基于ZigBee的无线传感网络节点能耗性能分析

liuguanJun

, d; w3 K$ P* L$ f" P  v( d# ~摘要：针对 ZigBee网络中节点能量利用的关键问题,从优化节点休眠机制入手 ,研究如何在不影响网络通信质的前提下,降低
传感器节点的功耗。采用低功耗且具备多种工作模式的硬件系统,点考虑了无线通信模块中发送和接收数据模块的能量消耗,并
9 y: A5 j) j7 @( j: @0 p# s以此为平台分析网络节点睡眠时间对通信质和节点能耗的影响，在保证通信质的同时降低网络系统能耗。仿真结果表明,睡眠
时间在20ms左右时,既可保证网络的通信质t,又使得节点能耗尽可能地减少。
& P) _; t2 R/ Z, u4 r# F关键词：ZigBee;睡眠时 间;能耗;通信质t
0引言
无线传感器网络是随着微电子技术、计算机技术的进步

: ?( P+ X  m, L0 {2 l而兴起的一项新技术。它由部署在监测区域内大量的廉价微
8 d- N' j2 B1 o型传感器节点组成,通过无线通讯的方式形成-一个多跳的自
0 P( ^6 j8 B& m$ }0 R* M/ D组织网络。各传感器节点将监测到的数据沿其他传感器节点
3 w9 a. h) H2 ]5 e逐跳传输，多跳后路由到汇聚节点。用户通过管理节点对传
* B+ q- n; g! U% Q5 k/ A. r9 ]0 L9 b感器网络进行配置和管理,发布监测任务,收集监测信息。美
国《商业周刊》和MIT<技术评论》在预测未来技术发展时,将
$ G4 o- y: ]4 w: I+ ^& P无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技术和改变世
: T+ o: Z' }8 w, j界的10大技术之一。
在无线传感器网络中，由于节点本身不能自动补充能量
2 U) ^! a: M: X& q! z* p) K* a或能量补充不足,节约能量成为传感器网络设计首要考虑的
因素。基于ZigBee技术的无线传感器网络,以其低功耗、低成
本和低复杂度而受到高度关注,但其节点的能耗问题仍有待
; S' d4 B- V% Y: w) V解决。笔者对ZigBee网络节点的节能策略进行了相关研究,
并深入研究了节点睡眠时间对ZigBee网络的功耗和通信质
: O2 y1 E7 H& G* t; N量的影响。
$ [) A4 Q0 M# O) U/ e2 y1 ZigBee 技术
4 B1 Y3 d( B( I% H1.1 ZigBee 技术简介
ZigBee是针对小型设备的无线联网和控制而制定的协议
规范,拥有一套非常完整的协议层次结构，由IEEE 802.15.4
1 `5 z* y+ ?2 y$ Z3 }和ZigBee联盟共同制定完成。ZigBee是一种短距离、低速率、
$ v& o3 L" l1 _低功耗、低成本和低复杂度的无线传输技术,工作于无需注
册的2.4 GHz ISM频段,具有电池寿命长、应用简单、可靠性
, W+ ]6 G4 m: G( c! a& Y  U高及组网能力强等特点,主要适用于无线传感器网络、自动
控制和远程控制领域。ZigBee技术的出现弥补了无线通信市
场上低成本、低功耗设备领域的空缺。目前,已有上百家半导
1 r2 V3 M& N/ h2 ]" L

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ZigBee是一种短距离、低速率、低功耗、低成本和低复杂度的无线传输技术