本文關鍵詞：一種基于AOMDV的ZigBee多徑路由網(wǎng)絡均衡算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為物聯(lián)網(wǎng)的底層接入技術(shù)之一的ZigBee技術(shù)是側(cè)重于低速率無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(low-rate wireless personal area network，LR-WPAN)的標準，以其自組織、低功耗、可大規(guī)模組網(wǎng)的優(yōu)勢，廣泛的應用于在工業(yè)控制、智能家居監(jiān)控、醫(yī)療監(jiān)護、軍事作戰(zhàn)、安全系統(tǒng)等領域。ZigBee協(xié)議的核心部分在網(wǎng)絡層，而路由協(xié)議又是網(wǎng)絡層的關鍵。好的路由協(xié)議關系到網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)的有效性和可靠性，能在較小的路由開銷下更為有效的傳輸數(shù)據(jù)，降低節(jié)點的傳輸能耗、延長網(wǎng)絡的生存周期，提高整個網(wǎng)絡的性能。 本文主要以網(wǎng)路層的路由算法為切入點，通過引入多徑路由算法并對其進行優(yōu)化改進來實現(xiàn)網(wǎng)絡負載均衡的目的。針對現(xiàn)有的ZigBee網(wǎng)絡的路由協(xié)議均為單徑路由的現(xiàn)狀，本文將Ad hoc網(wǎng)絡中較為成熟的AOMDV多徑路由算法引入ZigBee路由協(xié)議。在深入研究ZigBee網(wǎng)絡層各單徑路由協(xié)議和AOMDV多徑路由協(xié)議的基礎上，對移植到ZigBee網(wǎng)絡層的AOMDV路由算法提出了3點改進，得到了改進算法AOMDV-ZNE，以達到均衡網(wǎng)絡負載的目的： 1.制定用于傳輸數(shù)據(jù)的路徑選擇標準 經(jīng)過AOMDV路由發(fā)現(xiàn)過程會得到多條傳輸路徑，但不是每一條路徑都符合傳輸要求，除了最優(yōu)路徑外，采取非最優(yōu)路徑傳輸數(shù)據(jù)均會造成額外的能耗和時延開銷。根據(jù)網(wǎng)絡深度，最優(yōu)路徑跳數(shù)，從多條路徑中選擇部分路徑進行數(shù)據(jù)傳輸，避免過多的不必要損耗。 2.設計合理的多路徑輪詢機制 在發(fā)送數(shù)據(jù)總量一定的情況下，若使用單一的路徑傳輸數(shù)據(jù)，必然會造成該路徑上節(jié)點能耗的大幅度降低，甚至造成路徑上節(jié)點的死亡，影響整個網(wǎng)絡的生存周期。AOMDV-ZNE路由算法針對多徑路由的優(yōu)勢，設計了合理的輪詢機制。多路徑輪詢機制主要通過路由表中的路徑標志位PTF和路徑可能性PP字段，，以及自定義的路徑定時器PathTimer來實現(xiàn)。通過多路徑輪詢機制，AOMDV-ZNE路由算法充分利用每條路徑進行數(shù)據(jù)傳輸，使原先集中在最優(yōu)路徑上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分散在多條有效路徑上傳輸，減少每條路徑的使用時間，降低路徑上節(jié)點的能量消耗，達到均衡整個網(wǎng)絡負載的目的。 3.設計使網(wǎng)絡負載均衡的路由算法 將多徑路由引入ZigBee網(wǎng)絡會引起部分網(wǎng)絡性能的提高，也會造成另外一部分網(wǎng)絡性能的降低，主要的矛盾點集中在平均節(jié)點剩余能量和端到端時延這兩個性能指標上。通過對這兩個性能指標進行數(shù)學建模，分析推導出相應的多目標函數(shù)及結(jié)論。最終將結(jié)論轉(zhuǎn)化為多路徑輪詢機制中使用的參數(shù)路徑可能性PP，使AOMDV-ZNE路由算法能夠均衡網(wǎng)絡的各項負載。仿真結(jié)果也驗證了AOMDV-ZNE路由算法的網(wǎng)絡負載均衡特性。
【關鍵詞】：ZigBee 路由協(xié)議 多徑路由 負載均衡 能量消耗
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN92;TP391.44
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 IEEE 802.15.4/ZigBee 技術(shù)的研究背景與研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 IEEE 802.15.4/ZigBee 技術(shù)概述及特點分析11-12
• 1.2.2 IEEE 802.15.4/ZigBee 技術(shù)的研究現(xiàn)狀及存在問題12-14
• 1.3 ZigBee 路由算法的研究現(xiàn)狀及存在問題14-15
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容與章節(jié)安排15-18
• 第2章 ZigBee 網(wǎng)絡協(xié)議及路由算法的分析和研究18-38
• 2.1 引言18-19
• 2.2 ZigBee 網(wǎng)絡特性19-22
• 2.2.1 ZigBee 設備類型19-20
• 2.2.2 ZigBee 拓撲結(jié)構(gòu)20-21
• 2.2.3 ZigBee 地址分配21-22
• 2.3 IEEE 802.15.4 標準22-26
• 2.3.1 IEEE 802.15.4 物理層(PHY)22-24
• 2.3.2 IEEE 802.15.4 媒體訪問控制層(MAC)24-26
• 2.4 ZigBee 技術(shù)協(xié)議規(guī)范26-29
• 2.4.1 ZigBee 協(xié)議網(wǎng)絡層(NWK)26-27
• 2.4.2 ZigBee 協(xié)議應用層(APL)27-29
• 2.5 ZigBee 網(wǎng)絡層路由算法研究29-36
• 2.5.1 Cluster-Tree 路由算法29-31
• 2.5.2 AODV 路由算法31-34
• 2.5.3 ZBR 路由算法34-36
• 2.6 本章小結(jié)36-38
• 第3章 基于 AOMDV 的 ZigBee 多徑路由網(wǎng)絡均衡算法38-54
• 3.1 引言38
• 3.2 AOMDV 路由算法研究38-42
• 3.3 基于 AOMDV 的 ZigBee 多徑路由網(wǎng)絡均衡算法42-53
• 3.3.1 路徑的選擇標準42-43
• 3.3.2 多路徑輪詢機制43-49
• 3.3.3 網(wǎng)絡均衡的路由算法研究49-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 第4章 AOMDV-ZNE 路由算法在 NS2 下的動態(tài)仿真與性能分析54-70
• 4.1 引言54
• 4.2 NS2 的架構(gòu)與原理分析54-58
• 4.2.1 NS2 的架構(gòu)及模擬過程54-56
• 4.2.2 NS2 的主要組件對象及路由機制56-58
• 4.3 AOMDV-ZNE 路由算法的仿真實現(xiàn)58-64
• 4.3.1 仿真環(huán)境設置58-59
• 4.3.2 tcl 腳本設置和仿真實現(xiàn)59-64
• 4.4 AOMDV-ZNE 路由算法的性能分析64-68
• 4.5 本章小結(jié)68-70
• 第5章 全文總結(jié)與展望70-72
• 5.1 全文工作與總結(jié)70-71
• 5.2 未來工作展望71-72
• 參考文獻72-78
• 作者簡介78
• 攻讀碩士學位期間的科研成果78-80
• 致謝80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉丹;基于網(wǎng)絡層的低速無線個域網(wǎng)節(jié)能方法研究[D];吉林大學;2010年

  本文關鍵詞：一種基于AOMDV的ZigBee多徑路由網(wǎng)絡均衡算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：305490