ZigBee网络层AODVjr路由算法的节能研究

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ZigBee技术是一种新兴的无线通信技术,由于它本身的一些优越性,如低成本、低耗能、低速率、高安全等,使ZigBee技术一出现就等得到了诸多厂商的鼎力支持,所以发展非常迅速,在工业控制、通信业务、家庭自动化等很多领域得到了应用。ZigBee网络中的节点在实际使用中一般都是用电池供电的,而且很多应用场合不好更换电池,或者根本不能更换电池。因此,怎么利用电池有限的能量,怎么尽量节约电池的能量,是ZigBee网络中非常重要的一个问题,ZigBee网络的节约能耗的研究也是一个非常重要的研究方向。本文对ZigBee网络能耗问题做了相关研究,首先简要的介绍了ZigBee协议的特点及ZigBee的主要应用领域,比如工控、家庭自动化等领域应用。其次,介绍了ZigBee网络节点类型、拓扑结构及ZigBee网络的建网过程。之后,详细介绍了ZigBee网络层的簇树路由算法和AODVjr路由算法。对于簇树路由算法的原理、地址分配机制及路由寻址方式做了详细阐述,并指出了现有簇树路由算法存在的问题。文中针对簇树路由算法的不足之处提出了改进的簇树路由算法,并进行了实验仿真及分析,实验证明提出的改进算法是有效的。由于ZigBee网络的AODVjr路由算法是AODV路由算法发展而来的,因此在介绍AODVjr路由算法之前详细描述了AODV路由算法,并指出了AODVjr路由算法相对于AODV路由算法做了哪些改动和这些改动造成的影响。简要介绍了能量路由的指标和无线传感器网络中的能量路由之后,提出了能量阀值的概念。根据现有网络层AODVjr算法,本文提出了一种改进AODVjr路由算法。在改进AODVjr算法中,使用了能量阀值,并且限制了路由请求控制分组RREQ的广播范围和广播方向。由于使用了能量阀值,对ZigBee网络中能量较低的节点进行了一定的保护,而限制路由请求控制分组RREQ的广播范围和广播方向则减少了不必要的网络路由开销,节约了能量,延长了网络整体工作时间。同时,应用网络仿真工具OPNET对改进AODVjr路由算法进行了仿真,对实验结果进行了详细的分析,通过和原AODVjr路由算法进行对比,证明改进的AODVjr路由算法对于减少ZigBee网络的总体能量消耗和延长整个网络的寿命是有显著作用的,改进的路由算法达到了预期的目的。
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