无线传感网络设计与实践-高级实验任务书 - 图文(7)

（2）程序说明

1）本实验修改Z-Stack协议栈中的nwk目录下的nwk_globals.h的定义即可。可打开Z-Stack协议栈中的组网实验网关工程CoordinatorEB、路由节点工程RouterEB和端节点工程EndDeviceEB，修改nwk_globals.h中的NWK_MODE定义为NWK_MODE_TREE即可；

2）对于各个路由节点或端节点，在通过SmartRF Flash Programmer烧写完相应的协议栈文件后，应将其IEEE地址设为不相同的地址，这样网关节点自动分配给路由节点或端节点的地址就不会相同，也不会存在地址冲突的问题。 3.6 实验步骤

（1）准备一块通用调试母板，带传感器板的通用调试母板三块，2000仿真器，供电并连接好；参见图6.1 Z-Stack组网实验连接图。

（2）启动IAR Embedded Workbench，和上一实验相同路径中，打开SampleApp.eww工程文件；

（3）和上一实验相同方式，在Workspace项下选择CoordinatorEB工作区，修改nwk目录下的nwk_globals.h文件中的NWK_MODE定义为NWK_MODE_TREE，并进行编译，如下图所示：

（4）编译成功后，将产生的SampleCoordinator.hex文件通过SmartRF Flash Programmer烧写到通用调试母板中，作为组网实验的中心网关节点。

（5）在Workspace项下选择RouterEB工作区，并进行编译；

（6）编译成功后，将产生的SampleRouter.hex文件通过SmartRF Flash Programmer烧写到带传感器板的其中1个通用调试母板中，作为组网通信实验的路由节点；

（7）在Workspace项下选择EndDeviceEB工作区，并进行编译； （8）编译成功后，将产生的SampleEndDevice.hex文件通过SmartRF Flash Programmer分别烧写到带传感器板另外2个通用调试母板中，作为组网通信实验的端节点。

（9）网关节点板和端节点板均上电，等待端节点加入网络，路由节点上的二极管指示灯D2常亮，表示网络已连接。如长时间未连接，可按路由节点的复位按扭S2对路由

31

节点进行复位。

（10）通过CVT-WSN综合教学实验平台软件，可观察到如下图所示的实际组网的树型网络拓扑图。

（11）当路由节点断电后，此路由节点将离开网络，其下的端节点也将离开网络。

4. Z-Stack MESH网实验 4.1 实验目的

（1）学习网状网通信的原理及相关技术。

（2）学习如何修改Z-Stack协议栈程序以实现网状网通信。 4.2 实验内容

在IAR集成开发环境中修改Z-Stack协议栈程序，以实现网状网通信。 4.3 预备知识

（1）了解C语言的基本知识；

（2）了解IAR中编写和调试程序的方法；

（3）了解Z-Stack协议栈结构、工作原理及程序修改方法。 4.4 实验设备

（1）硬件：PC机、CC2000仿真器、网关板、另加3块通用调试母板、USB线； （2）软件：PC机操作系统 Windows 98(2000、XP) ＋ IAR开发环境。 4.5 基础知识

（1）基本原理

传统的无线接入技术中，主要采用点到点或者点到多点的拓扑结构。这种拓扑结构中一般都存在一个中心节点，例如移动通信系统中的基站、802.11WLAN 中的AP 等等。中心节点一方面与各个无线终端通过单跳无线链路相连,控制各无线终端对无线网络的访问就;另一方面,中心节点又通过有线链路与有线骨干网相连,提供到骨干网的连接。而在无线mesh 网络中,采用网状mesh 拓扑结构，也可以说是一种多点到多点网络拓扑结构。在这种mesh 网络结构中,各网络节点通过相临其他网络节点,以无线多跳方式相连。

