ZigBee网络的节能方案

【摘要】：ZigBee是一种无线通信网络，被广泛应用于无线传感器网络和无线个域网。ZigBee的高可用性、低成本、低功耗和高安全使其成为当前被全球最关注的无线通信技术。 20世纪的因特网为地球搭建了主要骨干，21世纪将是无线传感器网络为地球缝上一层皮肤的的时代。ZigBee网络的特性使其成为无线传感器网络的研究热点之一，也成为无线传感器网络应用的首选网络。 ZigBee在无线传感器网络的应用中有几个关键研究技术，网络节能就是其中之一。本文首先介绍ZigBee网络的节点类型和支持的网络拓扑结构，然后针对ZigBee协议栈，列出针对各层的当前可行节能方案。详细分析了标准ZigBee使用的路由策略，并指出了路由策略中存在的能耗缺陷。 本文综合协议栈和路由的能耗缺陷，采用了网络分群和路由相结合的节能方案。根据应用于Ad hoc网络中的最大链接度分群算法，提出了适用于ZigBee网络的最大链接度分群算法。在分析最大链接度分群算法弊端后，通过终端节点能耗分级，提出了基于终端节点能耗分级的负载均衡分群算法。利用网络分群算法对网络进行宏观拓扑控制和网络局域群再分配对网络进行微观拓扑控制。最后，在网络分群的基础上提出了基于网络分群的路由策略。本文通过有效的网络分群和基于网络分群的路由策略，实现最终的网络节能方案。 本后最后利用OPNET网络仿真，对本文所提出的网络节能方案进行了实验仿真，网络仿真结果表明本文提出的节能方案有效的降低了网络整体的能耗，延长了网络的生命周期。 【关键词】：ZigBee 路由 网络分群 能耗分级 负载均衡
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景概述10-11
• 1.1.1 无线传感器网络10
• 1.1.2 ZigBee 技术10-11
• 1.1.3 网络分群11
• 1.1.4 网络仿真技术11
• 1.2 ZigBee 的发展与应用11-13
• 1.3 研究目的和意义13-14
• 1.4 论文结构14-15
• 第二章 ZigBee 介绍15-22
• 2.1 ZigBee 的主要特性15-16
• 2.2 ZigBee 网络节点类型16-17
• 2.3 ZigBee 网络拓扑结构17-19
• 2.3.1 星形结构17
• 2.3.2 树状结构17-18
• 2.3.3 网状结构18-19
• 2.4 ZigBee 协议架构19-21
• 2.4.1 协议层说明19-20
• 2.4.2 协议层可行节能措施20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第三章 ZigBee 路由分析22-37
• 3.1 ZigBee 地址分配策略23-27
• 3.1.1 ZigBee 网络启动23-25
• 3.1.2 ZigBee 地址分配25-26
• 3.1.3 ZigBee 网络地址分配示例26-27
• 3.2 ZigBee 路由分析27-34
• 3.2.1 广播27-28
• 3.2.2 Cluster-Tree 算法28-29
• 3.2.3 AODV 算法29-34
• 3.2.4 AODVjr 算法34
• 3.3 ZigBee 路由算法34-35
• 3.4 ZigBee 路由中的能耗缺陷35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 ZigBee 网络的节能方案37-63
• 4.1 网络分群38-58
• 4.1.1 最大链接度分群算法40-41
• 4.1.2 ZigBee 网络的最大链接度分群算法41-52
• 4.1.3 基于终端节点能耗分级的负载均衡分群算法52-58
• 4.2 网络局域群再分配58-60
• 4.2.1 群首请求58-59
• 4.2.2 网络局域群再分配策略59-60
• 4.3 基于网络分群的路由方案60-62
• 4.3.1 群内路由61
• 4.3.2 群间路由61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 节能方案的仿真63-66
• 5.1 仿真工具 OPNET 介绍63
• 5.2 网络仿真结果63-65
• 5.3 本章小结65-66
• 结论66-67
• 总结66
• 展望66-67
• 参考文献67-69
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果69-70
• 致谢70

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