广域危险环境下自组织网络的路由算法研究

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  近些年来,无线传感器网络技术有了巨大的发展,采用无线传感器网络对广域危险生产行业的环境进行参数检测以及安全监测是未来发展的趋势。节点一般由电池供电,能量非常有限,但是在实际操作中,传感器节点耗能过于快,经常出现由于节点耗完能量脱离网络的情况。为此,如何最大限度的降低节点的能耗是无线传感器网络研究的重点。   本课题结合广域危险环境对能量的特殊要求,采用ZigBee技术进行无线通讯,该技术具有成本低、功耗低等特点,但是传统的ZigBee技术也有着一定的局限性,为了最大限度的节省能量,延长网络的生命周期,本文将对传统ZigBee协议中的树路由提出改进算法,因为网络的能耗有一大部分是消耗在数据分组转发过程中的,在路由协议中加入专门的节能策略会节省很大一部分能量。   本文先对无线传感器的相关知识做了简单介绍,接着详细的介绍了ZigBee技术,包括节点硬件平台的搭建、ZigBee协议栈、网络体系以及路由协议,重点对Cluster-Tree和AODVjr路由算法做了详细介绍,提出在ZigBee路由中同时引入Cluster-Tree和AODVjr两种路由算法,从而使ZigBee路由更加的节能。   选择NS-2仿真软件做为路由协议仿真平台,并且构建了星型和树型的网络拓扑结构,在 NS-2 仿真平台上对上述三种算法的性能参数做了仿真分析。仿真结果表明,结合了Cluster-Tree、AODVjr两种路由算法的ZigBee路由协议具有更低的功耗。   针对传统ZigBee路由协议中树路由算法的缺点,提出了基于能量有效的改进算法,对传统树路由算法中的邻居表进行了改进,使得数据分组选择下一跳地址的时候综合考虑节点的剩余能量和跳数,在 NS-2 仿真平台对改进的算法进行模拟分析,仿真曲线表明,改进的算法有效的降低了网络整体的能耗,延长了网络的生命周期,达到了本课题的期望水平。
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