基于ZigBee技術(shù)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與分簇算法研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN，Wireless Sensor Networks）技術(shù)是以傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的一門無(wú)線通信技術(shù)，它可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理以及傳輸。已被視為可靠的民事和軍事或者監(jiān)測(cè)環(huán)境有害或危險(xiǎn)條件下的一個(gè)很有前途的方法。而ZigBee技術(shù)作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一種新興技術(shù)，憑借其成本低、功耗低、時(shí)延短等優(yōu)勢(shì)得以迅速發(fā)展并擴(kuò)展到各個(gè)領(lǐng)域，其應(yīng)用前景相對(duì)的廣闊。節(jié)點(diǎn)是ZigBee網(wǎng)絡(luò)的重要組成元素，由于節(jié)點(diǎn)

2、大多數(shù)布置在環(huán)境惡劣的地方中，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的電源通常不能充電或更換。因此，能量效率是ZigBee網(wǎng)絡(luò)的壽命和成本的關(guān)鍵。只有解決好能量這個(gè)問(wèn)題，才能讓ZigBee網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用中起到最大的作用。
　　本文首先在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)單描述了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及其應(yīng)用領(lǐng)域，詳細(xì)介紹了ZigBee2006協(xié)議棧的具體結(jié)構(gòu)及各層功能；其次，通過(guò)分析ZigBee協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)以及研究現(xiàn)有的ZigBee節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案，根據(jù)節(jié)

3、點(diǎn)設(shè)計(jì)的具體要求，選擇合適的硬件元器件，完成ZigBee節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)以及網(wǎng)關(guān)接口板的設(shè)計(jì)，并制作了PCB板；最后，為了保證節(jié)點(diǎn)在后期的運(yùn)行中能發(fā)揮最好的性能，對(duì)節(jié)點(diǎn)的性能進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。
　　在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)由于各種原因加入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁變化，造成節(jié)點(diǎn)難于管理，產(chǎn)生了節(jié)點(diǎn)的能量快速降低以及丟包率增大的一系列問(wèn)題，從而降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期，為了能有效的解決這些問(wèn)題，本文在查閱相關(guān)分簇文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)傳

4、統(tǒng)的分簇算法進(jìn)行研究，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)的歸納，力爭(zhēng)找到一種較好的分簇算法，通過(guò)相關(guān)的改進(jìn)和優(yōu)化，提出一種新的分簇算法。本算法設(shè)計(jì)是基于LEACH算法的改進(jìn)，主要思想是所有節(jié)點(diǎn)包含在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，根據(jù)需要將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)均勻劃分為相應(yīng)的等份。然后基于節(jié)點(diǎn)的剩余能量以及節(jié)點(diǎn)的地理位置信息進(jìn)行簇頭節(jié)點(diǎn)的選取，最后根據(jù)需要對(duì)簇進(jìn)行相應(yīng)的輪轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是降低節(jié)點(diǎn)的能量消耗、減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膩G包率、提高網(wǎng)絡(luò)的生命周期以及均衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的負(fù)載。<