ZigBee网络的路由优化算法研究
本文选题:ZigBee 切入点:网络结构向量 出处:《江苏大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着物联网时代的到来,无线传感器网络的应用也越来越广泛。作为无线传感器网络工业标准之一的ZigBee技术,具有高可靠性、低成本和低功耗的特点,被广泛应用于工业控制、农业监测、环境保护和智能家居等各个领域。而如何降低网络的能量消耗,减小网络中的冗余,延长网络的生存时间,受到人们普遍关注。本文从减少多对一数据传输网络中的数据传输距离,和改进ZigBee分层树路由两方面来降低网络数据传输的能量消耗。ZigBee网络中存在不同的通信需求,按照数据通信模式,将其分为多对多,一对多和多对一的网络。其中,在多对一的网络中(如环境监测网络),指定一个目的节点(协调器)收集网络中其它节点的信息。网络中协调器的位置影响其它节点到协调器的路由跳数,从而影响网络的能量消耗。为了减少网络中数据传输的能量消耗,本文提出了一种分布式的ZigBee协调器选择算法(Distributed ZigBee coordinator election algorithm,DZCE)来优化网络结构。该算法利用网络结构向量,以最小化网络中节点的平均深度和网络深度为度量,同时考虑潜在的协调器的能量水平,在网络中搜寻位置最优的协调器,从而重新配置网络拓扑,优化网络结构。仿真实验表明,该算法可以有效的优化网络结构,减少网络中的数据传输的能量消耗,延长网络的使用寿命。同时针对ZigBee分层树路由协议的冗余路径和网络负载集中的问题,提出一种基于邻居表的改进的树路由算法(Neighbor table based tree routing,NTR)。该算法利用ZigBee协议中邻居表的信息,以路由跳数为度量,从邻居节点中选择潜在的最优的下一跳节点,有效的改善了ZigBee分层树路由中存在的问题。仿真实验表明,NTR算法减少了树链路上的流量负载并提供了有效的路由路径,改善了网络性能。
[Abstract]:With the advent of the Internet of things, wireless sensor networks (WSN) are more and more widely used. As one of the industry standards of WSN, ZigBee technology has the characteristics of high reliability, low cost and low power consumption, so it is widely used in industrial control. Agricultural monitoring, environmental protection, smart home and other fields. And how to reduce the energy consumption of the network, reduce the redundancy in the network, prolong the network life, This paper aims to reduce the energy consumption of data transmission in multi-to-one data transmission network by reducing the distance of data transmission and improving the routing of ZigBee hierarchical tree to reduce the energy consumption of network data transmission. ZigBee network has different communication requirements. According to the data communication mode, divide it into many-to-many, one-to-many and many-to-one networks. In a many-to-one network, such as an environmental monitoring network, a designated destination node (coordinator) collects information about other nodes in the network. The location of the coordinator in the network affects the number of routing hops from other nodes to the coordinator. In order to reduce the energy consumption of data transmission in the network, a distributed ZigBee coordinator election algorithm is proposed to optimize the network structure. The network topology is reconfigured by minimizing the average depth of nodes and the depth of the network, taking into account the energy level of the potential coordinator, searching for the optimal location of the coordinator in the network. The simulation results show that the algorithm can effectively optimize the network structure and reduce the energy consumption of data transmission in the network. Aiming at the problem of redundant path and network load concentration of ZigBee hierarchical tree routing protocol, an improved tree routing algorithm based on neighbor table is proposed, which utilizes neighbor table information in ZigBee protocol. Based on the number of routing hops, the potential optimal next hop node is selected from the neighbor node. The simulation results show that the proposed algorithm reduces the traffic load on the tree link and provides an effective routing path to improve the network performance.
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN92
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,本文编号:1621991
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