigBee名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来通知发现的新食物源的位置、距离和方向等信息，ZigBee技术模仿蜜蜂通过跳舞来传递信息的方式，通过相邻网络节点之间信息的接力传递，将一个信息从一个节点传输到远处的另外一个节点。ZigBee联盟制定了ZigBee协议栈的规范，各个无线厂商根据自己的硬件平台和应用环境，编写自己的ZigBee协议栈。本文介绍一种实际工程的ZigBee对等网络协议栈的开发过程。1.2 一般路由测试方法无线路由协议一般是按照以下的方式进行路径查找的：由源节点发出广播的路径查找请求，在网络中传播，到达目标节点之后，目标节点选择一个最佳路径（中间节点也做最佳路径的筛选），返回给源节点。图 1 路由查找过程1.3 无线网络协议栈一般开发过程一个无线网络协议栈的开发，需要一个详细的规划，完成路由算法的设计，代码实施，硬件平台的搭建，测试方法的选择和实施等，下面逐一介绍。1. 路由算法无线路由协议需要考虑两个因素，速度和稳定性。查找路径时，有时收到一个时间非常快的应答，但是这并不一定是最佳的路径，有可能是查找路由表的瞬间两点之间，信号刚好达到临界信号强度（即“超常发挥路径”），接下来传输数据的时候，恢复障碍物之后，信号又不能达到之前的速度，这在有移动遮挡物的时候，特别容易出现，“超常发挥路径”判断的依据是接收信号强度。正常路径超常发挥路径图 2 路由选择中的问题最短路径和最佳信号质量的结合，才是最佳路径，在实际应用中，还需要预留一条备用路径，即次佳路径。图 3最佳路径的抉择2. 测试开发过程按照路由算法实施代码之后，需要进行小规模的测试，因为早期优化，更改比较多，需要每个节点进行更新，因此最好在小范围内操作，改变拓扑结构进行测试也方便。这个测试环境还必须很稳定，节点之间的信号不要变化太大，否则早期测试的时候会引入很多的变量，测试快要结束的时候，才可以放入嘈杂的环境，进行稳定性测试。如图4所示，测试节点悬挂在通道的两侧，离地面2米左右，彼此间的通讯不会因为人的走动而干扰，每个节点由电线供电，也有独立的电源开关，可以关掉其中的任意一个，制造节点损坏的现象。如图 5所示，在测试时，可以查找到达某个目标节点的路径地址和路由级数，在拓扑结构图上即可看是否是最优的路径。通过此表，还可以查看整个路径中最差信号强度以及节点号码，通过此号码，我们可以判断哪些节点之间的信号最差，为改善网络整体链路通信质量提供一个简便的定位方法。图 4 测试环境图 5 路由查找软件3. 拉远及稳定性测试这一阶段进行大规模、干扰性测试，主要包括：l 增加移动障碍物，影响节点之间的信号质量；l 增加同频段信号干扰；l 长时间路由查找成功率测试。1.4 ZLGnet性能参数ZLGnet在无线路由中的实际测试效果如下：表格 1速度默认路由最大级数 20 10级内路由查找 500ms 20级内路由查找 1s 平均每级路由转发延时 12ms 按照每级1公里计算（20dbm输出模块ZICM2410P2在7dbi天线下可靠视距通讯距离1.5公里），默认20级路由可以实现40（前后20）公里覆盖。图 6 小规模测试1.5 结语无线路由协议设计还包括其他很多方面的内容，如路径节点丢失报告机制，路径表的老化和更新，底层重传次数的最佳选择，要做好一个无线路由协议栈，需要做大量路由决策及测试分析，但是相信随着对环境变量的