城市排水系統(tǒng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)研究.pdf

1、ZigBee是一種新興的短距離、低速率、低成本和低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，非常適合于工業(yè)控制、汽車自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)控制和醫(yī)用設(shè)備等領(lǐng)域。本課題以基于ZigBee技術(shù)的傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的城市排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為背景，選用著名的網(wǎng)絡(luò)模擬軟件OPNET，對(duì)城市排水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了系統(tǒng)建模與仿真，目的是通過對(duì)ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)的建模與仿真研究，研究影響ZigBee網(wǎng)絡(luò)性能的因素，為城市排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)管的信息化作出合理的指

2、導(dǎo)性建議。
　　本文首先介紹了城市排水系統(tǒng)和排水管網(wǎng)管理的現(xiàn)狀，并介紹了ZigBee技術(shù)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)的基本知識(shí)，分析并比較了現(xiàn)有幾種網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的優(yōu)缺點(diǎn)，研究了OPNET的三層建模原理，并用它建立了ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的仿真模型。并在此仿真模型的基礎(chǔ)上，以城市排水管網(wǎng)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)為背景，設(shè)計(jì)了四組實(shí)驗(yàn)，分別對(duì)影響ZigBee網(wǎng)絡(luò)性能的因素：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)規(guī)模、節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載等四個(gè)因素進(jìn)行了仿真研究，得

3、到了ZigBee網(wǎng)絡(luò)性能的數(shù)據(jù)和曲線，比如MAC層數(shù)據(jù)包端到端時(shí)延、丟包率和應(yīng)用層數(shù)據(jù)包端到端時(shí)延等。
　　通過對(duì)四個(gè)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比分析和計(jì)算，得出了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸?jié)點(diǎn)的發(fā)生功率對(duì)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的性能影響較低小，不會(huì)影響ZigBee網(wǎng)絡(luò)的正常數(shù)據(jù)傳輸；通過在原有網(wǎng)絡(luò)14個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，增加12個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致了MAC層的數(shù)據(jù)包的端到端時(shí)延從0.008s增加到0.16s，此數(shù)據(jù)能說明因?yàn)楣?jié)點(diǎn)規(guī)模的增加，導(dǎo)致ZigBee網(wǎng)絡(luò)的性能變差。

4、通過讓ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的10個(gè)路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)一樣產(chǎn)生應(yīng)用層的數(shù)據(jù)，且其速率相等，結(jié)果導(dǎo)致MAC層的數(shù)據(jù)包端到端時(shí)延從0.01s劇增到0.36s，出現(xiàn)了大量丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，得出影響ZigBee網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素是節(jié)點(diǎn)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。
　　本文對(duì)城市排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)ZigBee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究和模擬，研究的成果可以對(duì)城市排水管網(wǎng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)提出科學(xué)的指導(dǎo)性建議。也可以對(duì)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)和性能評(píng)估提供仿真的支持，為