基于ZigBee协议的无线传感网节点能耗研究

发布时间：2017-09-30 11:18

  本文关键词：基于ZigBee协议的无线传感网节点能耗研究

  更多相关文章： 无线网络 路由协议 权重 均衡能量 NS2

【摘要】：物联网是由一种或几种技术组成的无处不在的网络,不仅能够实现全IP覆盖,也包含了大量的通信技术。低功耗、低成本、大容量等巨大优势的存在,使得ZigBee技术在物联网中无线个域网部分大展身手,在云家居、智能医疗、集成自动化等各个领域ZigBee技术得到了大规模应用,成为现代社会不可或缺的一部分。网络层是ZigBee协议的关键层次,但是ZigBee网络层的研究起步较晚,不断的修改和完备网络层的标准也在进行之中。因此,为了物联网的广泛推广和技术进步,对ZigBee网络层路由和能量的改进优化是目前科研者研究的热点。本文简单的概括了ZigBee技术,分析了ZigBee协议规范。在此层面上主要模拟ZigBee路由技术的组网运行方式。通过研究和仿真表明,本文使选用AODVjr口Cluster-Tree组合的路由算法协议,算法并没有合理利用AODVjr和Cluster-Tree二种路由算法的优点,也没有给出详细的设计方法和有效参数,容易造成泛洪的产生,甚至是节点过早死亡,致使网络产生不可恢复的严重后果。对此,本文提出一种基于权重和能量均衡的ZigBee路由优化算法。本文在下面几部分工作内容有所突破与创新：理论结合实际,从ZigBee技术的网运行、ZigBee三种常用路由算法、网络地址分配等方面展开分析。总结ZigBee网络路由研究现状的同时,对面临的能耗问题,提出了一种基于权重的能量均衡ZigBee混合路由优化算法,该算法通过将链路质量、跳数、能量等参数形成路由权重,在满足权重的路径查找中优先挑选能量高的节点充当中继,而低能量的节点反馈能量状态,由源端主动断开旧链路,进而转变路径。在保证网络稳定性的同时,使得网络的能量消耗小,延展了网络的生命周期。之后,利用IEEE802.15.4物理层和媒体接入控制层模块,实现了ZigBee的模拟入网条件。并撰写所需C++语言,配置OTcl脚本文件。模拟环境设置结束,开始对新型改进路由算法和ZigBee原来使用的路由算法进行了NS2环境下的模拟仿真实验,绘制图形分析。在网络吞吐量、网络抖动性能、剩余能量百分百、数据包成功的投递率等方面,对新型路由算法和ZigBee旧的路由算法展开性能比较和分析。最后,对本文所有研究工作进行总结归纳的同时,指出研究中还需改进的部分,对下一步的研究重点和对ZigBee技术的未来进行了展望。
【关键词】：无线网络 路由协议 权重 均衡能量 NS2
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN92
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 引言12
• 1.2 物联网的研究背景与研究现状12-15
• 1.2.1 物联网技术概述及特点分析12-13
• 1.2.2 物联网技术的研究背景及意义13-15
• 1.2.3 物联网技术面临的问题15
• 1.3 常用短距离无线技术15-17
• 1.3.1 常用短距离无线技术分析15-16
• 1.3.2 常用短距离无线技术性能比较16-17
• 1.4 本文的主要研究内容17-19
• 第2章 zigBee技术19-27
• 2.1 ZigBee概述19-20
• 2.2 IEEE802.15.4与Zigbee20
• 2.3 IEEE802.15.4物理层简述20-21
• 2.4 IEEE802.15.4MAC层简述21-22
• 2.5 ZigBee应用层规范22
• 2.6 ZigBee网络层规范22-26
• 2.6.1 ZigBee节点设备类型23
• 2.6.2 ZigBee网络的拓扑结构23-25
• 2.6.3 ZigBee地址分配25-26
• 2.7 本章小结26-27
• 第3章 ZigBee路由算法分析27-43
• 3.1 ZigBee路由算法简介27-30
• 3.1.1 Cluster-Tree路由算法27-28
• 3.1.2 Cluster-Tree分布式地址分配机制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仿真软件简介30-34
• 3.2.1 NS进行网络仿真的方法和一般过程31-32
• 3.2.2 NS现有的仿真元素32-34
• 3.2.3 NS功能示意图34
• 3.3 ZBR路由协议与cluster的仿真结果比较34-42
• 3.3.1 星型网络仿真实验34-38
• 3.3.2 树形网络仿真实验38-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 基于权重和能量均衡ZigBee混合路由算法43-60
• 4.1 算法的提出43-44
• 4.2 ZigBee路由协议的改进方法总结44-46
• 4.2.1 国内研究现状44-45
• 4.2.2 国外研究现状45-46
• 4.3 改进方案设计46-47
• 4.3.1 基于权重的策略46
• 4.3.2 基于链路质量反馈的策略46
• 4.3.3 基于均衡能量的策略46-47
• 4.4 综合加权能量平衡算法47-54
• 4.4.1 算法的参数模型48
• 4.4.2 路由权重函数的确定48-49
• 4.4.3 加权因子选择49-50
• 4.4.4 路由算法的描述50-51
• 4.4.5 修改文件进行说明51-54
• 4.5 OTcl脚本文件编写与场景设置54-57
• 4.6 ZigBee-new与ZBR路由算法仿真结果与性能对比分析57-59
• 4.7 本章小结59-60
• 第5章 全文总结与展望60-61
• 5.1 全文工作与总结60
• 5.2 未来工作展望60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文65-66
• 致谢66

