ZigBee技术网络层的路由算法分析(1).

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基于Zigbee网络的路由算法研究

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已知到目的节点路径的中间节点也可以做出响应；
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其次ＡＤ不存在ＡＤ中的 “ Ｏ￣ｒＯＶ先驱节点列表
（ｒｕｓｒｓ” 从而简化了路由表结构。在ＡＤｐｅｒｌｔ，ｅｏｉ）ＯＶ
的核心，根据实际应用中网络结构的不同，ｉｅＺｇｅＢ
一
般采用两种最常用的路由协议：树状路由协议和
味发展单一的性能强大可靠的通用计算机，而是倾
向于生产廉价的具有有限计算能力并能执行特定任
网状路由协议。下面就对这两种路由协议分别代表性的簇树路由算法和ＡＤｊＡ —ｏｎＤｍｎＯＶｒ（ｄｈｃ — ｅａｄＯ
备都有一定的地址空间分配给后裔结点。树路由不
需要存储路由表，简单并且无初始延迟。因此，任何
一
辑上的信息世界，改变了人类之间的沟通方式，无线
传感器网络则是将逻辑上的信息世界与客观上的物
个低资源的设备都可以加入一个Ｚｇｅ网络，ｉｅｂ但
是路由路径却未必是最优的路径。Ｚｇｅ簇树路由ｉｅｂ
（ｆｒｔｎ＆Ｃｎｒｌｎｉｅｉｇａｕｔ，ｈｎａｇｉｎｈｎｖｒｉ，Ｌａｎｎｈｎａｇ１０６）ＩｏｍａｏｎｉｏｔｇｎｒｃｌＳｅｙｎａｚｕＵｉｅｔｏＥｅｎＦｙＪｓｙｉｉｇＳｅｙｎ１１８ｏ
摘
要：本文针对基于Ｚｇｅ网络的路由算法进行相关研究，ｉｅｂ并分析其优缺点。

ZigBee协议解析无线个人局域网的工作原理与物联网应用

ZigBee协议解析无线个人局域网的工作原理与物联网应用无线个人局域网（Wireless Personal Area Network，简称WPAN）是一种短距离无线通信技术，ZigBee作为其一种重要的协议，已经在物联网应用中得到广泛应用。

本文将详细解析ZigBee协议的工作原理，并探讨其在物联网中的应用。

一、ZigBee协议的工作原理ZigBee协议是基于IEEE 802.15.4标准的一种低功耗、短距离、低数据速率无线通信协议。

其工作原理如下：1. 网络拓扑结构ZigBee网络可以采用星形、树形、网状等多种拓扑结构。

其中，星形结构由一个协调器（Coordinator）和多个终端节点（End Device）组成，协调器负责网络的组网与管理。

树形结构则是在星形结构的基础上，增加了路由器（Router）节点，实现了终端节点之间的数据转发。

网状结构是最灵活的，不仅可以进行节点之间的数据转发，还可以自动选择最佳的传输路径。

2. 网络通信方式ZigBee协议采用两种主要的通信方式，分别是直接通信（Direct Communication）和间接通信（Indirect Communication）。

直接通信是指两个节点之间直接建立通信链路，可以实现低延时的数据传输；间接通信则是通过路由器节点进行数据传输，适用于节点之间距离较远或传输条件较差的情况。

3. 网络协调ZigBee网络中的协调器负责网络的组网与管理，包括网络的初始化、频道选择、路由调度等。

协调器还可以与外部设备进行无线通信，用于与其他网络的互联。

4. 节能机制为了实现低功耗的通信，ZigBee协议引入了一系列的节能机制。

其中包括低功耗睡眠模式、快速唤醒模式、层次化网络等。

节点可以在不使用时进入睡眠模式，只有当数据传输时才会唤醒，从而有效节省能耗。

二、物联网应用中的ZigBee协议ZigBee协议在物联网应用中具有广泛的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 智能家居ZigBee协议可以实现智能家居中各个设备的互联互通。

ZigBee自组网地址分配与路由协议技术详解

需要注意的是： Coordinator 和 Router 节点可以包含自己的子节点。 End Device 不能有自己的子节点。有同一个父节点的节点之间称为兄弟节点有同一个祖父节点的节点之间称为堂兄弟节点每一个节点都只能和他的父节点和子节点之间通讯。
如果需要从一个节点向另一个节点发送数据，那么信息将沿着树的路径向上传递到最近的祖先节点然后再向下传递到目标节点。这种拓扑方式的缺点就是信息只有唯一的路由通道。另外信息的路由是由协议栈层处理的，整个的路由过程对于应用层是完全透明的
如果一个设备 Cskip(d)的值为 0，则没有路由能力，该设备为终端设备；如果一个设备 Cskip(d)的值大于 0，则有路由能力，该设备为路由器设备。网络中分配地址为（n 为当前分配节点个数）终端：An=Ak+1+Cskip(d)*(n-1) 路由器：An=Ak+Cskip(d)*Rm*(n-1); 下一个路由器设备分配地址为前一个已分配路由器地址加 Cskip 偏移量 CurNodeInfo.NextRouterAddr+ = CurNodeInfo.Cskip; 下一个要分配的终端设备地址为前一个已知分配地址+1 CurNodeInfo.NextEndDevAddr++;
ZigBee 树状路由机制
假设一个路由器要发送数据包到目标地址 D。这个路由器的网络地址个网络深度为 A 和 d。它首先会判断目标地址设备是否是它的子设备，应当满足： A < D < A+Cskip(d-1) 如果目标设备是它的子设备，下一跳地址就是
否则，路由器将此数据包发向它的父节点。
通常在支持网状网络的实现上，网络层会提供相应的路由探索功能，这一特性使得网络层可以找到信息传输的最优化的路径。需要注意的是，以上所提到的特性都是由网络层来实现，应用层不需要进行任何的参与。网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过“多级跳”的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、自愈功能；

