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基于OPNET的无线传感器网络仿真设计与实现

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第一章 绪论

§1.1课题研究背景

§1.2课题的研究现状及发展

§1. 3 本文的主要研究内容与结构安排

第二章 Zigbee协议栈

§2.1 Zigbee协议栈概述

§2.2 物理层概述

§2.3介质访问控制层(MAC)

§2.4 Zigbee网络层

§2.5 Zigbee应用框架层

§2.6 本章小结

第三章 基于OPNET的改进型Zigbee传感器网络仿真系统

§3.1 OPNET仿真建模机制

§3.2 Zigbee网络层进程模型总体设计方法

§3.3 Zigbee网络层进程模型的模型结构和功能实现方法

§3. 4对比性试验

§3.5基于OPNET的进程模型开发经验总结

§3. 6本章小结

第四章 基于OPNET的移动Zigbee传感器网络仿真系统

§4.1 Zigbee设备的移动支持分析

§4.2 应用层进程模型建模

§4.3 网络层进程模型建模

§4.4 移动Zigbee传感器网络仿真与分析

§4.5 本章小结

第五章 工作总结与展望

§5.1总结

§5.2 研究展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果

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摘要

性能评估能判断网络结构和协议算法的实用性,并能指导其实施优化。而评估网络结构与算法性能的一种有效方式是采用仿真的方法。网络仿真作为一种重要的科学方法,受到了国际通信网络领域的高度关注。基于OPNET平台仿真Zigbee传感器网络,能更加接近真实的网络环境,且由于真实部署传感器网络存在诸多困难,因此已逐渐受到研究人员的关注和重视。但是由于基于OPNET网络仿真器的Zigbee传感器网络仿真系统的控制开销大、网络延时大、可扩展性差、不能保证节点全部接入网络等问题。同时,Zigbee技术在实际应用中无法避免节点移动,而基于Zigbee技术的网络仿真器在研究、评估和开发领域缺乏对移动路由的支持,从而更加制约了对Zigbee移动传感器网络进行更进一步的分析。针对上述情况,论文针对Zigbee无线传感器网络的节点协议栈和网络仿真工具进行了分析,提出一种新的基于OPNET的zigbee传感器网络仿真系统。主要研究工作如下:
  1、系统深入的研究Zigbee传感器网络的OPNET建模方法与Zigbee节点仿真模型以及模型实现。结合Zigbee无线传感器网络的体系结构与 OPNET的三层建模机制,确定Zigbee传感器节点到OPNET网络仿真平台中的映射;同时针对OPNET自带的Zigbee无线传感器网络仿真系统的所存在的缺陷;对 OPNET仿真开发平台提供的IEEE802.15.4协议的 MAC层进程模型进行修改以适应新的节点模型层与层之间的通信,设计了与Zigbee协议兼容的网络层进程模型;提出一种改进型Zigbee传感器网络仿真系统,最终实现基于OPNET的Zigbee无线传感器网络仿真。
  2、由于Zigbee技术在实际应用中无法避免节点移动,但是基于Zigbee技术的网络仿真器在研究、评估和开发领域缺乏对移动路由的支持。本文首先对Zigbee不同网络设备的移动支持进行分析,提出了一种终端节点利用AODV HELLO信息自适应选择潜在的父节点传输数据的方法。在改进型Zigbee传感器网络仿真系统的基础上,创建了嵌入AODV路由算法的网络层协议和应用层进程模型;提出了一种基于OPNET的支持移动Zigbee无线传感器网络的仿真系统。
  仿真结果表明:新系统在不同网络规模下入网控制开销小、网络延时小;而且可扩展性强、节点全部入网所需的路由器节点少,同时可以有效的模拟静止与移动传感器网络,接近于真实的无线传感器网络场景。在不同网络规模的情况下,Zigbee终端节点在与父节点失去连接的情况下能够快速的选择潜在的父节点转发数据。

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