ZigBee路由算法的研究及其在井场监控中的应用

发布时间：2018-04-01 10:32

  本文选题：ZigBee技术　切入点：Cluster-Tree算法　出处：《东北石油大学》2016年硕士论文

【摘要】：现如今自动控制技术在油田中有着广泛的应用前景,油田的数字化也是以后油田的发展方向。ZigBee技术作为一种先进的无线自组网技术,具有一定距离的无线传输、较低的功耗和传输成功率高的优点。本文以油田井场中ZigBee技术的应用为背景,了解ZigBee和IEEE802.15.4协议的关系,深入的研究了ZigBee技术中的路由算法,包括Cluster-Tree、AODV、AODVjr、分簇路由和能量均衡路由算法。具体的研究内容如下:(1)介绍了IEEE802.15.4和ZigBee协议共有的物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)和ZigBee协议特有的网络层(NWK)和应用层(APL)。分析了ZigBee网络中的不同类型的拓扑结构和网络中的节点设备类型,作为研究ZigBee技术中路由算法的基础。(2)分布式的地址分配方式为每一个ZigBee网络中的节点分配地址,在此基础上分别分析了Cluster-Tree、AODV和AODVjr三种路由算法。ZigBee路由算法以Cluster-Tree和AODVjr路由算法作为基础,通过网络仿真软件仿真Cluster-Tree、AODVjr和ZigBee三种路由算在树状网络拓扑结构下的网络效能,对比分析了ZigBee路由算法相较于其他两种路由算法的优缺点。(3)分析了能耗作为制约ZigBee技术在油田大规模应用的因素,通过对分簇路由和能量均衡路由算法的研究,结合传统的ZigBee路由算法,提出了基于分簇和能量均衡结合的ZigBee路由算法,该算法在不影响网络中节点间数据传输效率的同时,降低了整个网络中的功耗,避免了单个节点过度使用造成节点死亡引起的网络分割。(4)了解油田井场中需要监控的各种参量,分别对ZigBee网络中的协调器节点、路由节点和终端节点三种不同类型的节点进行设计,编写上位机软件实现了多路无线数据传输的实验。
[Abstract]:Nowadays, automatic control technology has a wide application prospect in oil fields. The digitization of oil fields is also the future development direction of oilfields. ZigBee technology, as an advanced wireless ad hoc network technology, has a certain distance of wireless transmission. Based on the application of ZigBee technology in oilfield well field, the relationship between ZigBee and IEEE802.15.4 protocol is understood, and the routing algorithm in ZigBee technology is deeply studied, which is based on the advantages of low power consumption and high transmission success rate. It includes Cluster-TreeAODV AODVjr, cluster routing and energy equalization routing algorithms. The specific research contents are as follows: 1) the physical layer (PHY) and the media access control layer (MAC), which are common to the IEEE802.15.4 and ZigBee protocols, and the network layer (NWK) and the application layer (APL), which are unique to the ZigBee protocol, are analyzed. The different types of topology in the ZigBee network and the types of node devices in the network, As the basis of the research on routing algorithm in ZigBee technology, the distributed address allocation method assigns addresses to nodes in each ZigBee network. On this basis, three routing algorithms named Cluster-TreeAODV and AODVjr. ZigBee routing algorithm are analyzed respectively. Based on Cluster-Tree and AODVjr routing algorithms, the network performance of Cluster-Tree AODVjr and ZigBee is simulated by network simulation software under the tree network topology. Compared with the other two routing algorithms, the advantages and disadvantages of the ZigBee routing algorithm are compared. The energy consumption is analyzed as the factor restricting the large-scale application of ZigBee technology in the oil field. The cluster routing and the energy balanced routing algorithm are studied through the research of the clustering routing and the energy balanced routing algorithm. Combined with the traditional ZigBee routing algorithm, a ZigBee routing algorithm based on clustering and energy equalization is proposed, which can reduce the power consumption of the whole network without affecting the efficiency of data transmission between nodes in the network. Avoid the single node excessive use caused by node death caused by network segmentation. 4) to understand the oilfield well site to monitor the various parameters, respectively in the ZigBee network coordinator node, Three different types of nodes, routing node and terminal node, are designed, and the host computer software is written to realize the experiment of multi-channel wireless data transmission.
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE319;TN92

【相似文献】

相关期刊论文 前6条

1 丁勤;蔡乐才;;距离矢量路由算法的改进方案[J];四川理工学院学报(自然科学版);2008年03期

2 李思衡;王辉;;基于SRLG的负载均衡路由算法[J];煤炭技术;2010年12期

3 卓琳;唐磊;;IP标签交换网络的路由设计[J];齐齐哈尔大学学报(自然科学版);2011年04期

4 胡文江,薛花;路由信息协议在Linux平台上的实现[J];包头钢铁学院学报;2004年01期

5 吴荣生;郭联志;;MPLS VPN的探究与应用[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2009年02期