ZigBee无线网络原理

ZigBee无线网络原理
ZigBee无线网络是一种低功耗、低速率的无线网络通信协议，其原理基于IEEE 802.15.4标准。

它适用于需要将大量节点连
接到一个中心控制器的应用场景，具备自组织、自修复和自动路由等特性。

ZigBee网络由三种设备组成：协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。

协调器是网络的核心，负责管理网络配置和协调各个设备的通信。

路由器可以转发数据包，并帮助建立路由表，使数据传输更高效。

终端设备是最简单的节点，功能有限且通信范围较短。

这些设备可以通过无线信道进行通信，并使用MAC层和物理层协议来实现数据传输。

ZigBee网络采用星型、树型或网状拓扑结构，其中协调器处
于网络的根节点，其他设备通过与协调器的直接或间接连接来实现通信。

网络中的节点可以根据实际情况自动组建和拓扑重组，无需手动配置。

在数据传输过程中，ZigBee网络使用CSMA-CA（载波感知多路访问监听）机制来协调节点的发送行为，避免冲突和碰撞。

每个节点都有一个64位的唯一地址，用于标识设备和建立通
信连接。

节点之间可以通过短距离的无线信道进行通信，距离一般在几十米到几百米之间，受限于无线信号传播和环境干扰等因素。

ZigBee网络支持多种应用层协议和功能，例如家庭自动化、
工业控制、智能电网等。

它的低功耗特性使得它在电池供电设备、传感器网络等场景下得到广泛应用。

通过合理设计和优化网络结构和通信机制，ZigBee无线网络可以实现可靠的数据传输和灵活的网络管理。

ZigBee路由协议分析及仿真实现-毕业论文

ZigBee路由协议分析及仿真实现-毕业论文摘要作为无线传感器网络（WSN Wireless Sensor Networks）的一项新型技术，ZigBee技术具有低功耗、低速率、低延时、低成本等特性，具有强大的组网能力和超大的网络容量，可以广泛应用在消费电子产品、家居与楼宇自动化、工业控制、医疗设备等领域。

由于其独有的特性，ZigBee无线技术也是无线传感器网络的首先技术，具有广阔的发展前景。

ZigBee协议标准采用开放系统接口（0SI）分层结构，其中物理层和媒体接入层由IEEE802.15.4工作小组制定，而网络层，安全层和应用框架层由ZigBee联盟制定。

本文根据IEEE802.15.4标准规范与ZigBee 标准规范，简单扼要地阐述了ZigBee协议栈的协议栈架构，重点讲解了ZigBee网络层树路由和网状网路由。

