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lr-wpan网络的一种路由节能机制研究

LR-WPAN网络的一种路由节能机制研究

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作者：关婷艳吉林大学

学位级别：硕士

zigbee技术在IEEE802.15.4工作组和zigbee联盟的推动下，在工业监控、军事安全、农业生产、环境保护、医疗卫生等传统领域取得了成功的应用，能够完成数字、语音通信、信息采集以及定位的功能，为生产生活提供了极大的便利。 zigbee技... 详细信息

zigbee技术在IEEE802.15.4工作组和zigbee联盟的推动下，在工业监控、军事安全、农业生产、环境保护、医疗卫生等传统领域取得了成功的应用，能够完成数字、语音通信、信息采集以及定位的功能，为生产生活提供了极大的便利。 zigbee技术从协议的提出到产品上市只用了短短几年时间，就以其综合性能远远领跑于其他短距离无线通信技术，在科研与产业均得到了极大的关注。但是，研究表明从zigbee协议本身到实际应用中出现的问题客观地反映了技术本身仍然存在诸多问题。在现阶段提倡绿色地球低碳环保的社会环境下，zigbee技术的低能耗特点成为其最大卖点的同时也成为了研究的热点。本文在对lr-wpan/zigbee技术的协议框架进行深入了解的同时，通过阅读大量的文献明确了以现阶段lr-wpan/zigbee网络中的能耗降低问题为研究点，根据各个协议层次自身的功能、特点以及研究现状，将重点放在了在不影响网络性能的基础上降低节点能耗、均衡网络能耗、延长网络生存周期的网络层路由相关策略的研究上。并通过分析现阶段zigbee网络中路由算法及节点利用中存在的一些问题提出了相应的改进方案，最终实现网络性能与节点能耗的双赢。本文的创新工作主要分为以下几个方面： 1.针对现有lr-wpan/zigbee网络路由算法中部分节点能量消耗过快导致的能量不均与网络分区的问题，提出一种综合网络中节点自身能力、相互位置以及剩余能量的路由策略。该策略对网络中原有节点的性质及功能进行了重新定义，并将重新定义的邻居表引入到路由选择过程当中，在进行路由选择时，根据节点自身的邻居节点信息以及路由执行能力通过节点剩余能量限制以及冗余分组控制等方式对到达的分组进行不同的处理。通过仿真分析证明了改进策略有效的减少了网络中部分节点的能量消耗，均衡了网络中能量，有效延长了网络整体的生存周期。 2.针对zigbee网络拓扑结构构建及网络运行过程中不可避免出现的孤立节点问题，提出了一种节点入网策略。该策略根据网络原定拓扑参数综合考虑潜在父节点的个数信息进行节点入网，并通过仿真分析证明了改进策略能够有效提高网络中节点的能量利用率，延长网络的生命周期。

关键词： lr-wpan/zigbee 能量均衡混合路由孤立节点

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