【導讀】1．熟悉ZigBee技術體系結構及特點；2．對ZigBee網(wǎng)絡層研究分析；4．分析ZigBee網(wǎng)絡無線漫游性能。3．熟練運用OPNET仿真軟件仿真建模；3．有關OPNET仿真軟件的資料。

　　

【正文】 _node_1 的 PAN ID 設置為隨機目標 (AutoAssigned)外，其余的節(jié)點分別屬于各個子網(wǎng)，在它們加入網(wǎng)絡時，它們會選擇給自己的 PAN發(fā)送流量。如圖 54， 55， 56 所示。 基于 OPNET 的 ZigBee 網(wǎng)絡無線漫游性能研究 23 圖 54 PAN 1 中的節(jié)點 圖 55 PAN 2 中的節(jié)點 基于 OPNET 的 ZigBee 網(wǎng)絡無線漫游性能研究 24 圖 56 PAN 3 中的節(jié)點 圖 57 子網(wǎng) PAN 的設置 而在對 PAN 的設置中，將三個 PAN 的發(fā)射功率都設置為 2mW，工作頻率為 2450MHz，如圖 57 所示。 由 dBm=10log(P/1mW) (51) 可得發(fā)射功率 P=2mW=。 基于 OPNET 的 ZigBee 網(wǎng)絡無線漫游性能研究 25 移動節(jié)點 mobile_node_1 的接收靈敏度為 85dBm，圖 58 所示。 圖 58 移動節(jié)點 mobile_node_1 的接收靈敏度 所以發(fā)射功率與接收靈敏度的差為： 3(85)=88dB。 根據(jù) 自由空間中 信號 傳播損耗 公式： [Lfs](dB)=+20lgd(km)+20lgf(MHz) (52) 可得 d== 又因為在 PAN 1和 PAN 2中， End Device 2的坐標為 (， )與 Coordinator 2的坐標為 (521， 744)，如圖 59。故他們的距離 D=。 圖 59 節(jié)點坐標 因為 Dd，所以三個子網(wǎng) PAN 的覆蓋區(qū)域不會重疊并會出現(xiàn)丟包現(xiàn)象。 移動節(jié)點 mobile_node_1 在通過三個子網(wǎng) PAN 的覆蓋區(qū)域的時間約為 20 分基于 OPNET 的 ZigBee 網(wǎng)絡無線漫游性能研究 26 鐘。如圖 510 所示。從圖中可以看到移動節(jié)點 mobile_node_1 最初的坐標 1 為(， )，然后 mobile_node_1 以 n/a 的速度，在經(jīng)歷了 后到達坐標 2(， )，同樣的， mobile_node_1 在到達坐標 3 之后最終到達坐標 4，從圖中可以看出， mobile_node_1 的速度幾乎不變 (勻速 )，從坐標 1 到坐標 4 的過程中， mobile_node_1 總共花了 。 圖 510 mobile_node_1 移動過程 仿真及結果分析 執(zhí)行仿真 仿真的目標是觀察在不同條件下移動節(jié)點的在三個子網(wǎng)中移動時網(wǎng)絡的收發(fā)性能及傳遞行為，在移動節(jié)點到達不同子網(wǎng)時，子網(wǎng)的數(shù)據(jù)收發(fā)量將會有不同的結果，分析結果并從中得出結論。 打開 OPNET，按照上面的設置對網(wǎng)絡進行設置，運行仿真并分析結果。 分析仿真結果 此次仿真可得出三種仿真結果，分別為： (1)mobile_node_1 的 PAN 關聯(lián) ： 從移動節(jié)點 mobile_node_1 在網(wǎng)絡中的軌跡中可以看出在前 4 分鐘， mobile_node_1 加入子網(wǎng) PAN 1，在 4 至 12 分鐘加入子網(wǎng) PAN 2，到 12 分鐘左右離開 PAN 2 然后加入 PAN 3。 圖 511 清晰地顯示了mobile_node_1 的移動過程。 基于 OPNET 的 ZigBee 網(wǎng)絡無線漫游性能研究 27 圖 511 為了更具體地知道移動節(jié)點的移動軌跡，我們把 mobile_node_1 離開子網(wǎng)的時間精確到秒，如圖 512 所示。 