然后讲解了NS2网络仿真软件的工作原理，详细介绍了仿真环境的搭建和仿真分析的过程。

通过对CLUSTER-TREE路由算法和AODVjr路由算法在不同发包间隔下的平均延时、丢包率和控制包数量模拟，获得仿真结果。

AbstractAs a WSN(Wireless Sensor network), a new technology, ZigBee technology with low power consumption, low speed, low latency, low cost features, is a powerful networking capabilities and large network capacity, and can be widely used in consumer electronics, home and building automation, industrial control, medical equipment and other fields.Because of its unique properties, ZigBee wireless technology is the first technology of wireless sensor network, has a broad development prospects.ZigBee protocol standard using open system interface (OSI) hierarchical structure, including the physical layer and the media access layer shall be formulated by the IEEE802.15.4 working group, and the network layer, security and application framework layer shall be formulated by the ZigBee alliance.In this paper, based on IEEE802.15.4 standard specification and ZigBee standards,briefly expounds the simple ZigBee protocol stack protocol stack architecture, focusing on the ZigBee network layer routing and mesh networks by the tree.Then explained the working principle of NS2 network simulation software, introduces in detail the process of the construction of the simulation environment and simulation analysis.Routing algorithm based on CLUSTER - TREE and AODVjr routing algorithm under different contract awarding interval average delay, packet loss rate and the control packet number simulation, the simulation results.KEYWORDS: NS2，ZigBee，CLUSTER-TREE，AODVjr目录摘要......................................................................... I I Abstract. (III)目录 (VI)1 绪论 (1)1.1 背景介绍 (1)1.2 课程设计环境和工作内容 (1)2 ZigBee技术及仿真软件介绍 (3)2.1 ZigBee技术概述 (3)2.2 ZigBee协议栈架构 (3)2.3 ZigBee网络层路由协议 (5)2.3.1 ZigBee支持的网络拓扑 (5)2.3.2 ZigBee网络编址方式 (6)2.3.3 ZigBee网络路由算法介绍 (6)2.4 NS2网络仿真软件介绍 (7)2.4.1 NS2软件概述 (7)2.4.2 trace文件格式介绍 (8)3 仿真环境搭建过程 (10)3.1 Fedora 21安装过程 (10)3.2 NS2的安装过程 (18)3.3 NS2中添加ZBR路由协议的过程 (21)3.3.1 协议底层文件 (21)3.3.2 需要修改的文件 (21)3.3.3 需要修改的具体内容 (22)3.3.4 编译 (27)3.3.5 测试脚本 (27)3.4 gnuplot的安装 (27)3.5 本章小结 (27)4 仿真过程与仿真结果分析 (29)4.1 使用NS2进行模拟的基本流程 (29)4.2 星型拓扑环境搭建和模拟 (30)4.2.1 任务分析 (30)4.2.2 编写Tcl脚本 (30)4.2.3 执行模拟 (35)4.2.4 修改路由算法 (35)4.2.5 再次执行模拟 (36)4.3 星型拓扑仿真结果分析 (36)4.3.1 gawk工具介绍 (36)4.3.2 传输延时 (39)4.3.3 丢包率 (40)4.3.4 控制包数量 (41)4.4 树形拓扑环境的搭建和执行 (42)4.4.1 任务分析 (42)4.4.2 编写Tcl脚本 (42)4.4.3 执行模拟 (47)4.4.4 修改路由算法 (48)4.4.5 再次执行模拟 (48)4.5 树形拓扑仿真结果分析 (48)4.5.1 平均延时 (49)4.5.2 丢包率 (49)4.5.3 控制包数量 (50)4.6 本章小结 (51)5 总结和展望 (53)5.1 总结 (53)5.2 展望 (53)参考文献 (54)致谢 (56)1 绪论1.1 背景介绍随着科技的发展、文明的进步，人类对于信息的需求也日益增大，推广了信息的蓬勃发展。

基于ZigBee网络的无线路由算法研究的开题报告

基于ZigBee网络的无线路由算法研究的开题报告一、研究背景及意义随着物联网技术的不断发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）成为物联网的基础性网络。

WSN主要由大量的无线传感器节点组成，这些节点具备自组织、分布式、低功耗等特点，可以感知环境变化并将所得数据通过无线方式传输到基站，用于监控、控制和数据采集等领域。

然而，WSN受限于自身资源限制、无线信号弱和时空关系等问题，节点之间的无线通信存在一定的复杂性和不可靠性。

因此，如何设计高效的路由算法，实现节点之间的可靠通信和数据传输，是WSN研究的重点和难点之一。

ZigBee是一种低功耗、广域网（PAN）无线网络协议，具有多跳通信、自组织、低功耗等优点。

采用ZigBee协议的无线传感器网络，可以提高网络的可靠性和节能程度。

因此，本文拟研究基于ZigBee网络的无线路由算法，探索如何优化节点之间的通信，提高网络性能，为WSN的部署和应用提供可行性方案。

二、研究内容和目标本文拟研究基于ZigBee协议的无线路由算法，主要包括以下方面的内容和目标：1.分析ZigBee网络的特点和路由算法的研究现状，探索基于ZigBee 协议的路由算法在WSN中的应用研究意义。

2.研究路由算法在ZigBee网络中的实现原理与方法，重点探讨多跳路由机制的设计和实现。

3.设计并实现基于ZigBee协议的无线路由算法，评估算法的可行性和优化效果。

4.采用仿真实验和实际场景验证实现的路由算法，分析算法的优化性能和适用范围。

通过以上研究内容和目标，本文旨在探索基于ZigBee网络的无线路由算法，提高传感器节点之间的通信效率和可靠性，为WSN的应用和数据采集提供技术支持和理论指导。

同时，本文也未来ZigBee网络和WSN 的未来发展提供更为有力的技术支撑。

三、研究方法和技术路线本文的研究方法主要包括文献研究、理论分析、算法设计、仿真实验验证和实际场景测试等方法。

ZigBee网络树路由改进算法研究.

ZigBee 网络树路由改进算法研究摘要：本文深入研究了zigbee 网络中树路由算法，并提出了基于邻居表的改进树路由算法（ntr）：找到源节点和目的节点的公共邻居节点；建立一种邻居节点选择策略。

ntr 在一定程度上可以解决树路由原有算法不灵活的缺点，节省了地址空间，提高了路由效率。

实验表明该算法减少了整个网络的路由费用和延时时间，节约了网络的能量消耗，提高了网络的实时性。

关键词：无线通信；zigbee；树路由；能耗0 引言随着科研领域及产业界的广泛努力，作为wpan（无线个域网）的热点技术之一的zigbee 技术已经取得了快速的发展。

自从zigbee 联盟颁布了1.0 版本的规范之后，它就在军事、个人通信、紧急和临时场合发挥着重要的作用。

特别是随着无线传感器网络技术的发展，这项技术受到了越来越多的关注和重视。

最新的消息表明，zigbee 联盟与 rf4ce 集团已经制定了适用于各种遥控型音频／视频消费类电子产品的zigbee rf4ce 规范，可以看出zigbee 技术自身以及与其他技术的结合将在各个领域发挥着主导作用。

