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基于网络层的低速无线个域网节能方法研究

刘丹  
【摘要】: LR-WPAN具有结构简单、数据传输率较低、功耗低,成本低等显著特点。目前,节约能耗是LR-WPAN研究中的关键议题。 本文对LR-WPAN的载体ZigBee协议进行了深入的研究,针对协议中网络层的路由算法和ZigBee网络的组网过程中存在的问题提出了相关的节能解决方法。 本文的主要研究内容包括: 1.分别从IEEE802.15.4标准的物理层和媒体接入控制层以及ZigBee协议的网络层和应用层等四个方面详细介绍了作为低速无线个域网载体的IEEE802.15.4/ZigBee协议,并综合分析了当前LR-WPAN的研究现状。 2.针对树路由不灵活和效率低等缺点,提出一种基于邻居表的节能路由算法。该算法利用节点的邻居表和路由费用,建立邻居表中的节点选择策略,降低了网络的路由成本,同时该选择策略避免了重复节点的出现,减少了算法的计算量和存储空间,使得ZigBee网络中的树路由算法进一步减少了能量消耗。 3.首次从节点特性的角度出发,研究在不同数目的数据流下,RN-节点所占整个节点数目的比例对于网络性能的影响,给出一种ZigBee网络中能量优化的路由方式,为ZigBee网络的实际应用提供了一定的理论参考价值。 4.针对ZigBee原有协议组网过程中产生的孤立节点问题,提出一种减少孤立节点的组网连接机制。此机制充分利用了信标负载子域中的保留位,调整了加入节点和潜在父节点的连接过程,避免了网络的额外开销,提升了ZigBee网络的连接性,为实际解决ZigBee网络甚至是无线传感器网络的节能部署问题奠定了一定的理论基础。


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