隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,越來越多的有線通信方案被無線通信方案替代,網(wǎng)絡節(jié)點通常也會從有線電源轉(zhuǎn)為電池供電。因此,在無線通信網(wǎng)絡中,能耗問題便成為重要挑戰(zhàn)之一。ZigBee作為物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)重要一員,低能耗、低成本、低速率以及靈活的組網(wǎng)方式使其廣泛應用于工業(yè)自動化、環(huán)境監(jiān)測和智能家居等領(lǐng)域。本文針對ZigBee網(wǎng)絡從應用角度出發(fā),研究ZigBee網(wǎng)絡的節(jié)能調(diào)度策略。1、分析ZigBee節(jié)點在各個過程中的能耗,并建立能耗模型,明確本文節(jié)能調(diào)度所要優(yōu)化的目標參數(shù),通過減少節(jié)點的采樣次數(shù)增加節(jié)點在休眠狀態(tài)的時間,達到降低ZigBee節(jié)點能耗的目的。2、出節(jié)點自適應采樣調(diào)度方案,利用指數(shù)平滑算法和加權(quán)指數(shù)移動平均算法預測感知節(jié)點采樣環(huán)境,來判斷采樣環(huán)境的變化幅度,調(diào)整節(jié)點的采樣間隔。該方案旨在減少ZigBee節(jié)點在采樣環(huán)境平穩(wěn)變換階段的采樣次數(shù),增加節(jié)點的休眠時間,從而降低節(jié)點的能耗。在環(huán)境劇烈變化時縮短節(jié)點的采樣間隔,確保節(jié)點能及時捕獲采樣環(huán)境的劇烈變化�；谏鲜霾蓸娱g隔調(diào)節(jié)機制,本文設計節(jié)點采樣步長控制窗口,使得節(jié)點自適應地調(diào)節(jié)采樣間隔,從而既滿足節(jié)能的需求,又能確保采樣數(shù)據(jù)的準確度。3、出基... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)[1]

電子科技大學碩士學位論文圖2-1ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)[1]調(diào)、數(shù)據(jù)傳輸速率都和物理層設計息息相關(guān)。ZigBee網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)和命令以數(shù)據(jù)包的形式在各設備之間傳輸，包的一般結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。其中SHR表示同步包頭負責將接收端的數(shù)據(jù)同步到數(shù)據(jù)流中并將其鎖定，PHR是數(shù)據(jù)包的長度，PHYPayload是物理層數(shù)據(jù)包的負載信息，負載里包含需要接收端接收的數(shù)據(jù)和控制命令。再將物理層數(shù)據(jù)包進一步劃分，PHY負載又由包含地址和安全性等信息的MAC頭文件（MHR）、包含控制命令和數(shù)據(jù)的可變長度的MAC負載以及包含一個16位的幀檢驗序列（FCS）的MAC頁腳（MFR）組成。MAC負載又可以分為NWK包頭和NWK負載，其中NHR報頭具有網(wǎng)絡級址和控制信息。NWK負載包含APS層的報頭、安全密鑰、消息完整性檢驗癥數(shù)據(jù)和控制指令等信息。圖2-2ZigBee數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)[1]6

電子科技大學碩士學位論文ZigBee設備配置相應的程序，這使得不同開發(fā)者之間可以無障礙地進行交互開發(fā)，無需多余配置。圖2-3APL層框架[1]2.3ZigBee設備類型和角色在ZigBee網(wǎng)絡中定義了兩種設備類型，一種是FFD（FullFunctionDevice），另一種是RFD（ReducedFunctionDevice）。FFD設備可以實現(xiàn)IEEE802.15.4定義的所有功能，在網(wǎng)絡中既可以創(chuàng)建網(wǎng)絡也可以負責網(wǎng)絡中繼，角色可以切換。而RFD設備只能執(zhí)行部分簡化的功能，不能創(chuàng)建網(wǎng)絡以及負責中繼。對于FFD全功能型設備，它可以擔任三種網(wǎng)絡角色也就是協(xié)調(diào)器、路由器和終端設備，協(xié)調(diào)器負責組建一個ZigBee網(wǎng)絡，且一個ZigBee網(wǎng)絡中只能有一個協(xié)調(diào)器，在這個網(wǎng)絡中又由若干路由器和終端設備組成，路由器將網(wǎng)絡中的消息路由到目標節(jié)點，而終端設備只進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，不負責消息路由。圖2-4ZigBee設備角色8


本文編號：3406694