Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下ZigBee節(jié)能機(jī)制的研究與仿真

【摘要】： 從能量控制來(lái)看,ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)能機(jī)制的提出及相關(guān)的性能分析評(píng)價(jià),如何降低網(wǎng)絡(luò)能量消耗,提高能量效率,如何避免因節(jié)點(diǎn)能量過(guò)度消耗而導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)過(guò)早死亡、如何延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)分割時(shí)間的到來(lái)也是需要研究的重要內(nèi)容。本文通過(guò)對(duì)ZigBee路由協(xié)議及節(jié)能機(jī)制進(jìn)行研究,指出其在能量控制方面的不足之處,重點(diǎn)利用能量感知和功率控制路由,并將二者結(jié)合起來(lái),同時(shí)針對(duì)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的特性,對(duì)選用的能量感知算法給出一種改進(jìn)的閥值控制方案。通過(guò)使用仿真平臺(tái)NS2,分析研究了優(yōu)化后的協(xié)議在提高能量效率方面的性能,從而在仿真試驗(yàn)中驗(yàn)證了能量機(jī)制優(yōu)化后的協(xié)議的優(yōu)越性。 無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)(Mesh)克服了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的諸多缺點(diǎn),其多跳性和自組織性極大地拓寬了網(wǎng)絡(luò)的可通信范圍,使得網(wǎng)絡(luò)更具有擴(kuò)展性。本文對(duì)ZigBee節(jié)能機(jī)制的研究主要針對(duì)ZigBee的mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。 (1)論文介紹了ZigBee網(wǎng)絡(luò)的基本概念。包括:應(yīng)用前景、發(fā)展歷史、網(wǎng)絡(luò)特征以及ZigBee關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題和主要成就。 (2)論文對(duì)ZigBee協(xié)議進(jìn)行了具體的介紹,對(duì)ZigBee的各個(gè)層次包括物理層、媒體訪問(wèn)控制層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的原理進(jìn)行分析,并重點(diǎn)介紹了IEEE802.15.4的工作機(jī)制。IEEE802.15.4協(xié)議的使用是ZigBee能達(dá)到其節(jié)能指標(biāo)的重要因素。 (3)論文分析了mesh網(wǎng)絡(luò)的概念與ZigBee路由的工作方式,以及mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在ZigBee中的實(shí)現(xiàn),隨后總結(jié)了ZigBee現(xiàn)有節(jié)能機(jī)制,并指出其不足之處。本文的節(jié)能機(jī)制的是在mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之上運(yùn)行的。 (4)論文詳細(xì)敘述了能量感知路由和功率控制的基本原理,并選擇合適的能量感知和功率控制算法與ZigBee結(jié)合起來(lái),從而對(duì)ZigBee節(jié)能進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)針對(duì)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的特性,對(duì)選用的能量感知算法給出一種改進(jìn)的閥值控制方案。將優(yōu)化后的路由算法在仿真環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,證明了優(yōu)化后的優(yōu)越性。 最后論文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的節(jié)能機(jī)制的總結(jié)與其在ZigBee節(jié)能中的應(yīng)用,對(duì)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議和節(jié)能研究指出了不足之處并對(duì)其展望。 【關(guān)鍵詞】：ZigBee mesh 能量感知 功率控制 NS2
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 引言8-12
• 1.1 ZIGBEE 技術(shù)背景概述8
• 1.2 ZIGBEE 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用領(lǐng)域8-9
• 1.3 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、水平及存在的問(wèn)題9-10
• 1.4 論文的研究?jī)?nèi)容10-11
• 1.5 論文的研究目標(biāo)及創(chuàng)新之處11-12
• 第2章 ZIGBEE 標(biāo)準(zhǔn)概述12-21
• 2.1 IEEE802.15.4 簡(jiǎn)介13-17
• 2.1.1 PHY 層13-15
• 2.1.2 MAC 層15-17
• 2.2 ZIGBEE 組網(wǎng)方案17-20
• 2.3 應(yīng)用層規(guī)范簡(jiǎn)介20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第3章 MESH 網(wǎng)絡(luò)與ZIGBEE 路由協(xié)議研究21-26
• 3.1 無(wú)線MESH 網(wǎng)絡(luò)概述21
• 3.2 CLUSTER-TREE 基本思想21-22
• 3.3 AODVJR 路由協(xié)議基本思想22-23
• 3.4 ZIGBEE 路由協(xié)議基本思想23-25
• 3.5 本章小結(jié)25-26
• 第4章 ZIGBEE 節(jié)能機(jī)制研究與改進(jìn)26-43
• 4.1 節(jié)能機(jī)制概述26-27
• 4.2 ZIGBEE 現(xiàn)有節(jié)能機(jī)制27-28
• 4.3 網(wǎng)絡(luò)層能量感知路由節(jié)能機(jī)制研究28-37
• 4.3.1 最小總傳輸功率路由MTPR28-29
• 4.3.2 基于節(jié)點(diǎn)剩余電池容量的路由協(xié)議29-30
• 4.3.3 利用能量感知思想的ZigBee 路由設(shè)計(jì)30-33
• 4.3.4 能量感知閥值控制方案的改進(jìn)33-37
• 4.4 基于功率控制的ZIGBEE 網(wǎng)絡(luò)節(jié)能控制研究37-41
• 4.4.1 基于節(jié)點(diǎn)距離的功率控制37-38
• 4.4.2 基于節(jié)點(diǎn)度的算法38-39
• 4.4.3 使用功率控制的ZigBee 節(jié)能機(jī)制設(shè)計(jì)39-41
• 4.5 使用功率控制的能量感知路由設(shè)計(jì)41-42
• 4.6 本章小結(jié)42-43
• 第5章 基于NS2 的仿真分析43-53
• 5.1 仿真軟件的介紹43
• 5.2 NS2 中ZIGBEE 能量感知路由的設(shè)計(jì)43-47
• 5.3 NS2 中ZIGBEE 功率控制和能量感知路由的綜合設(shè)計(jì)47
• 5.4 NS2 中的能量模型47-48
• 5.5 仿真協(xié)議的參數(shù)設(shè)定48-49
• 5.6 仿真數(shù)據(jù)結(jié)果分析49-52
• 5.7 本章小結(jié)52-53
• 第6章 總結(jié)與展望53-54
• 參考文獻(xiàn)54-57
• 致謝57-58
• 附錄 常用術(shù)語(yǔ)英漢對(duì)照表58-59
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表的論文59

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無(wú)線技術(shù)齊綻光芒網(wǎng)絡(luò)通信如虎添翼    Vanessa;

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無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)難點(diǎn)和應(yīng)用前景    束鋒;顏永慶;陳明;程時(shí)昕;

料位控制測(cè)量的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在NS2中的模擬    毛跟勇;劉成安;蘭瑞莉;

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基于ZigBee技術(shù)的井下人員定位網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)    劉斌;

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英特爾等力推ZigBee協(xié)議    燕蕙

WiMAX與ZigBee:“擠占”無(wú)線新空間    

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“家庭網(wǎng)管”上的“Z-Z”之爭(zhēng)    田徑

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無(wú)線技術(shù)后起之秀ZigBee    庸龍

基于網(wǎng)絡(luò)效用最大化的無(wú)線Mesh網(wǎng)跨層優(yōu)化算法研究    李可維

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可重構(gòu)ZigBee網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和路由選擇方式研究    徐元

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