移动ZigBee节点无线传感器网络建模与性能仿真研究

在如智慧医疗等众多ZigBee无线传感器网络应用中,网络节点的移动常常不可避免,为保证移动节点在网络中的泛在通讯能力,研究节点移动引起的网络性能变化十分重要。论文首先对OPNET仿真开发平台的网络层进程域模型进行改进,利用状态转移过程模拟节点移动进程特性,优化节点路由协议,改善基于OPNET的ZigBee无线传感器网络模型组网能力及网络阻塞状况。其次,仿真研究移动节点数量、移动节点速度对三种拓扑结构ZigBee网络的MAC负载、MAC延迟、端到端延迟性能的影响。仿真结果表明,随着移动节点数量以及速度的增加,簇状ZigBee网络负载承受能力最好,星型ZigBee网络在延迟方面表现出更大优越性,综合考虑负载和延迟两方面性能,网状ZigBee网络具有更大的优势。     

基于OPNET仿真的ZigBee信标模式网络性能研究

针对信标模式的ZigBee网络性能受超帧参数取值影响关系复杂的这一特性,采用OPNET模型仿真方法,对所有不同超帧参数取值的网络模型实例进行仿真,并基于仿真结果分析了ZigBee网络性能受超帧参数取值的影响规律;基于分析出的性能影响关系,进一步提出了在ZigBee网络应用设计中的超帧参数配置策略。研究结果表明,基于OPNET网络模型的性能仿真结果,更全面地反映了ZigBee网络性能与超帧参数的影响关系,并可作为ZigBee应用设计中配置更为适合的超帧参数的理论依据。     

ZigBee路由协议分析与性能评估

在分析了ZigBee网络层各项关键技术的基础上,深入研究了ZigBee路由协议,并通过网络仿真器NS-2对其性能进行了仿真,仿真结果显示采用Cluster-Tree和AODVjr（Ad-hoc On-Demand distance Vector junior routing）相结合的ZigBee路由协议在ZigBee网络中具有较好的性能。     

基于数据服务和能量控制的ZigBee路由策略研究

ZigBee网络采用簇树(Cluster-Tree)路由和AODV-jr路由相结合的混合路由策略,在具体路由策略中如何平衡这两种路由模式以达到更好的性能值得研究;此外,ZigBee规范中很少涉及能量控制问题;通过分析上述两种路由模式的性能,提出了一种基于数据服务的路由策略,同时还提出了一种能量控制机制来提高ZigBee路由的性能;仿真结果表明该路由策略具有良好的网络性能和较低的功耗,同时能量控制策略可以很好地平衡节点的能量,避免节点电池能量过早耗尽。     

适用于ZigBee网络的借地址分配算法

无线传感器网络使用ZigBee技术默认的分布式地址分配机制(DAAM)为节点分配地址时没有考虑到网络拓扑结构的优化,造成了网络深度的浪费。为此,提出一种ZigBee网络分布式借地址分配(DBAA)算法,通过为节点分配两跳通信范围内的空闲地址优化网络拓扑,从而提高节点获得地址的成功率。理论分析和仿真结果表明：DBAA算法在地址分配成功率、平均通信开销和平均耗时方面性能优于DAAM和SLAR方案。     

基于ZigBee的低功耗无线传感器网络改进协议

如何降低无线传感器网络(WSNs)节点的能耗来延长网络寿命是非常重要的,无线网路的性能主要取决于MAC协议,若要降低节点能耗,合理的设计与改进MAC协议就成为一个关键性问题.主要介绍了无线传感器网络中的ZigBee技术发展与应用,针对相关能耗问题,将延迟测量时间同步(DMTS)算法融入到ZigBee网络中,同时引入了基于S-MAC协议机制的周期性侦听/睡眠、碰撞避免等措施对协议进行改进,通过仿真与基本协议进行比较.仿真结果表明:改进的协议能够有效降低网络节点能耗.     

利用捎带技术提高ZigBee网络性能的方法

对构建低速无线个域网的由算法.ADOVjr是AODV的简化算法,ZigBee协议网络层使用该路由算法架设Ad hoc网络,支持随意的拓扑架构.在深入研究AODVjr的基础上,提出一种将因特网"捎带确认"技术应用于ZigBee协议AODVjr路由算法的方案,并使用该方案架设无线传感器网络.实验证明该方案能降低算法实现的复杂度,减少通信量,节约电池能量,有效提高ZigBee网络的总体性能,具有一定的实用价值.     

基于分布式邻居发现机制的ZigBee网络能耗研究

ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的适用于短距离、低功耗和低数据传输率的无线网络技术。ZigBee网络的节点电池能量的有效利用能延长其网络生命周期。采用分布式邻居发现机制研究了ZigBee网络能耗。该机制使得ZigBee网络中的节点在其可访问的区域内及时发现邻居节点,通过分析和定义3种分布式邻居发现算法下ZigBee节点在整个发现过程中所需要的平均帧数,提出了ZigBee网络能耗模型,对ZigBee网络设备在3种分布式邻居发现算法下的能耗进行了详细分析并得出能耗表达式。在仿真实验中比较了ZigBee网络节点和邻居节点在不同算法下的工作循环模式和连续模式下设备的能耗,结果表明对于基于分布式邻居发现机制算法的ZigBee网络能耗,当帧时隙数较小时,选择争用树算法能获得较好的节能效果;当帧时隙数较大时,选择无反馈帧时隙算法或有反馈帧时隙算法则可减少节点能耗以延长ZigBee网络的生命周期。     

ZigBee在身体传感器网络中的适应性评估

为确定ZigBee是否适合数据密集型的身体传感器网络,对ZigBee的性能进行实验评估。在争用情况下,对星型和树型拓扑结构的身体传感器网络进行数据传输率和端到端的延时测试,对时钟漂移和隐藏节点的影响进行建模并通过实验加以验证。评估结果表明,启用ACK机制,在星型拓扑结构中,没有隐藏节点的ZigBee网络可靠性较好,传输率接近100%;在树型拓扑结构中,由于路由器过载和高流量负载激活路由维护协议导致性能下降,在不启用ACK机制的情况下,传输率最差为13%。因此,要将ZigBee协议应用于身体传感器网络,还需要一种机制来分配由数据密集型设备产生的流量负载,避免网络性能下降。     

智能家居中ZigBee与WiFi共存时的干扰与性能评估

ZigBee(IEEE.802.15.4)是一种低成本,低功率,数据传输速度较慢的无线网络协议。由于ZigBee和WiFi(IEEE.802.11b/802.11g)都处于2.4GHz的ISM(Industrial,Scientific,and.Medical)频段,因此两者在很多情况下都会共存。ZigBee网络在一定程度上会受到Wi.Fi的干扰。本文对Zigbee网络与WiFi共存时的性能进行了评估,主要性能参数是误码率(Bit Error Rate)和误包率(Packet Error Rate)。仿真结果显示,利用干扰译制算法可检测到干扰并将网络节点及时切换到安全频段,从而保证ZigBee的正常运行。