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基于ZigBee无线传感器网络实时路由研究

作　者: 鞠明山
导　师: 谭朋柳
学　校: 南昌航空大学
专　业: 计算机技术
关键词: 无线传感器网络 ZigBee技术 路由协议 实时性
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


无线传感器网络和ZigBee技术是近几年兴起的研究热点，在理论和应用方面的研究越来越多，尤其是在通信和工业控制等领域的研究非常广泛，并且这些领域的应用实例也在不断的增多。ZigBee技术低功耗、低成本的特点决定了它更适合应用于无线传感器网络，因此越来越多的研究和开发及应用开始关注ZigBee无线传感器网络。另一方面，随着物联网和信息物理融合系统等新技术、新领域的出现，给网络带来了新的挑战。两者对网络在实时性方面的要求变得越来越严格，它们要求数据传输具有实时性，以便对网络进行实时控制，尤其是后者要求更为严格。本课题正是在这样的背景下展开研究的。文章通过对大量国内外文献的阅读，从不同方面和角度对实时路由协议的相关研究内容进行总结和分类。接下来，在研究的基础上提出了一种基于位置和分簇的无线传感器网络实时路由协议，协议通过将监测区域划分单元格，每个单元格组成一个簇，采用混合簇头选举及动态调整转发传输速率的方法，并在传输数据时根据实时需求对数据流进行了分类。然后对提出的算法进行了仿真分析研究，仿真结果表明，该协议不仅能够实现网络的能量均衡，延长网络的生命周期，而且具有较好的实时性。接着，在ZigBee无线传感器网络复杂的网状网络基础上对路由协议展开研究，分析了网络中两种基本路由算法，并分别对它们加以改进。在ClusterTree算法中引入邻居表信息，并对邻居表中节点的选取进行研究，帮忙寻找一条最优路径，减小数据传输的时延。另一方面，对AODVjr算法进行改进，通过将ACK添加到包后面的方法来减少通信次数，同时记录路径时延的方法来提高传输速度，减小和控制传输时延。最后，对改进后的ZigBee网络的路由选择策略，采取了一种根据数据类型采用不同路由算法的混合路由机制，并对整个路由过程进行了描述。最后，对改进后的算法采用OPNET仿真软件进行仿真，并分析了仿真的结果。结果表明对两种路由算法的改进均比较有效，能够减小网络的时延，一定程度上提高网络的实时性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 研究背景及意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 本文研究主要内容  12-13
  1.4 本文组织结构  13-14
  1.5 本章小结  14-15
第2章 实时路由协议研究  15-22
  2.1 无线传感器网络实时路由协议研究  15-18
  2.2 ZigBee 实时路由协议研究  18-19
  2.3 实时路由协议延迟研究  19-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章 基于位置和分簇的无线传感器网络实时路由协议  22-32
  3.1 实时路由协议描述  22-27
    3.1.1 监测区域网络划分  22-23
    3.1.2 簇头选取  23-25
    3.1.3 簇间路由  25-27
  3.2 网络仿真  27-30
    3.2.1 网络仿真软件  27-28
    3.2.2 网络仿真过程  28-30
  3.3 算法实验仿真及分析  30-31
  3.4 本章小结  31-32
第4章 Zigbee 无线传感器网络改进路由协议  32-53
  4.1 ClusterTree 改进算法 IClusterTree  32-38
    4.1.1 算法网络地址分配过程  33-34
    4.1.2 算法路由寻址过程  34-38
  4.2 AODVjr 改进算法 IAODVjr  38-45
    4.2.1 AODV 路由协议  38-43
    4.2.2 IAODVjr 算法描述  43-45
  4.3 改进后 ZigBee 路由过程  45-50
    4.3.1 ZigBee 混合路由机制  45
    4.3.2 ZigBee 路由过程  45-50
  4.4 改进算法的仿真分析  50-51
    4.4.1 改进算法 IClusterTree 的仿真分析  50-51
    4.4.2 改进算法 IAODVjr 的仿真分析  51
  4.5 本章小结  51-53
第5章 总结与展望  53-55
  5.1 论文工作总结  53-54
  5.2 展望  54-55
参考文献  55-59
攻读硕士学位期间发表论文情况  59-60
致谢  60

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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