基于能量優(yōu)化的ZigBee路由算法研究及應用.pdf

1、IEEE802.15.4標準是為速率低的無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)獨特設(shè)計的。ZigBee網(wǎng)絡(luò)是基于IEEE802.15.4無線傳感器的一門新技術(shù)，最近幾年，由于ZigBee的特點優(yōu)勢，廣泛應用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、車載、住宅、醫(yī)療等領(lǐng)域。ZigBee節(jié)點是使用電池進行供電的，在實際應用中，大部分節(jié)點隨機播撒在地形復雜的環(huán)境中，當節(jié)點電池能量不足時，及時更換電池是不可能的，因此節(jié)能逐漸的成為ZigBee路由協(xié)議的重要機制之一。
　　本文首先介紹了Z

2、igBee的技術(shù)特點、ZigBee協(xié)議棧、ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組成和ZigBee普通路由協(xié)議，引出能量路由的概念，并詳細介紹相關(guān)的能量路由協(xié)議。目前存在的幾種能量路由協(xié)議主要是從是兩方面考慮的:控制網(wǎng)絡(luò)整體開銷和減少低能量節(jié)點的使用?？刂凭W(wǎng)絡(luò)整體開銷的方法是尋找路由中總能量消耗最少的路徑，因此骨干節(jié)點的使用次數(shù)較多。減少低能量節(jié)點使用的方法是使網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的剩余能量盡可能的平均化，即均衡各個節(jié)點的能量，減輕骨干節(jié)點的傳輸負擔，從而延遲網(wǎng)絡(luò)分

3、割的時間。由此可見，這兩方面是相互矛盾的，現(xiàn)有的路由協(xié)議并沒有把兩者有效的結(jié)合。為了能夠同時減少低能量節(jié)點的使用和控制網(wǎng)絡(luò)總能量的消耗，使路由協(xié)議達到真正的節(jié)能，本文在最小電池開銷路由協(xié)議基礎(chǔ)上提出了一種能量優(yōu)化的改進算法。
　　算法的改進主要從兩方面進行:第一，控制請求分組的傳輸范圍，通過判斷節(jié)點之間的關(guān)系，獲取請求分組到達目的節(jié)點的大致方向，再限制請求分組傳輸?shù)纳疃?，避免了轉(zhuǎn)發(fā)冗余的請求分組產(chǎn)生能量浪費;第二，對路由開銷進行重

4、新定義，將節(jié)點的剩余能量作為計算路由開銷的一個重要參數(shù)，使路徑中具有低能量節(jié)點的路由開銷變大，間接的控制了低能量節(jié)點的使用。最后搭建NS2仿真平臺，利用NS2仿真軟件進行驗證，將原路由協(xié)議和改進的路由協(xié)議在死亡節(jié)點的個數(shù)和網(wǎng)絡(luò)功耗兩方面進行分析對比。仿真結(jié)果表明，改進的路由協(xié)議網(wǎng)絡(luò)功耗下降，并推遲了節(jié)點死亡的時間，驗證了改進后算法的有效性。
　　本文最后將ZigBee理論應用到實際，搭建了ZigBee智能家居模型。通過對ZigBe