基于ZigBee的无线移动传感网络能耗建模与优化

作     者：欧阳帆 

作者单位：南京大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈春林

授予年度：2013年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 0802[工学-机械工程] 

主      题：无线移动传感网络 网络能耗模型 802.15.4/ZigBee 遗传算法 

摘      要：无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是由大量、微型、廉价的传感器节点组成,通过无线通信的方式组成的多跳自组织网络系统。无线传感网络被美国《技术评论》杂志评论为未来新兴十大技术之一。802.15.4/ZigBee是一种短距离、低功耗、低成本的无线通信技术,可广泛应用于需长时间职守（数月甚至数年）的工业控制、智能家居、军事检测等应用场合,它的出现为无线传感网络的实现提供了一个新的解决方案。 802.15.4/ZigBee是目前最有发展前景的无线传感网络技术之一,而能耗是影响无线传感网络性能的关键问题,本文从单个网络节点的单元动作入手,分别分析了协调器、路由器、终端节点在网络不同工作阶段的能耗,然后根据网络在组网阶段和通信阶段各个节点的典型动作建立这两个阶段的能耗模型,并在此基础上建立无线传感网络的总能耗模型。 在所建能耗模型的基础上,深入研究网络中基本参数对网络能耗的影响,着重探讨了通信半径与网络能耗之间的关系,得到了网络能耗和通信半径的关系曲线图。然后通过对组网能耗问题的分析,利用部分节点的可移动性,提出了一种基于遗传算法（Genetic Algorithm, GA）的无线移动传感网络节点移动方案,以优化网络拓扑结构,提高网络寿命和第一失效节点时间的目的,并通过详细的实验验证了该方法的有效性。