目前 zigbee 所使用的路由算法之一的tree 路由算法只是按照单纯的父子关系来进行路由选择。

当一个节点接收到数据后，如果发现该数据并不是给自己的，那么它将根据自己的判断转发给它的父节点或者子节点，然后由其父节点或者子节点按照同样的过程继续传送数据。

整个路由算法完全没有路由发现过程，即完全没有路由开销的浪费。

但是tree 路由算法最大的一个缺点就是其建立的路由并不一定是最优或者最短的路径，同时又会在数据传输过程中带来大量的时延，特别是在大规模节点网络中会导致不均衡的流量分配与整体网络能量的消耗。

在文献和文献中，t. kim 和wanzhi qiu 等人提出了利用邻居表建立最短树路由的想法，以此来减少原有树路由的跳数，进而减少不必要的路由开销。

但是他们的文章里没有提到邻居表里的邻居节点是如何选择的，如果节点选择不当，也会对增加一定的运算量和存储空间，所以邻居节点的选择策略对于其网络性能的影响也不容忽视。

zigbee无线方案

zigbee无线方案ZigBee是一种低功耗、短距离无线通信技术，被广泛应用于物联网和智能家居领域。

本文将探讨ZigBee无线方案的原理、特点以及在不同领域的应用。

一、ZigBee无线方案的原理ZigBee无线方案基于IEEE 802.15.4标准，采用2.4GHz的ISM频段进行通信。

该方案通过创建一个自组织、自适应的无线网络，实现设备之间的低功耗、低数据传输速率的通信。

ZigBee网络由一个协调器（Coordinator）、若干个路由器（Router）和若干个终端设备（End Device）组成。

协调器作为网络的控制中心，负责网络的管理和数据的路由。

路由器可以与其他设备进行通信并转发数据，终端设备则主要用于传感器数据的采集。

二、ZigBee无线方案的特点1. 低功耗：ZigBee设备在待机时能耗极低，在传输数据时也能保持较低的功耗，适合长时间运行的应用场景。

2. 低速率：ZigBee网络的数据传输速率较低，适用于对数据传输实时性要求不高的场景，如温度、湿度等环境监测。

3. 自组织网络：ZigBee设备能够自动组网，设备之间的网络拓扑结构可以根据需求进行动态调整，提高了网络的灵活性和扩展性。

4. 安全性：ZigBee网络支持多种安全机制，如加密、认证等，保障数据的机密性和完整性，并防止网络遭受恶意攻击。

5. 成本低廉：ZigBee芯片和设备的成本相对较低，使其成为物联网和智能家居等领域的常用无线通信技术。

三、ZigBee无线方案的应用1. 智能家居：ZigBee无线方案广泛应用于智能家居领域。

通过ZigBee技术，灯光、窗帘、温控设备等可以相互连接，实现智能化的远程控制和自动化管理，提升居住的舒适度和便利性。

2. 工业控制：ZigBee无线方案在工业自动化控制中也得到广泛应用。

通过部署ZigBee传感器网络，可以实现对工作环境、设备运行状态等参数的实时监测和控制，提高生产效率和安全性。

3. 物流跟踪：ZigBee无线方案可以应用于物流行业中的货物跟踪和管理。

ZigBee路由网络及其通信路由协议

ZigBee路由网络及其通信路由协议ZigBee是一种专为低功耗、低数据传输速率、低成本的自组织无线网络设计的通信协议。

它被广泛应用于物联网（Internet of Things）中的各种智能设备，如传感器、智能电表、安防系统等。

ZigBee路由网络是由多个设备组成的网络，这些设备可以相互通信和协调工作，实现数据的传输和控制。

在ZigBee路由网络中，设备分为三种角色：协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。

协调器是整个网络的核心，负责网络的创建和管理。

路由器是网络中的中间节点，负责转发数据包和帮助终端设备建立路由路径。

终端设备是网络中最低级别的设备，它们只能与路由器通信，不能直接与其他终端设备通信。

ZigBee通信路由协议是实现ZigBee路由网络中数据传输的关键。

该协议通过一种层次化的路由机制，将数据从源节点传输到目标节点。

在ZigBee通信路由协议中，路由表是一个重要的概念。

每个路由器都会维护一个路由表，其中包含了网络中所有节点的信息，如节点的地址、邻居节点等。

通过路由表，路由器可以选择最佳的路径来传输数据。

ZigBee通信路由协议使用了一种基于跳数的路由选择算法。

当一个终端设备要发送数据时，它首先将数据包发送给与之直接相连的路由器。

路由器接收到数据包后，根据自身的路由表选择最佳的下一跳路由器，并将数据包转发给下一跳路由器。

这个过程一直持续到数据包达到目标节点。

在路由选择过程中，ZigBee通信路由协议考虑了多个因素，如路径质量、网络拓扑结构、设备能耗等。

它会选择具有较好路径质量的路由，以确保数据的可靠传输。

同时，它还会根据网络的拓扑结构和设备能耗来优化路由，实现能耗均衡和网络负载均衡。

ZigBee路由网络还支持路由的重组和修复。

当某个节点出现故障或离线时，ZigBee通信路由协议会根据网络的拓扑结构重新选择路由，以保证数据传输的连通性和可靠性。

ZigBee技术网络层的路由算法分析

ZigBee技术网络层的路由算法分析ZigBee技术是一种低功耗、低数据速率、短距离无线通信标准，其拥有小型化、低成本的优点，被广泛用于物联网、智能家居、工业控制等领域。

