基于ZigBee和AODV協(xié)議的無線體域網(wǎng)性能仿真-論文.pdf

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1、可靠傳輸ReliableTransmission基于ZigBee和AODV協(xié)議的無線體域網(wǎng)性能仿真張博葉，賀鵬飛，杜根來，李曉(煙臺(tái)大學(xué)光電信息與科學(xué)技術(shù)學(xué)院，山東煙臺(tái)264005)摘要：作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支，無線體域網(wǎng)以其巨大的應(yīng)用前景，受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。文章依據(jù)采集人體主要生理指標(biāo)的傳感器節(jié)點(diǎn)位置，采~qZigBee無線通信協(xié)議和AODV路由協(xié)議，構(gòu)建了無線體域網(wǎng)人體模型；并通過無線網(wǎng)絡(luò)主流仿真軟件NS2仿真了基于ZigBee的無線體域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延和丟包率，探究了zigBee協(xié)

2、議對(duì)無線體域網(wǎng)的適用性。關(guān)鍵詞：無線體域網(wǎng)；ZigBee：NS2；時(shí)延；丟包率中圖分類號(hào)：TP212．9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095．1302(2014)04—0044．030引言．附有休眠模式，所避免了更換電池和頻繁充電；無線體域網(wǎng)(WirelessBodyAreaNetwork，WBAN)又稱’(3)網(wǎng)絡(luò)容量大，每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個(gè)設(shè)備；體域傳感網(wǎng)(BodyAreaSensorNetworks，BASN)，它是以人(4)安全，ZigBee有鑒權(quán)的能力，保證了用戶的私人信息，體為中心的

3、通信網(wǎng)絡(luò)，是由分布于人體表面和人體內(nèi)部的傳感加強(qiáng)了保密性。此外，ZigBee還有可靠、較大的網(wǎng)絡(luò)容量等器和組網(wǎng)設(shè)備以及與人體有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)元素構(gòu)成】。WBAN隨特點(diǎn)，使ZigBee有較好的應(yīng)用前景和研究價(jià)值]；著醫(yī)療健康領(lǐng)域的飛速發(fā)展以及市場的巨大需求，越來越受表1給出ZigBee與其他短距離無線通信技術(shù)的對(duì)比。到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的青睞。ZigBee與Bluetooth相比協(xié)議棧更簡單，需要的軟硬件資源相WBAN的業(yè)務(wù)種類異構(gòu)，普通業(yè)務(wù)、緊急業(yè)務(wù)和按需對(duì)少很多，且可以支持更多的傳感器，所以ZigBee的成業(yè)務(wù)共存，

4、因此其對(duì)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)有著特殊的要求]。當(dāng)本低，更方便使用；ZigBee和Wi—Fi技術(shù)相比較來說，Wi—Fi前WBAN主要采用的傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有藍(lán)牙、ZigBee、超寬帶的應(yīng)用相對(duì)成本高，功耗大，資源要求多：ZigBee和UWB(UWB)、紅外和NFC等。而ZigBee技術(shù)相比于其他技術(shù)具比較來說，后者有較高的通信速率和較大的數(shù)據(jù)容量，但缺有低復(fù)雜度、低功耗、低成本等優(yōu)點(diǎn)，因此更加適合應(yīng)用于乏統(tǒng)一性的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)；ZigBee和NFC對(duì)比來看，ZigBee的WBAN的數(shù)據(jù)傳輸。本文將ZigBee協(xié)議應(yīng)用于WBAN，

5、通信距離遠(yuǎn)大于后者，A：rJ~耗更低。因此從理論上講，ZigBee結(jié)合經(jīng)典的AODV協(xié)議，構(gòu)建了WBAN人體模型；進(jìn)而利協(xié)議適合WBAN體征監(jiān)測信息的數(shù)據(jù)傳輸]。用網(wǎng)絡(luò)主流仿真軟件NS2，仿真測試了衡量WBAN的可靠性表1．ZigBee與其他短距離無線通信技術(shù)的對(duì)比指標(biāo)一丟包率和時(shí)效性指標(biāo)一時(shí)延，探究了ZigBee協(xié)議對(duì)WBAN中數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪m用性。1ZigBee短距離無線通信技術(shù)的特點(diǎn)ZigBee因?qū)Ｖ诘统杀?、低速率等要求，它有如下特點(diǎn)：(1)廉價(jià)，ZigBee協(xié)議棧簡單，軟件實(shí)現(xiàn)簡練，需要的各項(xiàng)成本小，隨

6、著產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，ZigBee通信模塊的2AODV路由協(xié)議價(jià)格可降至兩美元左右；本文依據(jù)所建WBAN中數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，選擇應(yīng)用(2)省電，ZigBee收發(fā)信息需要的功率很低，工作周期短，AODV(Adhocon—demanddistancevectorrouting)路由協(xié)議。AODV是一種反應(yīng)式路由協(xié)議，也稱為按需路由協(xié)議(On-收稿日期：2014—01一l5demandRoutingProtoco1)，僅當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸，需要包的傳輸基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目一基于能效的線性調(diào)頻超寬帶無線體域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸

7、及系統(tǒng)優(yōu)化(61202399)路徑時(shí)，才開始進(jìn)行路由查找。根據(jù)國內(nèi)外學(xué)者探究的結(jié)果可／44物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)2014~，第4期!蘭：竺：J知，若考慮數(shù)據(jù)源的數(shù)目、模型中節(jié)點(diǎn)的可移動(dòng)性、以及網(wǎng)絡(luò)因此，在程序中設(shè)定匯聚節(jié)只接收其他節(jié)轉(zhuǎn)發(fā)來的信息，負(fù)載問題時(shí)，按需方式的路由算法相比于其他的算法有著很大而自己不采集信息。具體模型如圖1所示。的優(yōu)勢[101~N0，n1彈跳速率探測器AODV具體工作機(jī)制：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)準(zhǔn)備向網(wǎng)絡(luò)中N4，n5乳酸生物傳感器N6，n8腕部脈搏傳感器的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)信息時(shí)，節(jié)先檢查本身有沒有所要到

8、達(dá)N2，n9血壓傳感器N3，EEG傳感器目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的路由，如果自身沒有儲(chǔ)存所要到達(dá)目標(biāo)節(jié)的路由，N10心臟起搏傳感器N7手機(jī)或手持終端就開始以多播的形式發(fā)出RREQ(路由請(qǐng)求)報(bào)文。在所發(fā)的RREQ報(bào)文中詳細(xì)記錄了源節(jié)和目標(biāo)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)層地址，當(dāng)鄰近節(jié)點(diǎn)收到源節(jié)發(fā)出的RREQ后，首先進(jìn)行判斷目標(biāo)節(jié)圖1無線體域網(wǎng)體征信息檢測傳感器節(jié)點(diǎn)分布圖是否為自己。如果是，則向發(fā)起的節(jié)發(fā)送RREP(路由回應(yīng))；本模型中所