基于ZigBee无线传感网络拓扑控制的研究与设计

来源 :沈阳理工大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:uestchujun
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拓扑控制技术是无线传感器网络(WSN)中的关键技术之一,主要作用是在保证一定网络连通度和覆盖区域的情况下,控制网络形成一个完善的网络拓扑结构,使得WSN中以最少的处于工作状态的节点及最低的发射功率来完成网络的通信任务,同时延长网络的生命周期。ZigBee技术是一种典型的成本低、体积小、低能耗和低速率的短距离无线通信技术,通过研究ZigBee的拓扑控制技术来达到延长网络的生命周期的目的。因此本文以传感器网络为背景,研究现有的拓扑控制技术并对现有算法进行优化,设计一种基于地理位置的簇首多跳拓扑控制算法,并设计基于B/S结构的拓扑控制系统展示最终的拓扑结构。本文主要研究成果如下:首先,对ZigBee无线传感器网络的拓扑控制相关技术进行了研究,针对分簇后的WSN中簇首单跳与协调器通信能耗过大的问题,充分考虑能耗、节点地理位置等因素导致的网络能耗不均衡和网络生命周期短等问题,设计了一种基于地理位置的簇首多跳算法。该算法在选举簇首通信路由时,将整个区域划分成多个以基站为中心的放射状扇形区域,簇首通过自身所处的地理位置判断自己所处的扇形区域,在相同扇形区域内向基站方向搜索方式找到自己上一跳簇首,形成簇首多跳的骨干网与基站进行通信,从而缓解距离基站较远的簇首的能量消耗压力,达到了延长网络生存周期的目的。其次将本文提出的簇首多跳(The Cluster Head Multi-hop,CHMH)拓扑控制算法在OPNET仿真平台上进行仿真测试,测试结果表明该算法在均衡网络节点能耗、延长网络生存周期等方面具有明显优势。最后,利用C#语言在VS平台上开发了基于B/S架构的ZigBee拓扑控制系统,该系统可以通过协调器节点读取ZigBee无线自组网络的节点数据,并能够展示本文算法提出的簇首多跳骨干网络拓扑结构。
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