在ZigBee技术中，网络层的路由算法是至关重要的一部分，因为它能够确保数据包正确的传输。

在ZigBee技术中，常用的路由算法主要有基于距离向量的算法、基于链路状态的算法和基于源路由的算法。

其中，基于距离向量的算法是ZigBee网络中最广泛应用的算法之一，主要是利用每个节点的距离向量信息计算出最佳的路径。

这种算法的优点是实现简单、易于部署、对网络的稳定性有好处。

但是，由于节点仅能获得其邻居节点的信息，使得该算法无法得到全局网络状态信息，容易产生路由环路问题，限制了它的应用范围。

基于链路状态的路由算法解决了距离向量算法中存在的路由环路问题，具有更好的路由总体性能。

该算法的主要思想是每个节点通过收集相邻节点的链路状态信息，构建出整个网络的拓扑结构，根据链路质量和信号强度等信息为每个节点计算出最佳的路由路径。

但是，该算法需要广泛的网络信息和大量的网络带宽，因此实现和部署成本较高，对节点能耗的影响也较大。

基于源路由的算法可以有效地避免路由环路问题和冗余流量，因为整个路径都是在源节点中计算的，而不是在网络中的中间节点上计算。

源节点负责为每个数据包计算出到目标节点的完整路径，并将该路径信息附加到数据包的首部。

该算法的优点是具有不可逆性和确定性等特点，可以提高网络的稳定性和性能，同时也更加灵活。

但是，实现该算法需要高速处理器和大规模的存储器，因此成本比较高。

总的来说，不同的路由算法具有适用于不同ZigBee网络环境的优缺点。

在实际应用中，需要根据具体的应用场景和网络规模选择适合的路由算法，以达到最佳的路由效果。

ZigBee网络Cluster-Tree优化路由算法研究

ZigBee网络Cluster－Tree优化路由算法研究引言无线通信和嵌入式微传感器技术的快速发展促进了无线传感器网络的崛起。

ZigBee协议基于IEEE 802．15．4无线标准制定，包括应用层、网络层、安全层等，实现了网络的自组织和自维护的功能。

在无线传感器网络中，节点的能量是有限的，如果节点在最后因为自身的能量消耗殆尽而死亡，将会对整个网络的传输性能造成很大影响。

因此，在实际应用中，根据不同的网络情况来选择最符合应用需求的路由协议，让路由协议根据网络拓扑选择合适的路径，平均分布节点的传输能量，降低网络的功耗是网络层必须要考虑的任务。

1 ZigBee 路由算法研究依据设备的能力，ZigBee网络中的设备可以分为全功能设备(Full Function Device，FFD)和半功能设备(Reduced Function Device，RFD)。

FFD能转发其他设备的数据帧，RFD则不能。

当FFD加入一个网络时，它可以作为协调器。

协调器会周期性地广播数据帧，周围的RFD能够发现并加入网络，形成一个星型拓扑网络。

在星型拓扑中，协调器负责控制整个网络，所有终端设备都直接与协调器通信，并且由它维护。

ZigBee网络层还支持树型和网状网络。

树型网络采用分级路由的策略在网络中传送数据和控制信息，而网状网络则可以进行点对点的通信。

在树型网络中，根节点(协调器节点)和所有的内部节点(路由器节点)是FFD，而RFD只能作为叶子节点(终端节点)。

当协调器或路由器加入网络时，它必须被分配唯一的网络地址。

1．1 网络地址分配ZigBee协议规范使用一个分布式地址方案分配网络地址，它设计为给每个潜在父节点提供一个有限的网络地址子块。

当一个设备成功加入网络后，其父节点给该节点自动分配一个唯一的网络地址。

1．2 ZigBee路由算法网络层支持Cluster-Tree、AODVjr和Cluster-Tree+AODVjr算法(以下简称C+A算法)等多种路由算法，因此ZigBee网络的路由协议兼具树型网络和网状网络的特性。

ZigBee路由算法分析培训资料

Z i g B e e路由算法分析摘要基于IEEE802.15.4标准的ZigBee网络是一种具有强大组网能力的新型无线个域网，其中的路由算法是研发工作的重点。

本文介绍了IEEE802.15.4标准及ZigBee规范的协议模型，重点研究了ZigBee协议网络层的路由算法，分析了Tree路由及Z-AODV路由算法，在此基础上提出了ZigBee网格型网络中基于数据特性的路由选择机制，该机制在网络性能和低功耗方面有明显的优势，并且可以平衡节点能量，最后简单介绍了ZigBee节点的硬件实现。

关键词 ZigBee协议；网络；IEEE802.15.4；路由算法；Tree路由；Z-AODV路由1 概述ZigBee技术是由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦等公司在2002年10月共同提出设计研究开发的具有低成本、体积小、能量消耗小和传输速率低的无线通信技术。

