基于OPNET的智能家居网络仿真及性能分析.pdf

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1、建圜、Itl!、flIfrr●：●l、clR4J：IJIo基于OPNET的智能家居网络仿真及性能分析方涛涛，马小军(南京工业大学电气工程与控制科学学院，江苏南京211816)摘要：结合普通民用住宅。介绍了基于OPNET的智能家居网络设计。利用OPNET软件对设计方案的ZigBee网络拓扑结构进行仿真分析，对比了网络的延方涛涛(1991一)。男．迟、吞吐量、丢包率等重要网络指标，再根据分析结果选出智能家居ZigBee网络最硕士研究生。研究方合适的拓扑结构。对智能家居的优化具有参考意义。向为建筑智能化。关键词：智能家居；无线网络；OPNET软件；

2、仿真分析中图分类号：TU855文献标志码：B文章编号：1674—84l7(2016)12-0001-03DOI：10．16618／__enki．1674—84l7．10l6．12．001三层建模机制。进程模型使用状态机描述协议，0引言状态及状态间的转换用C／C++语言描述。节点随着经济的不断发展，智能家居系统在家务模型由多个协议模型组成，使得节点更能模拟设方面可提供各种智能控制方案，让家庭主人在处备的特性。网络模型由多个节点模型组成，通过理家务方面既快捷，又省力。ZigBee技术在智能设置节点属性，可以精确地模拟网络的所有家居中应用广泛，具有

3、抗干扰力强、保密性好、传特征。输速度快、可扩展性强、组网容易、自恢复能力强OPNETModeler仿真过程步骤简单，大致分等优点，因此便于在智能家居中进行扩展，增加为拓扑设计、业务设定、统计量确定、仿真、调试新设备¨。后再仿真、发布结果等6步。合理的ZigBee网络拓扑结构会让ZigBee网2智能家居无线网络设计络的重要性能得以提高，同时对智能家居系统的提升有重要作用。2．1主要性能指标智能家居网络的性能和稳定性非常重要，因l0PNETModeler概述此有必要对智能家居网络的性能进行分析评估。在OPNET所有产品中，Modeler几乎包含其

4、他本文主要从ZigBee网络延时、吞吐量、误码率3个产品的功能，可以用于通信网络、设备、协议的开发重要指标方面进行分析。和应用的仿真，为网络技术人员提供了仿真分析的(1)网络延迟。网络延迟是数据源节点到目的集成环境，减少了编程和数据分析的工作量。节点再返回源节点传输所用的时间，包括在传输介Modeler采用进程模型、节点模型、网络模型质中传输的时间和在转发设备中等待、处理的时间。马小军(1956一)。男．教授．研究方向为建筑智能化。·楼卞rI摊网络延迟是评价网络性能的一个重要指标不同的2．．埘站栩应用对网络延迟的要求也不同，如语音和视频对延树

5、形结构是一种分级的集中控制式网络，迟的要求非常高，而Web服务相对较低。在实际情以包含多个分支，每个分支又可以包含多个况中，网络延迟并不是固定不变的。目前，网络数据点。目前，大部分网络都采用该结构。因其扩包多采用分组交换，数据往返链路有可能不同，因此性好，易于查找路径。不足是干路任一节点发直接影响网络延迟的统计、故障都会影响整个树形网络。OPNET软件设(2)吞吐量。吞吐量是指网络设备或端口的树形结构如图2所示。单位时间内成功接收并转发的数据量，是网络性能评价体系中的重要指标。(3)误码率。误码率是通信系统可靠性的重要指标，是指错误码元数与传

6、输总码元数之比。一般误码率越低，通信系统的可靠性越高，网络越稳定。不同的应用对误码率的要求也不同在无线通信中，由于噪声、多径、干扰和移动终端漫游等影响，在无线网络设计时需特别重视误码特性指标的数据采集2．2智能家居网络设计在普通民用住宅房间(长、宽均为10m)中图2t'l’NI软件设计的树形结构进行智能家居设计，内部有l5个终端节点。本!状怕文主要研究智能家居ZigBee网络的拓扑结构对网状结构的基本思想是将网络环境划分网络性能的影响J。许多以正六边形为基本几何图形的覆盖区域，2．2．1星彤结构合频率复用技术，为解决频率资源紧缺和用户星形结构

7、是指各网络没备以星形方式连接题提供有效手段。采用这种方式可以布置更成网，网络有中央节点，其他节点(移动端、服务的接入点，以降低成本。OPNET软件设计的网器)都与中央节点直接相连。该结构以中央节点拓扑结构如图3所示。为中心，因此又称为集中式网络，便于集中控制，网络的延迟、误码率低，但是对中心设备的要求极高，所有数据都要经过中心设备处理转发，如果中心设备崩溃，则整个网络瘫痪。OPNET软件设汁的星形结构如图1所示。图3OPNET软件设计的网状拓扑结构3仿真结果分析图1OPNET软件设计的星形结构网络延迟仿真比较如图4所示。由图4·2·现代建建气

8、圈、‘ll、llI’·、0『I．Ij、_l4I：l}f}一∞，q一～悯悼一∞，q一＼嘲茸婚加m幻m5O吣O∞0吣O∞0咖0见，星形拓扑结构的延迟约为0．1s，网状拓