下面介绍符合IEEE 802.15.4标准的一个无线传感器网络的应用实例［4］。普通结点由一组传感器结点组成，如温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器，它们对周围环境的各个参数进行测量和采样，将采集到的数据发往中心结点。中心结点对发来的数据和命令进行分析处理，完成相应操作。普通结点只能接收从中心结点传来的数据，并与中心结点进行数据交换。
无线传感器网络采用星型拓扑结构，由一个与计算机相连的无线模块作为中心结点，可以跟任何一个普通结点通信。网络采取主机轮询查询和突发事件报告的机制。主机每隔一段时间向每个传感器结点发送查询命令。结点收到查询命令后，向主机发回数据。如果发生紧急事件，则由普通结点主动向中心结点发送报告。中心结点通过对普通结点的阈值参数进行设置，可以满足不同用户的需求。
网内的数据传输是根据无线模块的网络号、网内IP地址进行的。在进行初始设置的时候，先设定每个无线模块所属网络的网络号，再设定每个无线模块的IP地址。通过这种方法能够确定网络中无线模块地址的唯一性。若要加入一个新的结点，只需要给它分配一个不同的IP地址，并在中心计算机上更改全网的结点数，记录新结点的IP地址。
1）数据传输流程
（1）命令帧的发送流程
命令帧的发送流程如图6－10所示。因为查询命令帧采取轮询发送机制，所以丢失若干个查询命令帧对数据的采集影响并不大。如果采取出错重发机制，则容易造成不同结点的查询命令之间的互相干扰。
（2）关键帧的发送流程
关键帧的发送流程如图6－11所示，它包括阈值帧、关键重启命令帧等。它采用了出错重发机制。
图6－10 命令帧的发送流程
图6－11 关键帧的发送流程
2）数据传输的帧格式
IEEE 802.15.4标准定义了一套新的安全协议和数据传输协议。这里采用的无线模块根据IEEE 802.15.4标准，定义了一套帧格式来传输各种数据。(www.xing528.com)
（1）数据型数据帧：数据型数据帧的作用是把指定的数据传送给网络中指定结点的外部设备，具体的接收目标也由这两种帧结构中的目标地址给定。
数据型数据帧的格式如下：
（2）返回型数据帧：返回型数据帧的作用是保证无线模块将网络情况反馈给自身UART0上的外设。
返回型数据帧的格式如下：
这里采用上述两种帧格式，定义了适用于传感器网络的数据帧，并针对这些数据帧采取不同的应对措施，保证了数据传输的有效性。传感器网络的数据帧格式是在无线模块数据帧的基础上进行修改而设计的，主要包括传感数据帧、中心结点的阈值设定帧、查询命令帧和重启命令帧。
传感数据帧和阈值设定帧的帧长都是8字节，包括无线模块的数据类型域1字节、目标地址域1字节、异或校验域1字节、数据长度域5字节，其中5字节的数据长度域包括传感数据类型1字节、数据3字节、源地址1字节。
当数据类型域是0xBB时，代表将要传输的是A／D转换器当前采集到的数据，源地址是当前无线模块的IP地址。当数据类型域为0xCC时，表示当前数据是系统设置的阈值，源地址是中心结点的IP地址。
重启命令帧和查询命令帧的帧长都是5字节，包括无线模块的数据类型域1字节、目标地址域1字节、数据长度域1字节，其中数据长度域只传递传感器网络的数据类型，并用0xAA表示当前的数据是查询命令，用0xDD表示让看门狗重启。
对返回型数据帧来说，传感器结点给中心结点计算机的返回帧是在无线模块的数据帧基础上加以修改而实现的，帧长度是6字节，包括无线模块的数据类型域1字节、目标地址域1字节、数据长度域2字节、源地址域1字节、异或校验域1字节。
在返回帧的数据类型域中，用0x00表示当前接收到的数据是正确的，用0x01表示当前接收到的数据是错误的。中心结点若收到代表接收错误的返回帧，则重发数据，直到传感器结点接收正确为止。若计算机收到10个没有接收正确的返回帧，则从计算机发送命令让看门狗重启。
对于无线模块给外设的返回帧，当无线模块之间完成了一次传输后，会将此次传输的结果反馈给与其相连接的外设。若传输成功，则数据类型为0x00；若两个无线模块之间通信失败，则数据类型为0xFF。接收到通信失败的帧时，传感器结点重新发送当前的传感数据。若连续接收到10次发送失败的返回帧，则停发数据，等待下一次的查询命令。
若传感器结点此时发送的是报警信号，则在连续重发10次后，开始采取延迟发送策略，即每次隔一定的时间后，向中心结点发送报警报告，直到其发出。如果在此期间收到了中心结点的任何命令，则要将警报命令立即发出。因为IEEE 802.15.4标准已经在底层定义了CSMA／CA的冲突监测机制，所以在收到发送不成功的错误帧后，中心计算机将随机延迟一段时间，如1～10个轮回，再发送新一轮的命令帧。采取这种机制可避免重发的数据帧加剧网络拥塞。如此10次以后，表示网络暂时不可用，并且以后每隔10个轮回的时间发送一个命令帧，以测试网络。如果收到正确的返回帧，则表示网络恢复正常，中心计算机重新开始新的轮回。
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