2000年12月，IEEE 802 无线个域网（WPAN，Wireless Personal Area Network）小组成立，致力于WPAN无线传输协议的建立。

2003年12月，IEEE正式发布了该技术物理层和MAC层所采用的标准协议，即IEEE 802.15.4协议标准，作为ZigBee技术的网络层和媒体接入层的标准协议。

2004年12月，ZigBee联盟在IEEE 802.15.4 定义的物理层（PHY）和媒体接入层（MAC）的基础上定义了网络层和应用层，正式发布了基于IEEE 802.15.4的ZigBee标准协议。

2 网络层的研究ZigBee技术的体系结构主要由物理层（PHY）、媒体接入层（MAC）、网络/安全层以及应用框架层组成，各层之间的分布如图1所示。

图1 ZigBee技术协议组成PHY层的特征是启动和关闭无线收发器、能量检测、链路质量、信道选择、清除信道评估（CCA）以及通过物理媒体对数据包进行发送和接收。

ZigBee路由协议分析与优化

ZigBee 路由协议分析与优化摘要：ZigBee 协议是一种低功耗、低数据速率、短距离通信的无线传感器网络协议，适用于许多物联网应用场景。

然而，由于其复杂的路由机制，ZigBee 网络的性能容易受到负载和干扰的影响。

为了优化ZigBee 网络的性能，本文针对其路由协议进行了分析，并提出了一系列优化措施，包括基于负载均衡的路由、基于信号干扰的路由、基于链路质量的路由以及基于自适应路由的路由。

关键词：ZigBee 协议；路由协议；负载均衡；信号干扰；链路质量；自适应路由。

一、引言ZigBee 是一种基于IEEE 802.15.4 标准的低功耗、低数据速率、短距离通信的无线传感器网络协议，广泛应用于智能家居、智能医疗、智能交通等物联网应用领域。

ZigBee 网络通常由若干个传感器节点、一个集中器以及若干个路由器组成，节点之间通过无线信道进行通信，集中器负责维护网络拓扑，路由器则负责中转节点之间的数据包。

由于ZigBee 网络的拓扑结构往往非常复杂，节点密度较大，因此对其路由协议进行优化显得尤为重要。

二、ZigBee 路由协议分析ZigBee 路由协议主要包括基于源路由的路由协议和基于分散路由的路由协议。

在基于源路由的路由协议中，数据包的路由路径由源节点指定，中间节点只充当转发器的角色；在基于分散路由的路由协议中，数据包的路由路径由中间节点根据网络拓扑信息决定。

从ZigBee 路由协议的工作原理来看，它往往容易受到负载和干扰的影响，造成网络性能下降。

同时，ZigBee 协议的路由机制较为复杂，会导致路由器计算和存储负担增加，从而使路由器的能耗增加。

三、ZigBee 路由协议优化为了提高ZigBee 网络的性能，本文提出了基于负载均衡的路由、基于信号干扰的路由、基于链路质量的路由以及基于自适应路由的路由四种优化措施。

