ZigBee无线传感器网络及应用

无线传感器网络已经成为科学研究领域最前沿的课题之一,因其巨大的应用前景引起了工业界和学术界众多研究者的关注。介绍无线传感器网络的系统架构,分析了无线传感器网络的zigBee技术标准、特点及相关应用;最后,应用家庭自动化的实例描述了ZigBee无线传感器网络的应用。     

基于ZigBee技术的无线传感器网络设计研究

简要分析了ZigBee协议栈,提出了一种基于ZigBee技术的无线传感器网络的系统方案,详细阐述了终端节点和协调器节点模块的硬件设计方法和过程。     

利用ZigBee技术构建无线传感器网络

通过对新型、开放的无线互联技术ZigBee技术的分析;结合传感器技术、ZigBee、IEEE1451．2技术、路由协议,构建了一种无线传感器网络．分析讨论了基于“燃气表数据无线传输系统”的无线传感器结构和无线传感器网络的实现．     

ZigBee在煤矿井下机器人(群)的应用研究

ZigBee(IEEE 802.15.4标准)是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术.本文用微控制器芯片ET44M210和无线通信模块RFW102实现嵌入式无线网络终端(机器人),通过对协议IEEE 802.15.4裁剪和修改,完成了一个应用于煤矿井下作业的Peer to Peer结构的无线机器人网络.     

基于节点转移的ZigBee网络路由改进算法

ZigBee网络的一个主要的目标就是降低网络的耗能,以延长网络的使用时间.但ZigBee协议中的网络结构和路由算法并没有完整的讨论能量消耗问题.该文提出一种改进的分布式路由算法,该算法尽可能通过电源供电路由节点转发数据,最终减少电池供电路由节点的能量消耗来延长网络的生存时间.仿真结果表明,该算法只需少量的通讯开销就可以明显地减少电池供电路由节点的耗能.     

一种基于JN5121的无线传感器网络节点的设计

设计了一种基于JN5121的无线传感器网络节点.JN5121内部集成的Zigbee协议保证了无线通讯的便捷、准确,使用该节点组网可以大大降低开发设计无线传感器网络的难度,缩短设计周期,具有低成本、低功耗和配置灵活等优点.     

基于能量的ZigBee定位算法研究

为了提高无线传感器网络中基于接收信号强度指示(RSSI)方式的定位精度,分析了不同类别的经典定位方法,提出了基于能量的具有环境适应性的定位算法.在对ZigBee协议栈进行分析和研究的基础上,针对实际的定位需求,设计了能计算环境参数和定位的通信帧.通过在实际环境下对该算法进行实验验证,结果显示:在空旷环境下60m×60m的区域内,定位精度达到2m,相对误差<2.8%.     

改进的WPAN网状自适应树路由算法

为扩大无线个人区域网(WPAN)的网络覆盖范围,增强网络的可靠性,研究了网状自适应树算法应用于大规模网络可能产生的地址溢出问题。通过将整个网络划分为更小的子网络,利用分区方法构建分区网状自适应树,并结合分区网状自适应树的分层拓扑结构,提出一种改进的网状自适应树路由协议算法。实验结果表明,该算法在不增加路由开销和网络负载的情况下扩大了网络覆盖范围,并有效减小了端到端时延,提高了报文发送成功率和通信效率,在不同规模的网络中均保持了较好的性能,为提高无线个域网的覆盖性和可靠性提供了理论依据。     

采用邻居节点的改进ZigBee路由选择算法

在无线传感网络中,路由选择是高效使用网络、延长全网络寿命的关键之一.为了提高网络效率和节省网络整体能耗,提出了一种路由选择优化算法,该算法利用没连接到的邻居节点进行数据路由选择,以减少从源节点到目的节点的跳数,进而达到提高网络效率和节省能耗的目的.通过仿真实验对比分析了改进前后的实际效果,实验结果表明改进后的路由选择优化算法减少了ZigBee节点间路由的跳数和延迟,提高了路由效率,节省网络整体能耗.     

基于ZigBee的无线传感器网络教学平台设计

简要概括无线传感器网络的工作流程,给出一个基于IEEE 802.15.4和ZigBee协议的无线传感器网络教学实验平台,设计了基本的实验要求和操作步骤,实现对智能终端节点的运动控制。该教学实验平台已在本科开设的创新实践课程中得到检验,运作正常,效果良好。     

基于ZigBee技术的针织圆机工况监测系统的构建

监测方案基于无线传感器网络ZigBee技术来代替传统的有线网络来传输数据,实时监测每台圆机的生产状况.方案中无线网络由普通传感器节点、汇节点和网络协调器组成,负责针织圆机各种工况信息的采集和传输,本文还详细介绍了方案的网络结构、节点硬件设计和ZigBee模块的通信流程.     

