井下ZigBee无线网络高能效路由算法研究

发布时间：2018-03-19 19:53

  本文选题：矿井环境　切入点：井下通信　出处：《山东科技大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：矿井事故灾害发生后,要求井下通信系统能够及时的传输各传感器采集的数据,如果井下ZigBee无线网络中的节点能量耗尽,会造成井下与井上通信的中断,将给灾后救援工作带来很大的困难。本文分析了 ZigBee技术和井下环境因素对ZigBee路由算法在井下的适用影响,设计了一种高能效的ZigBee路由算法,解决矿井无线通信网络的高效工作问题。首先,本文介绍了 ZigBee技术,详细分析了 ZigBee等级树路由算法和AODVjr路由算法的数据传输过程。分析了井下复杂多变的运行环境对ZigBee节点的影响情况,造成了井下ZigBee路由算法的应用受限问题。其次,本文根据井下特殊环境特点,针对ZigBee等级树路由算法和AODVjr路由算法的路由发现过程存在的问题,提出了基于邻居表的等级树路由算法和AODVjr路由算法在路由发现过程中设置标志位和设定RREQ分组广播范围的方法,并提出了井下ZigBee节点的动态剩余能量阈值方法,以此设计出适用于井下巷道环境的高能效路由算法。最后,通过仿真进行验证,在设置的模拟矿井巷道环境下,本文所设计的高能效ZigBee路由算法,在端到端平均时延、节点存活率、数据包投递率、网络剩余能量等性能上都有明显的提高。
[Abstract]:After the mine accident disaster, the underground communication system is required to transmit the data collected by the sensors in time. If the node energy in the underground ZigBee wireless network is exhausted, the communication between the underground and the well will be interrupted. This paper analyzes the influence of ZigBee technology and downhole environmental factors on the application of ZigBee routing algorithm in underground, and designs a highly energy efficient ZigBee routing algorithm. To solve the problem of high efficiency in mine wireless communication network. Firstly, this paper introduces the ZigBee technology, The data transmission process of ZigBee hierarchical tree routing algorithm and AODVjr routing algorithm is analyzed in detail, and the influence of complex and changeable running environment on ZigBee node is analyzed, which results in the limited application of underground ZigBee routing algorithm. According to the characteristics of underground special environment, this paper aims at the problems existing in the routing discovery process of ZigBee hierarchical tree routing algorithm and AODVjr routing algorithm. In this paper, the hierarchical tree routing algorithm based on neighbor table and AODVjr routing algorithm are proposed to set the flag bit and RREQ packet broadcast range in the process of routing discovery, and the dynamic residual energy threshold method of downhole ZigBee nodes is proposed. Finally, the simulation results show that the energy-efficient ZigBee routing algorithm designed in this paper is end-to-end average delay in the simulated mine roadway environment. Node survival rate, packet delivery rate, network residual energy and other performance have been significantly improved.
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN92

【参考文献】

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本文编号：1635759