1.基于负载均衡的路由基于负载均衡的路由是指根据节点的负载情况来选择最优路径进行数据包传输，可以使网络资源的利用更加均衡，从而提高网络的吞吐量和稳定性。

zigbee无线方案

zigbee无线方案Zigbee是一种用于低功耗、短距离、低速率无线通信的协议。

它基于IEEE 802.15.4标准，提供了一种有效的解决方案，用于在物联网（IoT）设备之间进行通信和数据传输。

本文将探讨Zigbee无线方案的原理、特点以及应用领域。

一、Zigbee无线方案的原理Zigbee无线方案基于IEEE 802.15.4标准，采用低功率、低速率的方式进行通信。

它采用了星形拓扑结构，其中一个设备充当协调器的角色，负责网络的管理和协调其他设备的通信。

其他设备作为终端节点，与协调器进行通信。

Zigbee采用2.4GHz频段进行无线通信，其中包括16个可用的通信信道。

它还支持多通道传输，以减少物理干扰因素。

此外，Zigbee还具有自动路由功能，可以根据网络拓扑动态选择最佳的数据传输路径。

二、Zigbee无线方案的特点1. 低功耗：Zigbee采用了睡眠模式和快速唤醒技术，以最大限度地延长设备的电池寿命。

它可以在低功耗的情况下进行长期通信。

2. 网络容量大：Zigbee网络可以支持大约65000个设备，使其成为大规模物联网部署的理想选择。

3. 高安全性：Zigbee采用了AES-128位加密算法，确保通信的机密性和数据完整性。

此外，它还支持认证和密钥协商机制，以防止未经授权的设备进入网络。

4. 快速响应时间：由于Zigbee的低延迟特性，它适用于对实时性要求较高的应用，例如智能家居和工业自动化。

5. 自组网能力：Zigbee网络具有自组网功能，可以根据网络拓扑和设备之间的距离自动调整和优化网络结构。

三、Zigbee无线方案的应用领域1. 智能家居：Zigbee被广泛应用于智能家居领域，用于控制家庭设备，如灯光、门锁、温度和湿度传感器等。

它提供了方便、安全的家居自动化解决方案。

2. 工业自动化：Zigbee无线方案在工业自动化中发挥着重要作用。

它用于监测和控制工厂设备、传感器网络以及机器对机器（M2M）通信。

ZigBee网络PAN间路由算法研究的开题报告

ZigBee网络PAN间路由算法研究的开题报告一、研究背景和意义随着物联网技术的不断发展和广泛应用，传感器网络逐渐成为物联网的重要组成部分。

在传感器网络中，研究无线传感器网络路由技术是一个热门的研究领域。

其中，ZigBee网络作为一种低功耗、低数据速率、短距离通信的无线网络技术，已经被广泛应用于智能家居、智能监控、物流管理等领域。

在ZigBee网络中，PAN（个人局域网）是最基本的网络单元，而PAN间路由则是ZigBee网络中的关键技术之一。

在现有的ZigBee网络中，PAN间路由采用的主要是基于源路由的路由协议。

但是，源路由协议存在路由寻找时间长、网络拓扑结构不稳定、负载不均衡等问题，限制了网络的性能和可靠性。

因此，如何改进PAN间路由算法，提高其网络性能和可靠性，是目前ZigBee网络研究的重点之一。

二、研究内容和目标本文拟研究ZigBee网络PAN间路由算法，主要包括以下内容：1. 对ZigBee网络中PAN间路由的现有算法进行分析和研究，了解其优点和不足。

2. 设计改进PAN间路由的新算法，通过改进路由选择方法、优化数据交换方式、调整数据负载等方法，提高网络性能和可靠性。

3. 在NS2仿真平台上进行仿真实验，测试改进算法的性能。

在性能测试中，主要考虑网络时延、数据传输成功率、网络能耗等指标。

4. 对仿真实验的结果进行分析和总结，对改进算法进行优化，提高其实际应用价值。

通过研究，本文的研究目标是设计一种新的PAN间路由算法，提高ZigBee网络的性能和可靠性，为ZigBee网络的实际应用奠定基础。

三、研究方法和计划本文采用分析和仿真相结合的方法进行研究。

具体计划如下：1. 研究ZigBee网络中PAN间路由的现有算法，并分析其优点和不足。

2. 设计改进PAN间路由的新算法，实现算法原型代码。

3. 在NS2仿真平台上进行性能测试，主要考虑网络时延、数据传输成功率、网络能耗等指标。

4. 对仿真实验结果进行分析和总结，对改进算法进行优化或调整。

毕业设计(论文)zigbee网络路由算法设计[管理资料]

编号：审定成绩：重庆邮电大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：ZigBee网络路由算法设计学院名称：自动化学院学生姓名：董沙专业：测控技术与仪器班级：0820803学号：08210323指导教师：谢昊飞答辩组负责人：向敏填表时间：2012年 5 月重庆邮电大学教务处制摘要ZigBee技术是一种低功耗、低成本、低速率的无线通信技术。

目前在工业领域、医学领域、军事领域、智能家居、道路监测、家庭自动化等方面有着良好的应用前景。

ZigBee网络常用的路由算法有Cluster-Tree算法、AODVjr算法和Cluster-Tree&AODVjr算法。

其中AODVjr 是AODV算法的简化版本。

，在此平台上实现了对AODV路由算法的设计。

该设计可以分为以下几个模块来实现：初始化、路由发现及维护、节点收发数据、节点移动、显示及时钟模块。

重点分析介绍了AODV 路由发现及维护模块。

分析了一种基于路由发现过程的改进方案。

该方案通过增加反向的RREQ分组和备用路由表来降低网络阻塞的概率和数据丢失率。

通过设计节点的移动来模拟真实网络中节点失效的情况。

通过测试，在该平台上，可以实现AODV路由的发现、建立、维护、收发数据等功能。

【关键词】ZigBee AODV Truetime 路由ABSTRACTZigBee is a technology of wireless communication, which is low power, low cost, low rate. Currently, it is widely used in such as industrial,medical,military areas,intelligent house, road monitoring ,home automation and so on. Typically,there are three kind of route algorithms,namely AODVjr algorithm ,Cluster-Tree algorithm and Cluster-Tree & AODVjr the three ones,the AODVjr algorithm is a short version of AODV protocol.We build a simulation platform of the ZigBee network with the toolbox of TrueTime in Matlab,and then design the protocol of AODV on it. The design can be divided into several modules to achieve, they are the block of route discovery and maintance , initialization, the animation block, clock, node moving and sending and reciving introduce the route discovery and maintance block as a an improved AODV algorithm is analyzed in detail,which helps to reduce the loss of data and the probability of network congestion.We simulate the real environment of network by moving two nodes .As a result,we realize the feature of discoverying and maintaining a route, sending and receiving datas and so on.【Key words】ZigBee AODV Truetime Improved routing protocol目录前言 (1)第一章绪论 (2)第一节选题背景 (2)一、无线传感网络概述 (2)二、ZigBee网络概述 (3)第二节选题意义 (5)一、ZigBee的应用领域 (5)二、ZigBee的发展现状 (7)第三节论文的结构和主要研究内容 (7)第四节本章小结 (8)第二章ZigBee路由协议分析 (9)第一节网络层规范简介 (9)一、网络层数据实体 (9)二、网络层管理实体 (10)第三节组网过程 (12)第四节路由协议的基本思想 (14)一、Cluster-Tree算法 (14)二、AODVjr算法 (15)三、Cluster-Tree&AODVjr结合的算法 (16)第五节本章小结 (18)第三章基于ZigBee的AODV路由算法设计 (19)第一节系统总体设计 (19)第二节各个子模块的设计 (19)一、初始化 (19)二、路由发现及维护 (21)三、节点收发数据 (39)四、节点的移动 (40)五、显示 (41)六、时钟 (42)第三节本章小结 (45)第四章基于路由发现过程的AODV路由改进方案 (46)第一节改进方案的思想 (46)一、增加反向RREQ (46)二、增加备用路由表 (50)第二节改进方案的优势 (53)第三节本章小结 (53)第五章AODV路由协议的实现与测试 (54)第一节验证与测试环境的搭建 (54)第二节AODV路由协议的测试 (54)第三节测试结果分析 (57)第四节本章小结 (58)结论 (59)致谢 (60)参考文献 (61)附录 (62)一、英文原文 (62)二、英文翻译 (74)三、工程设计图纸： (85)前言随着无线传感网络应用的逐步推广，ZigBee技术凭借其低功耗、低成本、短时延、高可靠性等诸多优势得到了越来越多的关注。