基于能量效率的非均匀分簇无线传感器路由算法

自然环境中的监控节点分布具有天然的不均匀性,如南方有大量水塘的区域,典型的层次路由协议普遍存在节点分簇中的“热区”情况．针对这种监控对象特点,为了提高能量效率确保区域覆盖的有效性和时效性,本文提出了一种改进的非均匀分簇无线传感器网络路由算法．改进算法首先结合节点分布密度优化簇头选举,再对簇的竞争半径进行控制实现非均匀分簇,然后由各簇头计算距离系数和离散系数来确定各簇内部通信方式,最后在簇头之间采用单跳和多跳结合的传输机制．模拟实验结果表明,改进算法能较好地提高网络的能量效率,能显著地延长网络整体的生存时间．     

基于改进量子遗传算法的WSNs多路径路由研究

最优路径搜寻和能量优化是无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)研究的两大关键性问题,基于簇结构的无线传感器网络模型,将改进的量子遗传算法引入WSNs网络层节能路由算法研究中,选取多条较优染色体代替一条最优染色体指导群体的进化;采用动态的量子旋转门调整策略,避免算法收敛于局部最优解;利用球面坐标角度对量子遗传算法编码,降低算法的复杂度;以路由所耗能量为优化目标,构造适应度函数。与基于传统遗传算法（genetic algorithm, GA）、标准量子遗传算法(quantum genetic algorithms, QGA)的多路径路由进行比较,实验表明,该算法比基于GA,QGA算法的多路径路由具有更低的网络能量消耗,更长的网络生存周期。     

基于ZigBee的无线传感器网络管理系统架构设计

 基于WINNA网络管理抽象模型, 结合ZigBee协议的应用特征, 提出一个新的无线传感器网络管理框架; 给出了一个基于代理的节点嵌入式系统架构, 并支持异构的网络环境; 设计了可视化网络管理平台, 提高了网络管理的易用性和工作效率. 实验表明, 该网络管理系统充分利用了有限的网络资源, 可提高无线传感器网络应用系统的服务质量.     

一种受控泛洪的ZigBee网络高效混合路由算法

针对现有的ZigBee网络表驱动中按需混合路由算法采用泛洪方式寻找最优路径导致开销过大的问题,提出一种受控泛洪寻获最优路径的高效混合路由算法（efficient hybrid routing based on controlled flooding,EHRCF）,在该算法中,节点在分配地址时通过“旁听”消息获知横向邻居信息,建立源、目的节点间的最优路径,减少泛洪带来的额外开销;满足一定条件的中间节点不再转发路由请求(route request,RREQ)消息,直接回应RREQ和跳数,减少一跳以及邻居节点转发RREQ的开销。理论分析和仿真结果表明,与现有的混合路由算法LF-ZAODV（limited flooding zigbee ad-hoc on-demand distance vector routing）和TR(tree routing)算法相比,EHRCF算法在路由开销和传输时延等方面的性能整体更优。     

一种改进的BGP路由收敛算法

针对BGP路由协议慢收敛严重影响Internet性能的问题,研究BGP路由的收敛时间,分析造成路由收敛延迟的原因,在简单路径向量协议SPVP模型的基础上提出改进BGP路由模型及其算法.通过检测AS失效链路的根源节点来提高BGP路由收敛速度,减少路由更新消息开销,改进后的Tdown收敛时间上限值下降为O(d).并且在不同节点数的全连接网络拓扑中进行仿真试验,证实所得结论的正确性.     

保证服务质量的最小能量无线传感器网络路由算法

为了减小无线传感器网络(wireless sensornetwork,WSN)的路由能量开销,同时保证数据传输的服务质量,提出了一种新的路由算法,称之为DEER(delay-constrained energy efficient routing)算法。DEER算法的核心思想是将路由选择和传输速率控制相结合。算法首先采用概率分析方法,估计出最优的总跳数以及相应的传输速率;然后再逐跳选择出后续节点,构成整条路径。理论分析和计算机仿真结果都表明,在现有的路由算法中,如果端到端传输时延变小,那么能量消耗将呈指数上升趋势;而在DEER算法中,二者的关系将从指数退化成多项式关系。可见,DEER算法不但保证了端到端传输的服务质量,而且大幅度地降低了路由能量开销。