学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于能量优化的ZigBee关键技术的研究

作　者: 张芬芬
导　师: 吴蒙
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: ZigBee网络动态电压调节算法 AODVjr Cluster-Tree 能量优化
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 77次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

ZigBee是一种广泛应用于智能家居、工业控制和医疗等领域的双向无线通信技术,具有低成本、低功耗、低速率的特点。ZigBee网络节点的处理能力、能量和带宽都相当有限,节点通常是通过电池来供电的,网络的生存期很大程度上依赖于ZigBee节点的能量利用效率,因此通过节约ZigBee节点的能量来延长网络的生存期对ZigBee网络至关重要,ZigBee节点动态电压调节(DVS)算法和ZigBee路由算法节能机制的研究是一个意义重大的课题。本文分析介绍了ZigBee网络的特点及基本概念,从节点和网络两个不同的角度对动态电压调节(DVS)算法和AODVjr、Cluster-Tree路由算法进行研究。本文对DVS算法进行了具体分析,对DVS算法进行了基于节约能耗的改进,并通过数值计算验证了改进DVS算法具有更高的节能性能。对AODVjr、Cluster-Tree两种路由算法进行了具体研究,根据能耗性能分析的结果提出了结合AODVjr和Cluster-Tree两种算法优点的新算法,并通过模拟仿真将新算法与原有的两种ZigBee路由算法进行了对比分析,证明了新的路由算法节能效果更好。针对ZigBee网络现有路由算法的缺点,提出了一种基于能量优化的ZigBee路由算法,在优化算法中考虑了节点的深度并引入邻居表,通过动态调整节点的临界剩余能量值,尽量绕过剩余能量低的节点来选择路由,仿真结果表明,改进算法能够均衡网络的能量消耗,延长ZigBee网络的生命周期。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-12
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 主要研究内容及章节安排  10-12
第二章 ZigBee 技术  12-22
  2.1 引言  12
  2.2 ZigBee 无线通信技术  12-15
    2.2.1 ZigBee 技术特点  12-14
    2.2.2 ZigBee 协议栈  14-15
  2.3 ZigBee 网络组网  15-20
    2.3.1 网络配置  15-18
    2.3.2 网络拓扑及组网  18-20
  2.4 ZigBee 无线传感器网络的应用  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第三章 ZigBee 节点DVS 算法  22-32
  3.1 引言  22
  3.2 各种DVS 策略  22-25
    3.2.1 DVS 节能策略  22-23
    3.2.2 DVS 算法性能  23
    3.2.3 DVS 算法分类  23-25
  3.3 基于能量消耗模型DVS 算法优化  25-30
    3.3.1 优化控制原理  25-26
    3.3.2 建立优化控制的数学模型  26
    3.3.3 罚函数与代价函数分析  26-27
    3.3.4 优化控制算法  27-30
  3.4 数值结果及结论  30-31
  3.5 本章小结  31-32
第四章 AODVjr 和Cluster-Tree 路由算法研究  32-46
  4.1 引言  32
  4.2 AODVjr 路由算法  32-35
    4.2.1 AODV 路由算法  32-34
    4.2.2 AODVjr 路由算法  34-35
  4.3 Cluster-Tree 路由算法  35-38
    4.3.1 地址分配机制  35-36
    4.3.2 Cluster-Tree 寻址  36-37
    4.3.3 路由维护  37-38
  4.4 AODVjr 与Cluster-Tree 算法性能分析  38-40
    4.4.1 网络总体能量消耗  38-39
    4.4.2 失效节点个数  39-40
    4.4.3 平均端到端时延  40
  4.5 路由算法改进  40-45
    4.5.1 路由算法改进策略  40-41
    4.5.2 结合AODVjr 和Cluster-Tree 的路由算法  41-43
    4.5.3 算法仿真对比  43-45
  4.6 本章小结  45-46
第五章基于能量优化的ZigBee 路由算法  46-55
  5.1 引言  46
  5.2 邻居表  46
  5.3 节点深度  46-47
  5.4 节点剩余能量  47-49
    5.4.1 剩余能量划分  47
    5.4.2 临界剩余能量值Ewarning  47-49
  5.5 改进的路由算法  49-52
    5.5.1 初始化  49
    5.5.2 路由策略  49-52
    5.5.3 算法分析  52
  5.6 仿真结果及分析  52-54
  5.7 本章小结  54-55
第六章总结与展望  55-57
  6.1 总结  55-56
  6.2 展望  56-57
致谢  57-58
参考文献  58-63
攻读硕士学位期间发表的论文  63

相似论文

基于空间邻域词袋模型的图像标注技术,TP391.41
基于学习与交互的本征图像求解方法研究,TP391.41
基于学习的图像超分辨率技术及其应用研究,TP391.41
基于磁阻传感器和ZigBee网络的ITS车流量监控系统,TP277
基于Zigbee的瓦斯浓度检测系统设计,TP212.9;TP274
基于ZigBee的无线传感器网络节点在矿井机车运输监控系统中的应用研究,TP277
基于量子遗传算法的无线传感器网络能量优化研究,TP212.9
ZigBee技术在语音通信中的路由协议研究与实现,TN919.8
基于CAN总线的直接甲醇燃料电池控制系统的设计,TM911.4
三次Hermite曲线的细化优化,O186.11
无线传感器网络中连通覆盖问题的研究,TN929.5
晶圆移动机器人的轨迹规划与优化设计,TP242.2
果园生态环境WSN监测系统关键技术研究,TP274
嵌入式家居监控系统的研究与设计,TP277
交通场景中智能多目标跟踪技术研究,TP391.41
优化能量的NoC软硬件协同综合技术,TN47
基于能量优化的图像与视频纹理替换技术研究,TP391.41
分布式电源的优化调度,TM61
混合动力汽车永磁同步电机矢量控制的研究,U463.631
基于ZigBee网络的路灯监控系统的研究,TP277