Zigbee的网络层详细介绍

Zigbee的网络层详细介绍从协议来讲网络层确保底层MAC层的正确操作并为应用层提供接口。

而在Zigbee的网络中，网络层负责网络的架构和数据包的路由，并且按照规划的路径确保数据包可靠地从一个节点发送到另一个节点。

在Zigbee中，路由工作是由协调节点和路由节点共同规划并维护路由路径来保证正常通信。

Zigbee网络由协调节点负责建立，即选择网络组成和选择网络拓扑结构。

在Zigbee中通常有三种网络拓扑结构，即星状结构、树状结构和网状结构。

这三种拓扑结构如图2所示。

图 Zigbee网络拓扑结构星状拓扑是最简单的一种拓扑结构，在Zigbee中，星状拓扑包含了一个协调节点和多个终端节点。

这些终端节点直接且仅和位于网络中心的协调节点相连进行通信。

而两两终端节点需要进行通信时，由协调节点进行转发。

树状拓扑包含了一个协调节点和多个路由节点及终端节点。

协调节点和多个路由节点及终端节点相连，即协调节点作为这些路由节点和终端节点的父节点。

同时，每个路由节点还可以连接其它的路由节点或者终端节点作为其子节点。

需要说明的是，终端节点只能作为子节点而不能作为父节点。

在树状结构中两个节点需要进行通信时，该终端的消息会沿路径树向上传至目标通信节点共同的祖父节点再转发至目标通信节点。

网状拓扑和树状拓扑类似也包含了一个协调节点和多个路由节点及终端节点。

与树状节点不同的是，路由节点间可以相互直接通信，这样就组成了网络状的拓扑结构。

在传送消息时，协调节点和路由节点共同为待通信的两个节点规划最优的路径。

网络拓扑带来的优点有路由更加灵活且优化。

同时整体网络的鲁棒性增强，这是由于即使个别节点出现问题不能工作，还可以选择其它路径来保证通信完成。

应用层是Zigbee网络的最高层，它为Zigbee用户的需求提供服务。

举例来说，一个用户需要获得室内温度和湿度数据，该用户通过Zigbee网络应用层提出请求，之后Zigbee网络应用层向下层逐层传递指令并找到相应的传感器并进行感知获得数据。

ZigBee网络层

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在 ZigBee网络层中，采用的是分布式地址分配机制。即每个父设备(只能是ZC 或ZR)拥有一个有限的网络地址段，并可以从这些地址段中选择一些地址分配给其子设备。
网络的最大深度（nwkMaxDepth）Lm、每个父设备能最多连接子设备的数目（nwkMaxChildren） Cm、每个路由器能最多连接子路由器的数目（nwkMaxRouters）Rm。
只有协调器节点和路由器节点才允许其他设备加入网络而在子设备加入网络过程中潜在父设备必须处于允许加入网络的过程中
ZigBee技术概述 ZigBee网络层分析 ZigBee网络层设计的实现
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ZigBee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率(小于250kbit／s)、低成本、工作2．4GHz和868／928MHz的无线网络技术。
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ZigBee 网络层路由功能主要包括记录最佳有效路由、维护路由表、为上层初始化路由选择以及路由修复。其中路由选择是根据路由成本进行度量,路由成本为组成路由的多跳链路成本之和。
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⒋ 树状层次路由算法
假设一个路由器向网络地址为D的目的地址发送数据包，路由器的网络地址为A，网络深度为d。路由器将首先通过表达式：A ＜ D＜ A + Cskip( d-1 )
用途：智能家庭、工业控制、自动抄表、医疗监护等。
特点：数据传输速率低、功耗低、成本低、网络容量大、时延短、有效范围小、安全等。
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网络层（NWK）是位于MAC层与应用层（APL）之间的一个协议层。
网络层的任务是通过正确操作MAC层提供的功能来向应用层提供合适的服务接口。为了与应用层交互，网络层逻辑上包含两个服务实体:数据服务实体(NLDE)和管理服务实体（NLME）。