圖 512 由上圖我們可以精確地知道在 3 分 48 秒的時候移動節(jié)點 mobile_node_1 離開了子網(wǎng) PAN 1，在 12 分 12 秒時離開了子網(wǎng) PAN 2。 (2)網(wǎng)絡的丟包情況分析：根據(jù) (1)的結論我們可以推導出，當移動節(jié)點mobile_node_1在離開子網(wǎng) PAN 1而尚未到達 PAN 2的覆蓋范圍和 mobile_node_1離開子網(wǎng) PAN 2 但尚未到達 PAN 3 的覆蓋范圍時，將會有丟包的現(xiàn)象出現(xiàn)。而基于 OPNET 的 ZigBee 網(wǎng)絡無線漫游性能研究 28 實際仿真的結果圖像也恰恰驗證了我們之前的推論，從圖 513 中我們可以清楚地看到 mobile_node_1 出現(xiàn)的第一個丟包高峰是在 4 分鐘左右，此時正是移動節(jié)點離開 PAN 1 但還未到達 PAN 2。同樣地，我們也 可以很好地解釋了mobile_node_1 為什么會在 12 分鐘左右出現(xiàn)第二次丟包高峰。 圖 513 (3) 移動節(jié)點在全網(wǎng)漫游時各個子網(wǎng)的數(shù)據(jù)流量情況：移動節(jié)點mobile_node_1 在網(wǎng)絡漫游時子網(wǎng) PAN 1， 2 和 3 收到的流量數(shù)據(jù)如圖 514 所示 。從圖中我們可以清楚地看到，在 0 到 4 分鐘左右的時候，子網(wǎng) PAN 1 的 數(shù)據(jù)流量是最大的，這是因為在 最初是它有一個額外 的移動節(jié)點 (mobile_node_1)給它提供了額外的數(shù)據(jù)流量。因此，在多出一個節(jié)點的情況下，數(shù)據(jù)流量肯定也最大。同樣的情況發(fā)生在 PAN PAN 3 中， 當 mobile_node_1 轉到 PAN 2， PAN1 收到的 流量 下 跌而 PAN 2 收到的流量 增加。在 12 分鐘左右 時， 類似的事情再次發(fā)生在 PAN 2 和 PAN 3 中。 基于 OPNET 的 ZigBee 網(wǎng)絡無線漫游性能研究 29 圖 514 結論 通過本次仿真，在 ZigBee 網(wǎng)絡中，實現(xiàn)了移動節(jié)點在通過具有多個子網(wǎng)的網(wǎng)絡時的傳遞行為。通過分析移動節(jié)點 mobilenode1，實現(xiàn)了經(jīng)過子網(wǎng) PAN PAN PAN 3 時的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)和流量，這樣更好地掌握研究 ZigBee 網(wǎng)絡無線漫游的性能。 基于 OPNET 的 ZigBee 網(wǎng)絡無線漫游性能研究 30 結束語 在本次畢業(yè)設計中，我在 查閱了大量有關 ZigBee 網(wǎng)絡、 OPNET 網(wǎng)絡仿真的書籍和互聯(lián)網(wǎng)資料的基礎上，對 ZigBee 網(wǎng)絡無線漫游性能作出了研究，并對ZigBee 網(wǎng)絡的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢做出了探討。 ZigBee 技術還在不斷完善，它所具有的低功耗、 低成本、使用便捷等顯著的技術優(yōu)勢，使它必將有著廣闊的應用前景。 ZigBee 聯(lián)盟預言在未來的四到五年內，每個家庭將擁有 50 個 ZigBee 器件，最后將達到每個家庭 150 個。相信在不久的將來，基于 ZigBee 技術的產(chǎn)品會走進全球每家每戶，在提高我們的生活質量方面作出突出的貢獻。 由于本人設計 水平的局限，本設計仍有許多不足之處，還望老師給予指正。 