淺析無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

侯珍珍

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)科學(xué)已經(jīng)在社會(huì)的各行各業(yè)中得到了更多的發(fā)展和應(yīng)用。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)作為計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)全新的研究課題，近些年因其廣闊的前景而備受業(yè)內(nèi)關(guān)注。本文針對(duì)IEEE 802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了重點(diǎn)的探索，努力深入的研究了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)在無(wú)線傳感器中的形成，之后設(shè)計(jì)了無(wú)線傳感器點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通信的方法。

關(guān)鍵詞：IEEE 802.15.4 ?點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信 ?傳感器節(jié)點(diǎn) ?無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TP212.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）09-0032-01

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network），又稱為WSN，一般是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的簡(jiǎn)潔微型傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多連接組織的網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的通信，并發(fā)送給觀察者。并且如今的傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)與仿生人體器官和塑料電子學(xué)并稱為當(dāng)今世界未來(lái)的三大重要科技產(chǎn)業(yè)，有著舉足輕重的地位和研究?jī)r(jià)值。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是業(yè)內(nèi)一個(gè)里程碑式的進(jìn)步，有必要進(jìn)行深入的探討。

1 IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)

IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)是IEEE標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)制定的針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)要求來(lái)實(shí)現(xiàn)的短距離低功耗無(wú)線通信技術(shù)，用以滿足無(wú)線個(gè)人低速區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。該標(biāo)準(zhǔn)是定義在MAC層和PHY層的針對(duì)個(gè)人無(wú)線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的最新標(biāo)準(zhǔn)，在功能和作用上有明確的規(guī)定，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)中也將低速率傳輸、低成本以及低能耗等標(biāo)準(zhǔn)作為重點(diǎn)，以期能夠在短距離小范圍內(nèi)的低速互聯(lián)功能中提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

IEEE 802.15.4其實(shí)就是一系列的設(shè)備組合，這樣的一種組合中無(wú)線信道能夠在這種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行一系列的區(qū)域活動(dòng)，這一區(qū)域邊產(chǎn)生了WPAN網(wǎng)絡(luò)，并且再這樣的網(wǎng)絡(luò)中，即便RFD間的通信不是直接的，也可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)FFD設(shè)備進(jìn)行信息傳遞，也可通過(guò)FFD設(shè)備進(jìn)行信息的向外發(fā)送。與RFD相關(guān)聯(lián)的FFD設(shè)備必須是具有通信能力的全功能設(shè)備。FFD設(shè)備之間可以作為RFD設(shè)備的協(xié)調(diào)器，并且RFD設(shè)備能夠?qū)FD設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制，通過(guò)少量的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)資源占用不大的方案?jìng)鬟f。

在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中，所有的設(shè)備只需要能夠收到彼此的信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)無(wú)線直接通信，從而摒棄了其他轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，這一過(guò)程中盡管依舊需要網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器協(xié)助完成，但是其功能已經(jīng)不是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)而是被注冊(cè)和訪問(wèn)控制等功能所取代。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通過(guò)上層規(guī)定的協(xié)議將信道打開(kāi)或關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)基本功能。

2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信設(shè)計(jì)概述

通過(guò)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)能夠看出，網(wǎng)絡(luò)的組成包括工作站和服務(wù)器，但是當(dāng)視角轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層時(shí)，服務(wù)器和工作站的工作又類似，兩者均可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)名稱或地址來(lái)進(jìn)行替代。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信也可以理解為對(duì)等通信。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信中工作站之間進(jìn)行對(duì)話不再需要原來(lái)的文件服務(wù)器進(jìn)行中轉(zhuǎn)工作，而是采取了更為簡(jiǎn)單的方式，這樣較傳統(tǒng)的通信方法有很多優(yōu)勢(shì)，尤其是在操作便捷性和快捷性方面比傳統(tǒng)方法強(qiáng)得多。

2.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信函數(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（1）射頻初始化函數(shù)。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信之前，要先進(jìn)行射頻函數(shù)調(diào)用的初始化，調(diào)用響應(yīng)的函數(shù)，通過(guò)函數(shù)的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)協(xié)議報(bào)的初始化，同樣的需要對(duì)定時(shí)器進(jìn)行設(shè)置，以便在數(shù)據(jù)包發(fā)送之后服務(wù)器出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間未響應(yīng)的情況進(jìn)行終端連接操作。在這一過(guò)程中，配置無(wú)線部分時(shí)始終采用發(fā)送狀態(tài)，通過(guò)讓其在特定頻率下工作來(lái)實(shí)現(xiàn)CRC值的檢查、插入和自動(dòng)計(jì)算等發(fā)送需要。（2）發(fā)送數(shù)據(jù)包函數(shù)。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，也要對(duì)相應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，這一過(guò)程能夠發(fā)送最多122長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，對(duì)目標(biāo)地址進(jìn)行標(biāo)記，一旦有回應(yīng)便可設(shè)置其為相應(yīng)的標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)后續(xù)過(guò)程。（3）接收數(shù)據(jù)包函數(shù)。當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)包的發(fā)送時(shí)，要進(jìn)行相應(yīng)函數(shù)的調(diào)用，這一函數(shù)主要是接受長(zhǎng)度為128字節(jié)的數(shù)據(jù)包，一旦收到數(shù)據(jù)便可進(jìn)行DMA的觸發(fā)，接收后DMA會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷并運(yùn)行其他定義函數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包接收的目的。（4）發(fā)送狀態(tài)函數(shù)。當(dāng)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信時(shí)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)需對(duì)發(fā)送端的狀態(tài)函數(shù)預(yù)先配置，通過(guò)函數(shù)表現(xiàn)的狀態(tài)要在節(jié)點(diǎn)等的閃爍中體現(xiàn)出來(lái)，一旦數(shù)據(jù)包發(fā)送成功即進(jìn)行閃爍。（5）接受狀態(tài)函數(shù)。類似的，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的時(shí)候也需要設(shè)置相應(yīng)的接收端狀態(tài)，用函數(shù)形式表示出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)函數(shù)的同時(shí)調(diào)節(jié)控制點(diǎn)，保證控制點(diǎn)能夠正常工作，當(dāng)數(shù)據(jù)包成功接收時(shí)進(jìn)行閃爍。

3 結(jié)語(yǔ)

通信技術(shù)現(xiàn)如今已經(jīng)是當(dāng)今社會(huì)現(xiàn)代化過(guò)程中必不可少的重要技術(shù)手段，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也已經(jīng)是一種重要的通信技術(shù)，并且在發(fā)展中有越來(lái)越廣的態(tài)勢(shì)，同時(shí)，通信技術(shù)依托無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)得到迅速的發(fā)展。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信是最基本的通信手段，相信在業(yè)內(nèi)的不斷研究和拓展下，一定會(huì)取得更廣泛的應(yīng)用空間和更大的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

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