6 ;[J];;年期

相关会议论文 前10条

1 沈顺七;;关于传统IP网向MPLS/VPN迁移的几个问题分析[A];2003’中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会论文集[C];2003年

2 刘翔;;Ad hoc的路由协议研究[A];武汉市第二届学术年会、通信学会2006年学术年会论文集[C];2006年

3 肖安林;张亮;;MANET中若干路由算法性能的比较和评价[A];计算机技术与应用进展——全国第17届计算机科学与技术应用（CACIS）学术会议论文集（下册）[C];2006年

4 杨豹;龚正虎;刘亚萍;;BGP路由服务平台(RSP)的设计[A];2006年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集（三）[C];2006年

5 马维泉;李芬;巴林凤;;一种适用于蓝牙Scatternet的记忆式有界广播路由(MBR2)算法[A];开创新世纪的通信技术——第七届全国青年通信学术会议论文集[C];2001年

6 汪笑;;路由Route命令解决视频会商专线和互联网专线传输问题[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年

7 昌俊;敖发良;;一种高生存性RPR网络的路由研究[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年

8 詹鹏飞;李云;陈前斌;隆克平;;一种实时鲁棒的Ad hoc网络路由方案[A];第九届全国青年通信学术会议论文集[C];2004年

9 郑旭明;胡光岷;;基于链路丢包率估计的Ad Hoc网络负载均衡路由[A];2008年中国西部青年通信学术会议论文集[C];2008年

10 马强;宋玲;陈凤;;基于蚁群优化的Ad Hoc负载均衡路由算法[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集（下册）[C];2008年

相关重要报纸文章 前10条

1 邹琦;Windows 2000 Advanced Server中软路由的实现[N];计算机世界;2001年

2 ;虚拟路由保证新型IP服务[N];网络世界;2001年

3 《网络世界》评测实验室 荣钰 潘永花;路由竞技[N];网络世界;2003年

4 曾迎之;路由要有新规则[N];中国计算机报;2001年

5 西安市公众信息产业有限公司 彭晔;内部路由规划[N];中国计算机报;2002年

6 评测工程师 朱晔 李韬 宋博强 陈琪;个个都是好样的[N];计算机世界;2004年

7 张志刚;虚拟路由引领IP新服务[N];中国计算机报;2001年

8 宋献涛;IP路由走向智能化[N];计算机世界;2002年

9 权心权意;误设IP引发路由异常[N];电脑报;2005年

10 董涛;多协议标志交换(MPLS)原理[N];通信产业报;2003年

相关博士学位论文 前10条

1 李清;基于弱转发的互联网路由可用性和扩展性研究[D];清华大学;2013年

2 董平;基于身份与位置分离映射的可扩展路由体系研究[D];北京交通大学;2008年

3 罗茂松;无线Mesh网路由与调度联合优化算法研究[D];华南理工大学;2013年

4 苏伟;移动互联网路由理论与关键技术的研究[D];北京交通大学;2008年

5 李玉军;无线网络连通性及路由关键技术研究[D];电子科技大学;2010年

6 姬文江;无线Mesh网络路由协议体系研究[D];西安电子科技大学;2013年

7 杨云;基于TCP/IP的QoS路由算法的研究[D];南京理工大学;2003年

8 沈斌;移动Ad Hoc网络与Internet互联的关键技术研究[D];华中科技大学;2007年

9 谭巍;Ad Hoc网络中基于突发业务的MAC协议与路由协议研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

10 王]Z琦;无线Mesh网络路由协议关键技术的研究[D];国防科学技术大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 汤志鹏;车联网环境下基于车辆分组的组间通信路由算法的研究[D];辽宁大学;2015年

2 王冲;基于空间划分与协同进化策略的无线传感网路由协议研究[D];辽宁大学;2015年

3 王会娜;城市环境下车载网络路由协议研究[D];西南交通大学;2015年

4 阮洁;DSR协议的仿真研究与性能改进[D];长江大学;2015年

5 王鹭洁;基于链路稳定性的车载自组织网络路由协议研究[D];苏州大学;2015年

6 潘小清;基于IEEE802.15.4的6LoWPAN路由研究与应用[D];苏州大学;2015年

7 陈晓亮;基于GPRS和物联网的温度采集系统设计与研究[D];沈阳理工大学;2015年

8 韩保庆;多级Ad Hoc网络与蜂窝网络融合的仿真研究[D];电子科技大学;2015年

9 李延祥;低压电力线通信改进组网路由算法与通信协议研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

10 黄海利;基于IEEE 802.15.4的路由研究[D];中国矿业大学;2015年

，

本文编号：1695213