基于能量优化的ZigBee网络路由算法仿真研究

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ZigBee是一种基于开放性的,拥有国际标准的低成本、低功耗、低数据速率、低复杂度、高可靠性的新型短距离无线通信技术,在自动化工业、自动化家居以及无线传感器等领域都具有十分广阔的应用前景,已经成为当前研究的一个热点。随着ZigBee技术的不断发展与完善,它将为现代信息社会的工作带来一场新的革命。由于ZigBee网络使用的是电池供电,所以网络的寿命很大程度上依赖于电池的有效利用,同时电池的能量是有限的,也就只能通过其他方式来延长网络的寿命。也就是通过路由算法来节省网络的能量,通过有效利用节点的能量达到延长网络的寿命。目前针对ZigBee网络的能量有效算法已经成为网络研究的一个重要课题。基于能量优化的ZigBee路由算法,结合了AODVjr路由算法和Cluster-Tree路由算法的优点。AODVjr路由算法有查询路由的功能,可以通过邻居节点来转发数据,还可以根据目的地址进行路由。Cluster-Tree路由算法是不需要考虑路由,直接将数据转发给父节点或者子节点,因此它所需要消耗的能量较少。在网络运行的过程中,设置一个能量阀值,用来区分两种算法。如果节点的最小剩余能量大于能量阀值,则说明该节点的能量充足,使用AODVjr算法来充分发挥路由功能;如果节点的最小剩余能量小于能量阀值,则表示该节点的能量不足,使用Cluster-Tree算法来减轻能量的消耗,最终达到整个网络的能量负载均衡,从而延长整个网络运行的时间。本文首先介绍了ZigBee网络的特点及基本概念,然后对目前ZigBee网络的Cluster-Tree路由算法和AODVjr路由算法进行了详细阐述,并分别分析了这两种路由算法存在的不足。在此基础上,本文从节约网络能量和延长网络生命周期的角度,针对两种不同的路由算法提出了改进的基于能量优化的ZigBee网络路由算法。同时,本文使用NS2仿真器对AODVjr算法、Cluster-Tree算法以及改进的路由算法进行仿真,并对实验结果进行详细的研究和分析,通过实验结果的分析,证明了改进的算法能有效地节省网络的总体能量消耗,实现负载均衡,最大化网络的生存时间。
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