[01253965]基于zigbee的无线传感网络路由协议能效优化研究

课题来源于广州市科技计划项目。

zigbee无线传感网络低成本、低功耗、自组网、高安全性的特点，使得其在物联网领域有着广泛的应用。

zigbee路由协议实现远距离传感器之间的通信，但是zigbee网络中的传感器采取电池供电，而电池电量有限，因此对zigbee路由协议优化的关键部分是充分合理利用网络中的能量，使其发挥最大作用。

由于zigbee具有广泛的生活应用和发展空间，因此zigbee网络成为很多专家的研究重点。

本课题的技术原理及性能指标：zigbee网络的动态最小能量路径搜索分为三个方面：1)结合多路径动态路由选择机制，通过寻找总的传送功率最小的路径，以此来获取最小路径能量消耗路由。2)结合节点分类机制，研究既能保护能量低的节点，同时又降低网络能量消耗的路径自适应调整策略。3)引入拓扑控制算法，使网络层路由协议得到的邻居节点数量减少，降低路由协议本身的开销，以满足能量最优的性能。

zigbee网络多目标路由协议优化的方法。实现能量均衡、最小能量路径以及网络寿命等性能指标之间的均衡优化。

zigbee大规模组网方式下分布式路由的能耗优化研究。

开发基于局部信息动态路由，集中式路由管理的分布式路由策略技术的创造性与先进性：基于限制广播的zigbee分布式动态能量均衡协议。

实现了一下两个目标：第一，根据节点的剩余能量状态，动态的调整路由，从而使网络的负载和能量达到均衡状态。第二，算法在路由发现阶段采用基于节点深度限制RREQ广播的路由发现策略以约束最小能量路径。该算法有效的延长了网络的生命周期。

一种改进的zigbee路由优化算法。首先通过发送定向RREQ来减少网络风暴，然后基于单个节点剩余能量、整个网络平均能量、多条路由路径能量代价和多个邻居节点能量这几个因素，通过选择动态路由路径来构建网络的动态路由，从而避免单条链路的压力。

基于自适应分簇机制的zigbee路由优化算法。该算法字在网络形成时便可以决定簇的结构。簇间使用AODVjr算法，使之可以建立比Cluster-Tree算法更短的路由路径，采用这种结合方式，既保证了效率，又考虑了能量的消耗。同时，采用自适应更换簇首的策略，避免了簇首能量过度消耗，从而延长网络生命周期。

基于全局时延最小化的移动Sink数据收集算法。

先有MWHA算法求出汇聚节点集，在TSP算法的基础上经过优化求出一系列最佳驻留点，通过线段优化算法得到一条最短路径，使移动sink能尽快完成一个数据采集周期，从而减少时延。

虽然当前针对zigbee无线传感网络的路由优化算法的研究很多，但是大都存在着一定问题。本项目通过开展基于zigbeede无线传感网络路由协议能效方面的研究。找到当前研究中还存在的问题进行完善。提出了多种zigbee路由优化算法来节省节点能量，延长网络的生命周期，减少数据收集的时延。积极推动了对基于zigbee的无线传感网络路由协议能效的优化工作，对zigbee的发展产生了积极的影响。

由于经费有限，此次项目对提出的优化算法，都是基于软件平台仿真算法来进行实验的。虽然软件平台仿真时科学的，值得信赖的，但实践永远是检验真理的唯一标准。因此，本研究希望能在接下来的工作中，将本次项目的成果应用到实际场景中。

此项工作的理论研究成果及实验结论以论文形式发表在国内外重要刊物及会议上6篇，其中EI收录1篇，其余5篇皆在国内中文核心期刊上发表。另外还有一篇录用未发表，两篇正在审稿。