ZigBee能量控制技术的研究和实现

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随着ZigBee技术的不断发展和进步,ZigBee技术在无线传感器网络的应用中占据了首要地位,依靠其低功耗,低成本、组网能力强等特点,被广泛运用在如智能家居,户外数据采集,智能楼宇控制,工业自动化控制等方面。而ZigBee节点一般采用电池供电且电池能量有限,研究ZigBee技术的节能技术可以有效地延长网络寿命。本文介绍了ZigBee网络的拓扑结构,地址分配机制,路由协议等知识,着重研究了ZigBee的能量控制策略,从终端节点能量控制和网络路由的控制两方面入手来降低ZigBee的能耗问题。首先对于终端节点在采集数据时存在发送冗余数据导致节点造成不必要耗能的问题,提出了采用改进的LZW算法进行数据压缩的方法减少数据传输量,节省了能量。对空闲的终端节点进行改进的邻居节点覆盖冗余判断,使符合条件的终端节点进入休眠。在路由方面,每条路径通过计算依赖于节点能量、跳数等因素的路径评分来体现路径优劣,并让目的节点具有根据评分选路的功能来选择优秀的路径进行数据传输。经过实验,通过使用压缩算法降低节点发送数据的能量控制方式,减少发送数据量30%以上,节省终端节点能耗65%以上。通过休眠策略使空闲的终端节点得到休眠,节省了能量消耗。通过采用路径评分的路由选择机制在路由上减少了10%以上的路由分组传播,低能量节点存活时间延长了10%,并减少了低能量节点的出现。研究结果表明,在节点和路由上所做的研究和改进在控制ZigBee整体网络能耗上取得了一定成果。
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