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ZigBee网络层AODVjr路由算法的节能研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-20 12:06:14
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ZigBee网络层AODVjr路由算法的节能研究【摘要】:ZigBee技术是一种新兴的无线通信技术,由于它本身的一些优越性,如低成本、低耗能、低速率、高安全等,使ZigBee技术一

【摘要】:ZigBee技术是一种新兴的无线通信技术,由于它本身的一些优越性,如低成本、低耗能、低速率、高安全等,使ZigBee技术一出现就等得到了诸多厂商的鼎力支持,所以发展非常迅速,在工业控制、通信业务、家庭自动化等很多领域得到了应用。ZigBee网络中的节点在实际使用中一般都是用电池供电的,而且很多应用场合不好更换电池,或者根本不能更换电池。因此,怎么利用电池有限的能量,怎么尽量节约电池的能量,是ZigBee网络中非常重要的一个问题,ZigBee网络的节约能耗的研究也是一个非常重要的研究方向。 本文对ZigBee网络能耗问题做了相关研究,首先简要的介绍了ZigBee协议的特点及ZigBee的主要应用领域,比如工控、家庭自动化等领域应用。其次,介绍了ZigBee网络节点类型、拓扑结构及ZigBee网络的建网过程。之后,详细介绍了ZigBee网络层的簇树路由算法和AODVjr路由算法。对于簇树路由算法的原理、地址分配机制及路由寻址方式做了详细阐述,并指出了现有簇树路由算法存在的问题。文中针对簇树路由算法的不足之处提出了改进的簇树路由算法,并进行了实验仿真及分析,实验证明提出的改进算法是有效的。 由于ZigBee网络的AODVjr路由算法是AODV路由算法发展而来的,因此在介绍AODVjr路由算法之前详细描述了AODV路由算法,并指出了AODVjr路由算法相对于AODV路由算法做了哪些改动和这些改动造成的影响。简要介绍了能量路由的指标和无线传感器网络中的能量路由之后,提出了能量阀值的概念。根据现有网络层AODVjr算法,本文提出了一种改进AODVjr路由算法。在改进AODVjr算法中,使用了能量阀值,并且限制了路由请求控制分组RREQ的广播范围和广播方向。由于使用了能量阀值,对ZigBee网络中能量较低的节点进行了一定的保护,而限制路由请求控制分组RREQ的广播范围和广播方向则减少了不必要的网络路由开销,节约了能量,延长了网络整体工作时间。 同时,应用网络仿真工具OPNET对改进AODVjr路由算法进行了仿真,对实验结果进行了详细的分析,通过和原AODVjr路由算法进行对比,证明改进的AODVjr路由算法对于减少ZigBee网络的总体能量消耗和延长整个网络的寿命是有显著作用的,改进的路由算法达到了预期的目的。 【关键词】:ZigBee网络 能量消耗 路由开销 AODVjr路由算法 OPNET
【学位授予单位】:杭州电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN929.5;TP212.9
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-10
  • 第1章 绪论10-16
  • 1.1 课题背景10
  • 1.2 ZigBee国内外研究现状和发展趋势10-13
  • 1.2.1 国外研究现状10-11
  • 1.2.2 国内研究现状11-12
  • 1.2.3 发展趋势12-13
  • 1.3 研究目的与意义13-14
  • 1.4 论文的主要内容和章节安排14-16
  • 第2章 ZigBee网络介绍16-27
  • 2.1 ZigBee协议的特点和应用16-19
  • 2.1.1 ZigBee协议的特点16-17
  • 2.1.2 ZigBee协议的应用17-19
  • 2.2 ZigBee协议栈介绍19-22
  • 2.2.1 ZigBee协议物理层20
  • 2.2.2 ZigBee协议MAC层20-21
  • 2.2.3 ZigBee协议网络层21-22
  • 2.3 ZigBee网络节点类型22
  • 2.4 ZigBee网络拓扑结构22-24
  • 2.5 ZigBee网络中的地址24
  • 2.6 ZigBee网络的建立24-25
  • 2.7 本章小结25-27
  • 第3章 ZigBee路由算法研究27-37
  • 3.1 ZigBee簇树路由算法27-30
  • 3.1.1 地址分配机制27-28
  • 3.1.2 簇树路由寻址28
  • 3.1.3 簇树路由算法存在的问题28-29
  • 3.1.4 簇树路由算法的改进29-30
  • 3.1.5 实验仿真和分析30
  • 3.2 AODV算法30-34
  • 3.2.1 算法基本原理介绍30-32
  • 3.2.2 AODV路由表的结构及路由控制分组32-34
  • 3.2.3 AODV算法路由维护34
  • 3.2.4 AODV算法的缺点34
  • 3.3 ZigBee网络中的AODVjr算法34-36
  • 3.3.1 AODVjr算法的路由发现35
  • 3.3.2 AODVjr算法的路由维护及本地修复过程35-36
  • 3.4 本章小结36-37
  • 第4章 基于AODVjr的节能路由算法37-50
  • 4.1 ZigBee网络的能耗因素研究37-40
  • 4.1.1 能量路由的相关指标37-38
  • 4.1.2 无线传感器网络中的能量路由38-40
  • 4.2 改进AODVjr节能路由算法的提出40-41
  • 4.3 改进的AODVjr节能路由算法41-44
  • 4.3.1 定义节点能量阀值41-42
  • 4.3.2 确定RREQ控制分组的广播范围42-43
  • 4.3.3 确定RREQ控制分组的广播方向43-44
  • 4.3.4 改进AODVjr路由算法方案44
  • 4.4 仿真实验44-49
  • 4.4.1 仿真工具简介44-46
  • 4.4.2 改进AODVjr路由算法的仿真46-49
  • 4.5 本章小结49-50
  • 第5章 总结和展望50-52
  • 5.1 总结50-51
  • 5.2 未来工作展望51-52
  • 致谢52-53
  • 参考文献53-56
  • 附录56-57
  • 详细摘要57-60


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