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵会群,蒋亚军,孙晶,李正熙,高远;路由联盟建模与震荡检测[J];小型微型计算机系统;2005年09期

2 曲荣欣;张春宏;高远;;基于安全配置准则的路由策略冲突级别的确定[J];计算机工程;2006年11期

3 徐昕;顾云丽;;自私路由及其解决方法[J];科技资讯;2008年29期

4 曹煦晖;;混合式P2P的路由搜索算法[J];集美大学学报(自然科学版);2009年03期

5 唐明董;张国清;杨景;张国强;;互联网可扩展路由[J];软件学报;2010年10期

6 杨锋;;路由策略与策略路由分析及实例一则[J];中国教育网络;2007年11期

7 陈弘,刘彦,高军,杨宇航;路由仲裁技术在交换网络中心建设中的研究和应用[J];计算机工程;2000年02期

8 赵玉震;骨干出口路由策略及节点增容方案探讨[J];电信建设;2003年06期

9 赵会群,孙晶,王国仁,高远;路由网络代数[J];计算机学报;2004年07期

10 段小荣,付爱英,鄢志辉;双网分流的路由策略[J];计算机与现代化;2004年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵会群;孙晶;高远;;一种基于路由网络代数的路由振荡检测算法[A];第十届全国容错计算学术会议论文集[C];2003年

2 严钢;周涛;傅忠谦;汪秉宏;;复杂网络上的有效路由(英文)[A];第二届全国复杂动态网络学术论坛论文集[C];2005年

3 李玉剑;杨涵新;汪秉宏;;信息处理延时情况下通讯网络中路由策略研究[A];第五届全国复杂网络学术会议论文（摘要）汇集[C];2009年

4 郭成安;李建华;李明伟;;自适应分布式路由算法研究的新进展[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（上册）[C];2001年

5 周万春;吴博;;一种优化的分层式移动IPv6路由策略的分析与研究[A];2007年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2007年

6 孟涛;杜文建;侯志胜;;辽宁省联通169网网络扁平化的路由策略研究与应用[A];中国通信学会第六届学术年会论文集（中）[C];2009年

7 张雪松;胡九川;郑崇友;钟章队;;基于可能性分布的资源质量路由[A];第12届全国模糊系统与模糊数学学术年会论文集[C];2004年

8 刘晶晶;;煤炭企业网络多出口路由平台的规划与实施[A];煤矿安全、高效、洁净开采——机电一体化新技术学术会议论文集[C];2009年

9 姚谛;胡慧俐;朱培栋;;基于加同态加密机制的互联网路由异常检测[A];全国网络与信息安全技术研讨会论文集（上册）[C];2007年

10 赵会群;孙晶;高远;;路由“活锁”检测方法[A];全国第13届计算机辅助设计与图形学（CAD/CG）学术会议论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前8条

1 云;全面控制Internet路由[N];中国计算机报;2001年

2 ;线速交换 安全路由[N];中国计算机报;2003年

3 ;智能路由控制改进BGP[N];网络世界;2002年

4 潇潇;会诊中山大学[N];中国电脑教育报;2003年

5 林海;IP地址需双管齐下加速申请[N];中国高新技术产业导报;2006年

6 广州金融高等专科学校 陈华其;以太网直接接入CERNet[N];网络世界;2001年

7 王;面向电信级核心[N];中国计算机报;2001年

8 ;清华比威推出路由器新品[N];通信产业报;2001年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 付志鹏;结构化P2P网络抖动的应对策略研究[D];国防科学技术大学;2013年

2 赵丹;基于逻辑集中控制的网络路由关键技术研究[D];国防科学技术大学;2013年

3 赵阳明;数据中心网络中路由与资源分配问题研究[D];电子科技大学;2015年

4 孙海峰;VANETs路由算法研究[D];电子科技大学;2015年

5 于灏;复杂网络传输及资源限制下负载能力提升问题研究[D];东北大学;2013年

6 王小娟;基于复杂网络理论的虚拟路由通信安全问题研究[D];北京邮电大学;2015年

7 陈良锋;无线传感器网络节点定位及路由策略的研究与应用[D];中国科学技术大学;2015年

8 苗笛;智慧协同标识网络可靠路由关键技术研究[D];北京交通大学;2016年

9 苏申;Internet域间路由建模与分析研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

10 钟晓雄;面向多跳认知无线网络性能优化的路由与传输协议研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 谷志群;WSNs中基于网络资源利用效率的层次型路由算法研究[D];河北工程大学;2015年

2 徐金卯;可重构网络中元能力组合及服务路由策略研究[D];郑州大学;2015年

3 王宇飞;3D NoC容错路由算法的研究[D];曲阜师范大学;2015年

4 李长锋;基于能量优化的无线传感器网络非均匀分簇路由算法研究[D];华中师范大学;2015年

5 王丽珍;无线传感器网络中地理位置路由算法研究[D];苏州大学;2015年

6 张群;基于WirelessHART的低功耗可靠路由算法和调度[D];山东大学;2015年

7 张珊珊;面向紧急情况下DTN网络的移动模型和路由算法的研究[D];陕西师范大学;2015年

8 邹剑芬;赣东北地区电力数据网的研究与设计[D];华北电力大学;2015年

9 覃广荣;基于节点位置偏好地点DTN路由算法研究[D];广西大学;2015年

10 刘斌;基于ZigBee协议的无线传感器网络实时路由研究[D];中国矿业大学;2015年

，

本文编号：947900