基于ZigBee无线传感器网络的能量优化路由算法研究

发布时间：2017-09-13 02:15

  本文关键词：基于ZigBee无线传感器网络的能量优化路由算法研究

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【摘要】：Zig Bee技术基于成熟的通信标准而产生,其技术应用领域越来越广泛,比如在智能家用电器、医疗健康、军事侦察、环境监测等方面都有极大的发展空间。文章分析了Zig Bee路由协议,基于Zig Bee路由的思想对其具体工作流程详细地进行了分析,引出了能量优化的Zig Bee路由协议思想,就是降低整个网络开销和限制电池剩余能量低的传感器节点的使用频率。降低整个网络开销的方法是寻找所有可能的路由中耗能最少的路径,因此会出现骨干节点使用频繁。而限制电池节余能量低的节点的使用频率会使整个网络的寿命延长,也就是有效平衡了各个节点的剩余电量,从而使网络分割延迟到达。能量优化改进的方法包括两方面:第一,限制请求分组的传输范围,然后通过判断当前节点和目的节点之间的关系,判断出路由的大概方向,再进行一次限制请求分组传输范围,便有效避免了转发冗余而产生的浪费;第二,节点电池节余下能量的多少纳入评判优劣路由的范围,控制节余能量低的节点的频繁使用以达到延迟网络分割的目的。最后搭建NS-2仿真平台,进行仿真实验,将未优化的路由协议MBCR和优化后的路由协议进行了分析和比对,结果证明:优化后的路由协议使整个网络开销下降,而且让重要节点的生命存活的时间更长,达到了预期的目的。
【关键词】：无线传感器网络 Zig Bee路由协议 路由分析 能量优化
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 WSN概述7
• 1.2 WSN特点7-8
• 1.3 WSN构成8
• 1.4 无线传感器网络的关键技术8-9
• 1.5 无线传感器网络的应用9
• 1.6 论文结构安排9-11
• 第二章 ZigBee技术的相关介绍11-16
• 2.1 ZigBee技术的相关概念11
• 2.2 ZigBee技术的主要特点11-12
• 2.3 ZigBee的技术的应用领域12
• 2.4 ZigBee网络结构简述12-14
• 2.4.1 ZigBee硬件构成12-13
• 2.4.2 ZigBee网络拓扑结构分析13-14
• 2.5 基于ZigBee协议下的网络层概述14
• 2.5.1 网络层数据服务14
• 2.5.2 网络层管理服务14
• 2.6 基于ZigBee协议下的应用层概述14-15
• 2.7 本章小结15-16
• 第三章 ZigBee路由协议分析16-26
• 3.1 ZigBee组建网络16-18
• 3.2 ZigBee网络中节点的分配地址机制18-19
• 3.3 ZigBee路由协议简要分析19-23
• 3.3.1 ZigBee路由协议的基本思想20
• 3.3.2 按需距离矢量路由算法（AODV）20
• 3.3.3 AODVjr路由算法20-23
• 3.3.4 树形结构的路由算法23
• 3.4 ZigBee路由的选择23-25
• 3.5 如何进行路由维护25
• 3.6 本章小结25-26
• 第四章 能量优化的ZigBee路由协议思想26-32
• 4.1 WSN中路由协议消耗能量情况26-27
• 4.1.1 节点工作时节约能量的两种路由选择26
• 4.1.2 节点不工作时节约能量的路由选择26-27
• 4.2 能量优化的路由性能指标27
• 4.3 传输能量最少的路由思想27
• 4.4 节点能量消耗均衡路由的思想27-28
• 4.4.1 最小电池开销路由27-28
• 4.4.2 最小化的最大电池开销路由28
• 4.5 待机节能思想28
• 4.6 NS-2 仿真系统简要介绍28-31
• 4.6.1 NS-2 网络仿真工具概述29
• 4.6.2 NS-2 的编程语言和功能29-30
• 4.6.3 NS-2 的基本原理30-31
• 4.6.4 NS-2 的仿真过程31
• 4.6.5 构建ZigBee网络的NS-2 仿真平台31
• 4.7 本章小结31-32
• 第五章 优化能量的ZigBee路由算法的实现32-38
• 5.1 限制RREQ广播范围32-33
• 5.1.1 实现方法32-33
• 5.2 判断该RN+节点与目的节点的关系33-34
• 5.2.1 判断节点关系33
• 5.2.2 实现方法33-34
• 5.3 均衡节点耗能的优化路由方法34-35
• 5.4 NS-2 仿真场景设定及结果分析35-37
• 5.5 本章小结37-38
• 结论38-39
• 参考文献39-42
• 在学期间研究成果42-43
• 致谢43

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本文编号：840919