基于ZigBee的无线传感网络节点能耗性能分析

liuguanJun

: x; n, G8 q; r+ ?0 p/ p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
& v3 N: \* r  A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
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。
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

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
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
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
' _) _* W" i& D逐跳传输，多跳后路由到汇聚节点。用户通过管理节点对传
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
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
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
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
5 O7 |- `0 A+ K& g& L# ~  i" Z- Q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
量的影响。
1 ZigBee 技术
( d, o; V8 R- b$ s1.1 ZigBee 技术简介
4 L( `; ~2 p8 B+ I2 x6 JZigBee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
7 O. O6 S' N- Q和ZigBee联盟共同制定完成。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,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
4 T" v7 |( }: R3 U. `4 T: h高及组网能力强等特点,主要适用于无线传感器网络、自动
# d& w8 b3 D6 ~" ]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

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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