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基于能量优化的ZigBee路由算法研究的任务书
任务书
一、背景简介
ZigBee网络作为一种低功耗、低数据率、低成本、自组网的无线通信技术，广泛应用于智能家居、工业控制等领域。其通过多跳转发的方式实现网络覆盖范围的扩大，但路由问题一直是其研究的核心问题之一。现有的ZigBee路由算法普遍采用基于距离等单一标准的指标来进行选路，然而这种简单的算法并不一定能够实现最优解，因此关注基于能量优化的ZigBee路由算法将是未来的研究方向。
二、任务目标
本次研究的目标为：
1.研究ZigBee网络能耗模型，了解ZigBee节点能耗、信号传输的能耗、转发信息的能耗等各方面因素对能耗的影响；
2.研究传统ZigBee路由算法的优缺点，明确其能够优化的方向；
3.研究基于能量优化的ZigBee路由算法，包括温度、电压、信号质量等因素对能量的影响，以此实现节点能耗的优化和网络寿命的延长；
4.实现基于能量优化的ZigBee路由算法，利用MATLAB或其他相关软件模拟算法的效果，并进行实验验证。
三、研究内容
本次研究的具体内容包括：
1.ZigBee网络能耗模型的研究
了解ZigBee网络的各种能耗因素，包括节点工作状态、单元传输能耗、转发数据能耗、信号传输能耗等，建立相应的能耗模型。
2.传统ZigBee路由算法的研究
对现有的ZigBee路由算法进行整理和总结，分析其优点和缺点，探究如何通过基于能量优化的思路对其进行改进。
3.基于能量优化的ZigBee路由算法研究
结合ZigBee网络的能耗模型，探究节点的电压、温度、信号质量等因素对能耗的影响，构建基于能量优化的ZigBee路由算法。
4.算法效果验证
利用MATLAB或其他相关软件进行算法模拟，并通过实验验证算法的有效性和可行性。
四、参考文献
1.FanQ,HuL,ZhangX,etal.DesignandimplementationofefficientroutingalgorithmforZigBeenetworks[J].WirelessNetworks,2015,21(6):1917-1933.
2.ChotipatoomwanY,HuangW,MizutaniEH,etal.AnEnergyEfficientRoutingProtocolforZigBee-BasedWirelessSensorNetworks[J].IEEESensorsJournal,2008,8(5):529-530.
3.窦辰扬.基于失效会聚的ZigBee路由协议设计[D].浙江工商大学,2017.
4.王春龙,王海小,袁洪祥,等.ZigBee网络功耗研究综述[J].沈阳工业大学学报,2016,38(6):641-647.
5.杨娜.基于ZigBee网络的能量优化路由协议研究[D].桂林理工大学,2016.
以上文献仅供参考，具体所采用的文献需与指导教师商榷确定。
五、预期成果
本次研究的预期成果包括：
1.ZigBee网络能耗模型与能量优化路由算法的研究报告，该报告包括算法的详细设计过程、分析和讨论实验结果等。
2.ZigBee路由算法的MATLAB或其他相关软件实现代码和实验数据。
3.根据实验结果，撰写学术论文并参加相关国际、国内学术会议，进行学术交流。
六、研究时间安排
预计研究周期为1年，研究进度安排如下：
第1-3个月前期调研和基础知识学习
1.了解ZigBee网络基本知识和相关路由算法
2.收集已有的相关研究成果和论文
3.学习MATLAB等相关软件的使用基础
第4-6个月ZigBee网络能耗模型的研究
1.构建ZigBee网络的能耗模型
2.建立能耗数据采集系统并实现数据采集
3.分析和建立网络能耗与温度、电压、信号等因素之间的关系
第7-9个月传统ZigBee路由算法的研究
1.总结已有的ZigBee路由算法
2.分析其优缺点并进行改进
3.建立优化后的路由算法
第10-12个月基于能量优化的ZigBee路由算法研究
1.探索ZigBee路由协议中的能量优化问题
2.设计基于能量优化的ZigBee路由算法
3.进行实验验证和算法效果分析
七、经费和人员安排
本次研究所需经费主要用于实验所需软件和硬件设备、会议、论文发表等费用。对于困难家庭的学生，可向学院提出申请。
本次研究主要由1名硕士研究生和1名指导教师完成，有条件的学院可聘请专家参与相关问题的研究和讨论。
八、研究成果计划
本次研究的成果将在学术期刊、会议上发表论文，并在寝室办公室等场所展示成果。