基于ZigBee的链状无线传感器网络设计
本文关键词：基于ZigBee的链状无线传感器网络设计，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：近年来,随着物联网技术的飞速发展,作为物联网技术的基础支撑技术之一的无线传感器网络技术也不断成熟。目前对于无线传感器网络技术的研究主要集中在路由协议算法的设计上。由于无线传感器节点的计算能力、存储能力、通信能力以及携带的能量都十分有限,每个无线传感器节点只能获取网络中的局部拓扑信息,网络采用的路由协议也不能太复杂。同时,无线传感器拓扑结构动态变化,网络中其他资源也在不断变化,这些都对无线传感器网络协议提出了更高的要求。由于上述无线传感器节点自身的特性,无线传感器网络的研究通常难以采用模拟仿真结合物理测量来衡量一个算法或协议的性能,本文主要采用计算机的模拟仿真来进行网络性能的评价,并通过对仿真结构进行分析来指导传感器节点的部署以及维护。本论文主要内容如下:(1)通过对无线传感器网络常见几种路由协议理论的系统分析,探索不同路由协议的应用特性。并且分析了不同应用场景中无线传感器网络应具备的特点。(2)以链状无线传感器网络应用为重点。研究链状无线传感器自身的特性,总结链状无线传感器网络路由协议应具有的特性。(3)根据链状无线传感器网络路由协议应具备的特性,设计基于信标帧的按需式路由算法和基于延迟波的主动路由算法和数据报文结构,并分别建立仿真模型,运用OMNET++软件进行仿真实验,根据得出的数据,分析这两种路由协议的性能,为相关场景的应用提出理论指导。(4)以TI公司生产的CC2530芯片为硬件平台,开发基于上述两种路由协议的链状无线传感器网络节点和系统,并通过调试正常运行。
【关键词】：无线传感器网络 按需式路由 主动路由 链状网络
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-11
- 第1章 绪论11-17
- 1.1 动态自组织无线传感器网络11-13
- 1.1.1 无线传感器网络11
- 1.1.2 无线传感器网络节点结构11-12
- 1.1.3 无线传感器网络的动态自组织12-13
- 1.2 国内外无线传感器网络研究现状13-15
- 1.2.1 国外无线传感器网络研究现状13-14
- 1.2.2 国内无线传感器网络研究现状14-15
- 1.3 研究内容和技术路线15-17
- 1.3.1 研究内容15
- 1.3.2 技术路线15-17
- 第2章 无线传感器网络相关理论17-33
- 2.1 无线传感器网络协议分层模型17-20
- 2.1.1 物理层18
- 2.1.2 数据链路层18
- 2.1.3 网络层18-19
- 2.1.4 传输层19
- 2.1.5 应用层19
- 2.1.6 改进后的协议栈模型19-20
- 2.2 ZigBee(IEEE802.15.4)协议分析20-24
- 2.2.1 ZigBee(IEEE802.15.4)概述20-22
- 2.2.2 IEEE802.15.4 网络的特点22-24
- 2.2.3 IEEE802.15.4 的应用领域24
- 2.3 无线传感器网络的路由协议24-30
- 2.3.1 无线传感器网络路由协议的特点25-27
- 2.3.2 路由协议分类27-30
- 2.4 无线传感器网络协议栈30-33
- 第3章 无线传感器网络自组织路由协议分析33-49
- 3.1 无线传感器网络常见应用场景33-36
- 3.1.1 区域多节点快速部署33-34
- 3.1.2 长距离链式监控34-35
- 3.1.3 人员物料定位35
- 3.1.4 大量节点随机部署35-36
- 3.1.5 无线传感器网络应用总结36
- 3.2 无线传感器网络动态自组织的技术特征36-39
- 3.3 现有典型路由算法及分析39-46
- 3.3.1 先应式路由协议-DSDV协议39-40
- 3.3.2 按需式路由协议-LEACH路由算法40-43
- 3.3.3 PEGASIS算法43-46
- 3.4 总结46-49
- 第4章 链式无线传感器网络路由协议的设计49-63
- 4.1 链状路由协议案例分析49-51
- 4.2 基于信标帧的链状路由协议51-55
- 4.2.1 路由建立阶段51-54
- 4.2.2 数据结构设计54-55
- 4.3 基于延迟波的链状路由协议55-59
- 4.3.1 路由的建立阶段55-58
- 4.3.2 数据结构设计58-59
- 4.4 链状无线传感器网络的实现59-63
- 4.4.1 硬件平台的选择及节点实物模型设计59-61
- 4.4.2 链状数据采集系统的实现61-63
- 第5章 链式无线传感器网络路由协议的性能仿真63-79
- 5.1 两种协议的特点分析63-64
- 5.2 无线传感器网络基本参数的设定64-67
- 5.2.1 无线传感器网络中节点数量n65
- 5.2.2 节点收发数据的能耗a65-66
- 5.2.3 网络数据传输延迟D66
- 5.2.4 网络的生命周期T66-67
- 5.3 仿真实验设计67-69
- 5.3.1 基于延迟波的路由协议仿真实验设计67-68
- 5.3.2 基于信标帧的路由协议仿真实验设计68-69
- 5.4 路由算法仿真69-73
- 5.4.1 OMNeT++简介69-71
- 5.4.2 仿真场景参数设置71
- 5.4.3 无线传感器节点模型71-72
- 5.4.4 仿真程序的运行72-73
- 5.5 仿真结果及分析73-77
- 5.5.1 基于信标帧的路由协议仿真结果分析73-75
- 5.5.2 基于延迟波的路由协议仿真结果分析75-77
- 5.5.3 两种路由协议下网络生命周期对比77
- 5.6 本章小结77-79
- 第6章 结论与展望79-81
- 6.1 结论79
- 6.2 展望79-81
- 参考文献81-85
- 致谢85-87
- 攻读学位期间参加的科研项目和成果87
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本文编号：360658
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