本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee協(xié)議的無線傳感網(wǎng)節(jié)點能耗研究

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【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)是由一種或幾種技術(shù)組成的無處不在的網(wǎng)絡(luò),不僅能夠?qū)崿F(xiàn)全IP覆蓋,也包含了大量的通信技術(shù)。低功耗、低成本、大容量等巨大優(yōu)勢的存在,使得ZigBee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中無線個域網(wǎng)部分大展身手,在云家居、智能醫(yī)療、集成自動化等各個領(lǐng)域ZigBee技術(shù)得到了大規(guī)模應(yīng)用,成為現(xiàn)代社會不可或缺的一部分。網(wǎng)絡(luò)層是ZigBee協(xié)議的關(guān)鍵層次,但是ZigBee網(wǎng)絡(luò)層的研究起步較晚,不斷的修改和完備網(wǎng)絡(luò)層的標準也在進行之中。因此,為了物聯(lián)網(wǎng)的廣泛推廣和技術(shù)進步,對ZigBee網(wǎng)絡(luò)層路由和能量的改進優(yōu)化是目前科研者研究的熱點。本文簡單的概括了ZigBee技術(shù),分析了ZigBee協(xié)議規(guī)范。在此層面上主要模擬ZigBee路由技術(shù)的組網(wǎng)運行方式。通過研究和仿真表明,本文使選用AODVjr口Cluster-Tree組合的路由算法協(xié)議,算法并沒有合理利用AODVjr和Cluster-Tree二種路由算法的優(yōu)點,也沒有給出詳細的設(shè)計方法和有效參數(shù),容易造成泛洪的產(chǎn)生,甚至是節(jié)點過早死亡,致使網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生不可恢復的嚴重后果。對此,本文提出一種基于權(quán)重和能量均衡的ZigBee路由優(yōu)化算法。本文在下面幾部分工作內(nèi)容有所突破與創(chuàng)新：理論結(jié)合實際,從ZigBee技術(shù)的網(wǎng)運行、ZigBee三種常用路由算法、網(wǎng)絡(luò)地址分配等方面展開分析�？偨Y(jié)ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由研究現(xiàn)狀的同時,對面臨的能耗問題,提出了一種基于權(quán)重的能量均衡ZigBee混合路由優(yōu)化算法,該算法通過將鏈路質(zhì)量、跳數(shù)、能量等參數(shù)形成路由權(quán)重,在滿足權(quán)重的路徑查找中優(yōu)先挑選能量高的節(jié)點充當中繼,而低能量的節(jié)點反饋能量狀態(tài),由源端主動斷開舊鏈路,進而轉(zhuǎn)變路徑。在保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的同時,使得網(wǎng)絡(luò)的能量消耗小,延展了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。之后,利用IEEE802.15.4物理層和媒體接入控制層模塊,實現(xiàn)了ZigBee的模擬入網(wǎng)條件。并撰寫所需C++語言,配置OTcl腳本文件。模擬環(huán)境設(shè)置結(jié)束,開始對新型改進路由算法和ZigBee原來使用的路由算法進行了NS2環(huán)境下的模擬仿真實驗,繪制圖形分析。在網(wǎng)絡(luò)吞吐量、網(wǎng)絡(luò)抖動性能、剩余能量百分百、數(shù)據(jù)包成功的投遞率等方面,對新型路由算法和ZigBee舊的路由算法展開性能比較和分析。最后,對本文所有研究工作進行總結(jié)歸納的同時,指出研究中還需改進的部分,對下一步的研究重點和對ZigBee技術(shù)的未來進行了展望。
【關(guān)鍵詞】：無線網(wǎng)絡(luò) 路由協(xié)議 權(quán)重 均衡能量 NS2
【學位授予單位】：安徽工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN92
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 引言12
• 1.2 物聯(lián)網(wǎng)的研究背景與研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述及特點分析12-13
• 1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究背景及意義13-15
• 1.2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)面臨的問題15
• 1.3 常用短距離無線技術(shù)15-17
• 1.3.1 常用短距離無線技術(shù)分析15-16
• 1.3.2 常用短距離無線技術(shù)性能比較16-17
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 zigBee技術(shù)19-27
• 2.1 ZigBee概述19-20
• 2.2 IEEE802.15.4與Zigbee20
• 2.3 IEEE802.15.4物理層簡述20-21
• 2.4 IEEE802.15.4MAC層簡述21-22
• 2.5 ZigBee應(yīng)用層規(guī)范22
• 2.6 ZigBee網(wǎng)絡(luò)層規(guī)范22-26
• 2.6.1 ZigBee節(jié)點設(shè)備類型23
• 2.6.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)23-25
• 2.6.3 ZigBee地址分配25-26
• 2.7 本章小結(jié)26-27
• 第3章 ZigBee路由算法分析27-43
• 3.1 ZigBee路由算法簡介27-30
• 3.1.1 Cluster-Tree路由算法27-28
• 3.1.2 Cluster-Tree分布式地址分配機制28-29
• 3.1.3 AODVjr路由算法29-30
• 3.1.4 ZBR路由算法30
• 3.2 NS-2仿真軟件簡介30-34
• 3.2.1 NS進行網(wǎng)絡(luò)仿真的方法和一般過程31-32
• 3.2.2 NS現(xiàn)有的仿真元素32-34
• 3.2.3 NS功能示意圖34
• 3.3 ZBR路由協(xié)議與cluster的仿真結(jié)果比較34-42
• 3.3.1 星型網(wǎng)絡(luò)仿真實驗34-38
• 3.3.2 樹形網(wǎng)絡(luò)仿真實驗38-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 基于權(quán)重和能量均衡ZigBee混合路由算法43-60
• 4.1 算法的提出43-44
• 4.2 ZigBee路由協(xié)議的改進方法總結(jié)44-46
• 4.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀44-45
• 4.2.2 國外研究現(xiàn)狀45-46
• 4.3 改進方案設(shè)計46-47
• 4.3.1 基于權(quán)重的策略46
• 4.3.2 基于鏈路質(zhì)量反饋的策略46
• 4.3.3 基于均衡能量的策略46-47
• 4.4 綜合加權(quán)能量平衡算法47-54
• 4.4.1 算法的參數(shù)模型48
• 4.4.2 路由權(quán)重函數(shù)的確定48-49
• 4.4.3 加權(quán)因子選擇49-50
• 4.4.4 路由算法的描述50-51
• 4.4.5 修改文件進行說明51-54
• 4.5 OTcl腳本文件編寫與場景設(shè)置54-57
• 4.6 ZigBee-new與ZBR路由算法仿真結(jié)果與性能對比分析57-59
• 4.7 本章小結(jié)59-60
• 第5章 全文總結(jié)與展望60-61
• 5.1 全文工作與總結(jié)60
• 5.2 未來工作展望60-61
• 參考文獻61-65
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文65-66
• 致謝66

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