基于分簇策略的ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由能量優(yōu)化方法研究.pdf

1、浙江理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得浙江理工大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：杏j嵩衣簽字日期：2017年3月扣曰浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文基于分簇策略的ZigBee網(wǎng)絡(luò)

2、路由能量優(yōu)化方法研究基于分簇策略的ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由能量優(yōu)化方法研究摘要ZigBee是一種短距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，以其低成本、低功耗、自組網(wǎng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)成為物聯(lián)網(wǎng)中解決無線個(gè)域網(wǎng)問題的關(guān)鍵技術(shù)。ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)多采用電池供電，網(wǎng)絡(luò)中的信息傳遞效率、網(wǎng)絡(luò)完整性、網(wǎng)絡(luò)生命周期等很依賴于各個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量狀況，并且ZigBee網(wǎng)絡(luò)的很多使用場(chǎng)景決定了它在部署后不易于更換電池，所以如何在現(xiàn)有有限能量的基礎(chǔ)上盡可能的降低ZigBee網(wǎng)絡(luò)

3、中節(jié)點(diǎn)的能量消耗，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信效率延長網(wǎng)絡(luò)的使用周期就顯得尤為重要。盡管ZigBee技術(shù)自身也采用了一些舉措來降低節(jié)點(diǎn)的能量消耗，但在降低能耗優(yōu)化性能上還有較大的改進(jìn)空間。ZigBee網(wǎng)絡(luò)層的研究是近些年國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注和研究的重點(diǎn)，而網(wǎng)絡(luò)層的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的修改完善之中。經(jīng)典的ZBR算法雖然混合使用了AODVjr和ClusterTree協(xié)議，但只是指出了可以使用這兩種協(xié)議，并未詳細(xì)說明該如何有效地選擇和結(jié)合兩種算法之間的優(yōu)勢(shì)，取長補(bǔ)

4、短。本文在深入研究ZigBee路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出了一種基于分簇策略的能量優(yōu)化算法。本文提出的改進(jìn)算法采用MEAODV分簇方法將整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)劃分為一個(gè)個(gè)邏輯簇，通過簇來限制RREQ的洪泛方向，減少大量不必要的路由發(fā)現(xiàn)過程和因此產(chǎn)生的RREQ冗余。除了考慮單個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量消耗外，本文算法也綜合考量關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的能量水平，引入能量等級(jí)的概念將節(jié)點(diǎn)劃分為充足、偏低、警戒三個(gè)等級(jí)，等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)是動(dòng)態(tài)變化的，它跟節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)深度、

5、網(wǎng)絡(luò)整體的能量狀況相關(guān)。每個(gè)簇中簇首根據(jù)自身的能量狀況來決定簇內(nèi)外該選擇何種路由協(xié)議，有效結(jié)合AODVjr協(xié)議的最佳路由和Cluster。Tree協(xié)議簡單節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。此外還采用了備用節(jié)點(diǎn)機(jī)制，使得節(jié)點(diǎn)在能量較低時(shí)可以使用備用的節(jié)點(diǎn)繼續(xù)工作。加入延時(shí)因子機(jī)制，使得節(jié)點(diǎn)在能量偏低時(shí)降低自己作為路由中間節(jié)點(diǎn)的可能性，較好的避免了某些節(jié)點(diǎn)因能量耗盡過快而導(dǎo)致死亡，讓整個(gè)網(wǎng)絡(luò)各層的負(fù)載更加均衡，減少節(jié)點(diǎn)的能量消耗，延長了ZigBee網(wǎng)絡(luò)的使用壽命