ZigBee网络孤立点问题与节能路由算法研究-计算机应用技术专业论文.docx

英文摘要 摘 要 随着我国城市化进程和城市基础设施建设的加快，如何保障城市排水管网的 运行安全是急需解决的问题。建立城市排水管网安全运行动态监测系统是必要的。 在山地环境中，有线网络存在布线难度大、人工维护难等缺点，而大中城市排水 管网监测区域大，若每个传感器直接采用 GSM/GPRS 等蜂窝通信模块上传数据， 则系统需要部署大量价格高的蜂窝通信通信模块且蜂窝模块耗电量大，导致系统 建设成本高而且维护工作量大。ZigBee 无线传感器网络具有降低投资成本、结构 灵活、易于改造、无需布线的优势,已得到越来越多的应用。但 ZigBee 是一个逐渐 成熟的新型无线短距离通信技术，存在一些不足，包括 ZigBee 分布式地址分配机 制影响网络地址资源的充分利用，且其节点参数配置不当会导致网络孤立点(不能 成功入网的节点)，使某些期望的连接被断开，造成一些部署设备的空置和网络连 接率的降低，导致硬件资源的浪费，甚至无法及时得到某些重要监测数据。 为了满足城市排水管网的应用需求，拓宽网络的覆盖范围，避免网络监测设 备成为孤立设备，针对 ZigBee 孤立点问题，分析了 ZigBee 技术连接机制和 ZigBee 分布式地址分配机制以及导致孤立点问题的原因，提出了减少孤立点的新思路， 给出了减免 ZigBee 网络孤立点的算法，用开发的算法测试程序测试算法的可行性， 结合网络层帧结构，设计了适用于转移算法的简洁命令帧。其次，为了降低 ZigBee 网络节点设备的能耗，针对大中城市排水管网规模大的特点，采用分簇思想，设 计了一种节能路由算法，即 MBC-AODV-Cluster 算法，对算法进行了模拟和结果 分析。 孤立点减免算法模拟测试结果表明，该算法能够有效地利用 ZigBee 网络地址 资源，明显减少 ZigBee 网络孤立点，部署设备的网络连接率可提高 7%-13%。在 相同环境下，对 MBC-AODV-Cluster 算法与 AODV 算法进行了比较，结果表明该 算法能够降低 5%的能耗，MBC-AODV-Cluster 算法的报文发送成功率随着网络节 点的增加逐渐减少，但明显优于 AODV 算法，降低了数据传输的延迟及路由控制 报文数量。 关键字：孤立点，节能路由算法，地址分配，ZigBee，AODV III Abstract As the rapid process of city infrastructure construction and urbanization, how to protect the safe operation of urban drainage pipeline network is an urgent problem. Consequently, it is essential to construct a dynamic monitoring system for the safe operation of urban drainage pipeline network. In mountainous environments, it is extremely hard to wiring and maintaining the network. While in huge and medium city, the scale of monitoring area is so large and it is infeasible to collect field data from sensors by deploying GSM/GRPS cellular communication module on each one due to the large due to the cost and high energy consumption.ZigBee wireless sensor network technology has already been applied in many fields like agriculture and industry. It is characterized by low investment, flexible topology, easy reconstruction and no wiring. Some disadvantages still exist although it is already a new short-range wireless communication technology. For example, the ZigBee distributed address allocation mechanism may i