ZigBee无线传感器网络与WLAN的共存研究-计算机应用技术专业论文.docx

重庆大学硕士学位 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 PAGE PAGE IV Keywords：ZigBee, WLAN, coexistence, networking and routing 重庆大学硕士学位论 重庆大学硕士学位论文 目 录 目 录 中文摘要I 英文摘要 II 1 绪 论 1 1.1 课题背景 1 1.2 选题的意义 2 1.3 国内外现状 2 HYPERLINK \l _TOC_250008 1.3.1 ZigBee 与 WLAN 之间的相互干扰 2 1.3.2 共存问题的解决方法 3 1.4 本文主要工作及章节安排 4 HYPERLINK \l _TOC_250007 2 ZigBee 无线传感器网络概述 5 HYPERLINK \l _TOC_250006 ZigBee 网络拓扑结构 5 HYPERLINK \l _TOC_250005 ZigBee 节点分类 5 HYPERLINK \l _TOC_250004 ZigBee 网络拓扑结构 5 HYPERLINK \l _TOC_250003 ZigBee 协议架构 7 2.2.1 物理层 8 HYPERLINK \l _TOC_250002 2.2.2 媒体访问控制层（MAC 层） 8 2.2.3 网络层 12 2.2.4 应用层 13 HYPERLINK \l _TOC_250001 2.3 ZigBee 自身抗干扰性研究 13 2.4 本章小结 16 HYPERLINK \l _TOC_250000 WLAN 干扰下 ZigBee 的组网研究 17 3.1 多信道簇形树状网络 17 3.2 带干扰感知的自适应多信道分簇算法 18 3.2.1 干扰检测 19 3.2.2 干扰避免 21 3.2.3 算法适用 23 3.3 本章小结 23 WLAN 干扰下 ZigBee 的路由研究 25 4.1 传统的路由协议分析 25 LEACH 协议 25 TEEN 协议 26 AODV 协议 26 HN-AODV 协议 27 4.2 ZigBee 路由协议设计要求 27 ZigBee 路由协议的特点 28 ZigBee 路由协议设计要求 28 4.3 干扰感知能量有效的 ZigBee 路由协议设计 29 4.4 路由反馈机制 31 4.5 算法描述 31 4.6 本章小结 32 5 实验及分析 34 5.1 NS-2 上 ZigBee 网络仿真平台的搭建 34 5.1.1 物理层和 MAC 层的搭建 35 5.1.2 能量及干扰模型的搭建 35 5.2 空闲信道评估对 ZigBee 的抗干扰性研究 36 5.2.1 无 WLAN 时 ZigBee 的吞吐量分析 36 5.2.2 实验参数及假设 38 5.2.3 实验结果及分析 39 5.3 IAEE 路由的搭建 41 5.3.1 IAEE 路由协议包格式 42 5.3.2 IAEE 路由协议成员函数 43 5.4 IAEE 仿真及分析 44 5.4.1 仿真参数和假设 44 5.4.2 仿真结果及分析 44 5.5 本章小结 49 6 总结与展望 50 6.1 工作总结 50 6.2 下一步展望 50 致 谢 52 参考文献 53 附 录 57 作者在攻读学位期间发表的论文目录 57 重庆大学硕士学位 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 PAGE PAGE 10 1 绪 论 1.1 课题背景 自上个世纪 90 年代以来，无线网络技术得到了突飞猛进的发展，走进了我们 生活的各个角落，为我们提供了便利，极大地改善了我们的生活质量和办事效率。 从 GSM（Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）到 GPRS （General Packet Radio Service，通用无线分组业务），从 Bluetooth 到 WLAN （Wireless Local Area Network，无线局域网），生活中到处都可以看到无线网络技 术的身影。它不需要进行网络布线，使我们摆脱了有线的束缚，从而能够随时随 地地进行快捷方便的网络连接，扩展了我们的通信范围、提高了我们的工作效率。 而近年来，一种新型的无线传感器网络技术 ZigBee[1]逐渐涌现并迅猛发展。ZigBee 的 成本 很 低 ， 功耗 也 不 高 ， 其 单 个 节 点 的 传输 的 范 围 为 10~100m， 速率 为 20~250kbit/s，是一种自组织的网络。它在智能家居、智能建筑、环境检测、健康 监测、电子玩具、水电气的综合抄