城市排水系統(tǒng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)研究.pdf

1、ZigBee是一種新興的短距離、低速率、低成本和低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，非常適合于工業(yè)控制、汽車自動化、農(nóng)業(yè)自動控制和醫(yī)用設(shè)備等領(lǐng)域。本課題以基于ZigBee技術(shù)的傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的城市排水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)為背景，選用著名的網(wǎng)絡(luò)模擬軟件OPNET，對城市排水監(jiān)測系統(tǒng)的ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)進行了系統(tǒng)建模與仿真，目的是通過對ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)的建模與仿真研究，研究影響ZigBee網(wǎng)絡(luò)性能的因素，為城市排水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)管的信息化作出合理的指

2、導性建議。
　　本文首先介紹了城市排水系統(tǒng)和排水管網(wǎng)管理的現(xiàn)狀，并介紹了ZigBee技術(shù)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)的基本知識，分析并比較了現(xiàn)有幾種網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的優(yōu)缺點，研究了OPNET的三層建模原理，并用它建立了ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的仿真模型。并在此仿真模型的基礎(chǔ)上，以城市排水管網(wǎng)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)為背景，設(shè)計了四組實驗，分別對影響ZigBee網(wǎng)絡(luò)性能的因素：網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點規(guī)模、節(jié)點的發(fā)射功率和網(wǎng)絡(luò)負載等四個因素進行了仿真研究，得

3、到了ZigBee網(wǎng)絡(luò)性能的數(shù)據(jù)和曲線，比如MAC層數(shù)據(jù)包端到端時延、丟包率和應(yīng)用層數(shù)據(jù)包端到端時延等。
　　通過對四個實驗的對比分析和計算，得出了網(wǎng)絡(luò)拓撲和節(jié)點的發(fā)生功率對ZigBee網(wǎng)絡(luò)的性能影響較低小，不會影響ZigBee網(wǎng)絡(luò)的正常數(shù)據(jù)傳輸；通過在原有網(wǎng)絡(luò)14個終端節(jié)點的基礎(chǔ)上，增加12個終端節(jié)點，導致了MAC層的數(shù)據(jù)包的端到端時延從0.008s增加到0.16s，此數(shù)據(jù)能說明因為節(jié)點規(guī)模的增加，導致ZigBee網(wǎng)絡(luò)的性能變差。

4、通過讓ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的10個路由節(jié)點和終端節(jié)點一樣產(chǎn)生應(yīng)用層的數(shù)據(jù)，且其速率相等，結(jié)果導致MAC層的數(shù)據(jù)包端到端時延從0.01s劇增到0.36s，出現(xiàn)了大量丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，得出影響ZigBee網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素是節(jié)點規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)的負載。
　　本文對城市排水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)ZigBee網(wǎng)絡(luò)進行了研究和模擬，研究的成果可以對城市排水管網(wǎng)的監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)提出科學的指導性建議。也可以對ZigBee網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)和性能評估提供仿真的支持，為