基于 OPNET 的 ZigBee 網(wǎng)絡無線漫游性能研究 31 致謝 在鄭州輕工業(yè)學院度過的 4 年大學求學生涯，是我人生中一段難忘的回憶，它見證了我成長的點點滴滴。感謝母校對我的培養(yǎng)和教育，使我在各方面都有了很大得提高，為以后的人生積累了很多寶貴的經(jīng)驗。在此，謹向給予我指導、關心、支持和幫助的老師、同學和朋友表示忠心的感謝 ! 首先要特別感謝我的導師 李娜娜老師 ，他在學習和生活上給了我極大的關心和幫助。 李 老師淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和一絲不茍的學術風范，是我工作、學習的榜樣。導師 的 平 易近人，處處為學生著想的無私精神，讓我倍感親切。導師的諄諄教誨，讓我終生難忘，謹致以最衷心的感謝和最誠摯的敬意。 其次在本課題的研究過程中，同班的屈燕、王尚等同學總是將所查找的資料和所獲得的信息與我共同分享。我們還一起討論設計過程中遇到的問題，并在討論中得到答案。在這里，我也要向他們表示感謝，并祝他們以后工作順利，事業(yè)有成！ 最后，我要感謝我的家人。在多年的求學路途上，他們對我一如既往的支持和鼓勵，是我人生不斷奮斗向上的動力。對于他們這么多年的關懷和愛護，我只能以更加努力的學習和工作作為回報。 再次感謝所有 關心、支持并幫助過我的老師和同學們！ 基于 OPNET 的 ZigBee 網(wǎng)絡無線漫游性能研究 32 參考文獻 [l]張令意，昂志敏，會海紅，新型無線通信技術 ． 2021， 5 [2]張平等．甚低功耗無線通信技術 .2021， 8 [3]崔莉等，無線傳感器網(wǎng)絡標準化工作進展．信息技術快報 .2021(3). [4] Jay Hendrix, Jim Kohl. Z1gbee Control your Building Automation Marketing Group Zigbee ,3 [5]蔣挺，趙成林． ZigBee 技術及應用．北京：北京郵電大學出版社， ～ 10 [6]孫利民，李建中，陳渝等．無線傳感器網(wǎng)絡．北京：清華大學出版社， 2021:13~15 [7]陳敏 .OPNET 網(wǎng)絡仿真 [M].清華大學出版社， 2021， 28173 [8]李馨 .OPNET Modeler 網(wǎng)絡建模與仿真 [M].西安電子科技大學， 2021， 6146 [9]王文博，張金文 .OPNET Modeler 與網(wǎng)絡仿真 [M].人民郵電出版社， 2021 [10] IEEE Std ,IEEE Standard for Information TechnologyTelemunications and Information Exchange between systemsLocal and Metropolitan Area Networksspecific RequirementsPart : Wireless Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY) Specifications for LowRate Wireless Personal Area Networks(LRWPANs). [11] ZigBee Alliance Document 053474r06:ZigBee Specification , 2021,6 [12] Ian Marsden, Network Layer Overview [EB/OL], 2021615 ://[13]瞿雷，劉盛德，胡咸斌． Zigbee 技術及應用．北京：北京航空航天大學出版社． 2021 [14]呂治安， Zigbee 網(wǎng)絡原理與應用開發(fā)，北京：北京航空航天大學出版社． 2021 [15]顧瑞紅，張宏科，基于 ZigBee 的無線網(wǎng)絡技術及應用電子技術應用， 2021 [16]朱向慶，王建明， ZigBee 協(xié)議網(wǎng)絡層的研究與實現(xiàn)，電子技術應用， 2021