32

无线mesh 网主要由两种网络节点组成:mesh 路由器和mesh 终端。Mesh 路由器除了具有传统的无线路由器的网关/中继功能外,还具有支持mesh 网络互连的路由功能。Mesh 路由器通常具有多个无线接口,这些无线接口可以是基于相同的无线接入技术构建,也可以是基于不同的无线接入技术。与传统的无线路由器相比,无线mesh 路由器可以通过无线多跳通信,以低得多的发射功率获得同样的无线覆盖范围。在无线mesh 网络中,由mesh 路由器互连构成无线骨干网,这个无线骨干网再通过其中的网关mesh 路由器与外部网络如Internet 相连。Mesh 终端也具有一定的mesh 网络互连和分组转发功能,但是一般不具有网关桥接功能。通常,mesh 终端通常只具有一个无线接口,实现复杂度远小于mesh 路由器。Mesh 终端可以是笔记本电脑、掌上电脑、PDA 以及手机等终端设备。Mesh 终端之间互连可以构成一个小型对等通信网络。mesh 路由器和mesh 终端之间混合组网如下图所示：

网状网示意图

无线 mesh 网与同样采用多跳网状拓扑的Adhoc 网相比，也有所不同。Adhoc 网络是由移动终端设备组成的无线分布式多跳网络，其中一般不包含静止的节点设备；而无线mesh网中的无线路由器大多是静止的设备，而用户终端也可以是静止或移动的无线接入终端。此外，adhoc 网的设计目的是为了实现用户移动终端设备之间的对等网络通信，而无线mesh网络着重的是给终端用户提供无线接入功能。

（2）程序说明

1）本实验修改Z-Stack协议栈中的nwk目录下的nwk_globals.h文件的定义即可。可打开Z-Stack协议栈中的组网实验网关工程CoordinatorEB、路由节点工程RouterEB、端节点工程EndDeviceEB，修改nwk目录下的nwk_globals.h中的NWK_MODE定义为NWK_MODE_MESH即可；

2）对于各个路由节点或端节点，在通过SmartRF Flash Programmer烧写完相应的协议栈文件后，应将其IEEE地址设为不相同的地址，这样网关节点自动分配给路由节点或端节点的地址就不会相同，也不会存在地址冲突的问题。 4.6 实验步骤

（1）准备一块通用调试母板，带传感器板的通用调试母板三块，2000仿真器，供电并连接好。参见图6.1 Z-Stack组网实验连接图。

（2）启动IAR Embedded Workbench，和上一实验相同路径中，打开SampleApp.eww工程文件；

（3）和上一实验相同方式，在Workspace项下选择CoordinatorEB工作区，修改nwk目录下的nwk_globals.h文件中的NWK_MODE定义为NWK_MODE_MESH，并进行编

33

译，如下图所示：

（4）编译成功后，将产生的SampleCoordinator.hex文件通过SmartRF Flash Programmer烧写到通用调试母板中，作为组网实验的中心网关节点。

（5）在Workspace项下选择RouterEB工作区，并进行编译；

（6）编译成功后，将产生的SampleRouter.hex文件通过SmartRF Flash Programmer分别烧写到带传感器板的其中2个通用调试母板中，作为组网通信实验的路由节点。

（7）在Workspace项下选择EndDeviceEB工作区，并进行编译； （8）编译成功后，将产生的SampleEndDevice.hex文件通过SmartRF Flash Programmer烧写到带传感器板的另外1个通用调试母板中，作为组网通信实验的端节点。

（9）网关节点板和端节点板均上电，等待端节点加入网络，路由节点上的二极管指示灯D2常亮，表示网络已连接。如长时间未连接，可按路由节点的复位按扭S2对路由节点进行复位。

（10）通过在CVT-WSN综合教学实验平台软件，可观察到如下图所示的实际组网的MESH型网络拓扑图。

34

（11）当某个路由节点断电后，此路由节点将离开网络，其下的端节点将和相近的另一路由节点建立父子关系，重新加入网络。如下图所示：

35