基于ZigBee的智能家居网络业务冲突调度策略的研究与实现

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在现代生活中,由于越来越多的用户享受智能家居带来的便捷服务,网络节点数量的不断增多导致无序争夺资源的问题已逐渐受到人们的关注。如何缓解信道拥挤,提高网络信息的传输效率已变得越来越重要。目前,ZigBee网络中传统的业务调度算法难以协调获取信道资源中的竞争问题,如何为ZigBee网络提供一个灵活可靠的调度算法是当前ZigBee网络研究中的重点问题。本文主要对ZigBee协议栈IEEE802.15.4的数据传输控制进行研究,具体工作内容如下:1.针对业务互相竞争信道过程中造成的资源浪费和调度业务过程中传统调度算法无法及时处理突发性事务的双重问题,基于深入分析智能家居的网络特性,本文提出了一种基于ZigBee网络的动态优先级实时传输调度算法。首先通过引入业务传输优先级,利用抢占业务所需达到的条件,从而在无线传感网络中减少各个节点之间由于竞争过多而造成在信道和能量方面的浪费,这样既可以减少无线数据传输的碰撞冲突概率,又可以及时响应紧急业务。然后根据当前占有信道业务的完成进度,综合系统收益及节点消耗等因素,节点可以选择不同的传输控制策略。仿真结果表明,该算法相对于传统及相关的改进调度算法,不仅能够在一定程度上缓解竞争程度,减少平均业务执行的延迟概率,并能提高系统的价值收益和业务完成概率。2.实现与验证业务调度算法。在调度传输业务时,由于目前ZigBee节点难以从短距离通信的功率切换到远距离通信的功率,本文设计了一种灵活的功率切换策略,能在节点抢占发送的场景下,使其它节点处于退避或睡眠状态。然后通过绑定协议栈中端到端的网络地址,减少冗余的数据转发,从而改善信道环境。最后在应用层中添加调度判决规则,通过应用层控制底层,完成抢占发送业务,从而达到有效处理紧急业务的目的。实验结果表明,该智能家居调度系统不仅能够响应紧急突发业务,还能有效维护完成度较高的业务。
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