基于传感器应用的ZigBee路由算法研究
Zigbee无线传感器网络混合路由协议研究
Zigbee无线传感器网络混合路由协议研究摘要：针对ZigBee无线传感器网络存在能量受限、低速率的问题，深入分析了ZigBee路由协议对网络能耗的影响，并利用网络仿真器NS2对其性能进行仿真验证。
仿真结果验证，采用ClusterTree+Aodvjr 的混合路由协议具有较好的性能。
关键词：无线传感器网络；NS2；ClusterTree+Aodvjr0引言随着移动通信信息技术的不断发展，国内外无线网络业务逐年递增。
无线个域网（WirelessPersonalAreaNetwork，简称WPAN）的发展使人们逐渐摆脱电缆的束缚，实现了在近距离内各种设备之间的通信。
ZigBee是近几年发展的一种主要针对WPAN的低成本、低功耗、低速率的短距离无线通信技术，它能够广泛用于低速率无线传感器网络中，非常适合应用于环境监测领域，在工业、军事、建筑业、智能家居等行业有大的发展空间。
ZigBee协议由Zigbee联盟进行推动，自从2004年发布第一版以来，已经由最初的十几家公司发展为拥有一百多家公司加盟的商业团体，Zigbee技术已经得到广泛推广。
随着ZigBee技术的发展与完善，其广泛应用必将为人们的日常生活带来极大的方便和快捷。
ZigBee规范由IEEE802.15.4与ZigBee联盟共同制定。
ZigBee的底层技术基于IEEE802.15.4，物理层和MAC层直接引用了IEEE802.15.4。
ZigBee联盟的主要目标是以通过加入无线网络功能，为消费者提供更富有弹性、更容易使用的电子产品。
ZigBee联盟主要负责制定网络层、安全管理及应用界面规范，并于2004年12月通过了1.0版规范。
ZigBee网络层主要实现加入和退出网络、申请安全结构、路由管理、在设备之间发现和维护路由、发现邻居设备和储存邻居设备信息。
ZigBee网络层支持星形、树形和网格形拓扑结构，采用ClusterTree和AODVjr的路由算法。
基于ZigBee的无线传感器网络网关的研究与实现的开题报告
基于ZigBee的无线传感器网络网关的研究与实现的开题报告题目：基于ZigBee的无线传感器网络网关的研究与实现一、选题背景和意义无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量的无线传感器节点组成的、能够自组织、自配置和自修复的分布式网络系统，被广泛应用于环境监测、智能家居、工业自动化等领域。
无线传感器节点通过感知环境信息并将其传输到网络上，实现对环境的监测和控制。
然而，如何将这些分散且单一的节点组织成一个能够协同工作的网络系统，实现数据的采集和处理，依然是WSN的研究热点。
本课题旨在研究ZigBee无线通信技术，实现基于ZigBee的无线传感器网络网关。
通过网关将分散的节点连接起来，实现数据的采集和处理，提高网络的可靠性和稳定性。
同时，通过分析和测试，优化无线传感器网络系统中各个环节的参数设置和协议选择，提高系统的性能和效率。
因此，本课题具有较大的实用价值和应用前景。
二、研究内容1.无线传感器网络的组成和基本技术2.ZigBee协议的介绍和应用3.ZigBee无线传感器网络网关的体系结构和设计4.无线传感器网络网关的实现和测试5.性能优化和测试分析三、研究方法和技术路线1.文献调研和分析，了解无线传感器网络和ZigBee协议的研究进展和应用现状。
2.进行实验研究和测试，构建ZigBee无线传感器网络网关，通过数据采集和处理实现节点的连接和协同工作。
3.基于实验数据进行性能测试和参数优化，对网络的稳定性、可靠性和效率进行分析和评估。
4.总结研究结果，撰写学术论文，并进行学术讨论和交流，为无线传感器网络和ZigBee协议的研究提供新的思路和方法。
四、预期成果1.实现基于ZigBee的无线传感器网络网关，并能够连接和协调多个节点，完成数据传输和处理。
2.通过测试和分析，提高网络的可靠性和稳定性，优化网络的性能和效率。
3.撰写学术论文，发表在相关期刊或国际会议上，为无线传感器网络和ZigBee协议的研究提供新的思路和方法。
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；
Ｙ。 Ｙ髂
其次 Ａ Ｄ 不存在 Ａ Ｄ 中的 “ Ｏ ￣ｒ ＯＶ 先驱节点列表
（ｒ ｕｓｒｓ” 从而简化 了路 由表结构。在 Ａ Ｄ ｐｅ ｒ ｌｔ ， ｅ ｏ ｉ） Ｏ Ｖ
的核心，根据实际应用 中网络结构的不同， ｉ ｅ Ｚｇ ｅ Ｂ
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 Ａ Ｄ ｊ Ａ —ｏ ｎＤ ｍ ｎ Ｏ Ｖｒ（ ｄｈｃ — ｅ ａｄ Ｏ
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， ｉ ｅ ｂ 但
是路由路径却未必是最优的路径 。Ｚｇｅ 簇树路 由 ｉ ｅ ｂ
（ ｆｒ ｔ ｎ＆Ｃ ｎｒｌ ｎ ｉ ｅｉｇ ａｕｔ，ｈｎａｇ ｉｎｈ ｎｖｒｉ，Ｌａｎｎ ｈｎ ａｇ１０６） Ｉ ｏｍａｏ ｎ ｉ ｏｔ ｇｎ ｒ ｃｌ Ｓｅｙｎ ａｚｕＵ ｉｅ ｔ ｏＥ ｅ ｎ Ｆ ｙ Ｊ ｓ ｙ ｉ ｉｇＳ ｅｙｎ １ １８ ｏ
摘
要： 本文针对基于Ｚｇ ｅ 网络的路 由算法进行相关研 究， ｉ ｅ ｂ 并分析其优缺点。
无线传感器网络中的路由算法研究与优化
无线传感器网络中的路由算法研究与优化无线传感器网络是一种基于自组织网络技术的网络，其应用范围广泛，并可以实现监测、控制等功能。
然而，由于传感器节点的资源限制，如能源、内存和计算能力等，使得无线传感器网络具有一定的不可预测性和动态性，因此，如何设计高效的路由算法成为了无线传感器网络领域的一个研究热点。
目前，无线传感器网络中的路由算法主要分为两大类：基于网络拓扑结构的路由算法和基于能量的路由算法。
前者是根据网络拓扑结构来进行路由选择，如最短路径、最大熵等，后者是根据传感器节点剩余能量来进行路由选择。
两种算法各有优点和缺点，这篇文章将重点讨论路由算法的研究和优化。
一、网络拓扑结构路由算法网络拓扑结构路由算法是根据网络拓扑结构来选择最优路径的算法。
在无线传感器网络中，网络拓扑结构通常指的是无向图或有向图，其中节点表示传感器节点，边表示节点之间的通讯链路。
网络拓扑结构路由算法的优点是可以减少路由开销、降低网络延迟和提高网络吞吐量。
然而，由于无线传感器网络中的节点具有动态性，因此网络拓扑结构也是不断变化的，因此其在网络动态性方面表现不佳。
目前，在网络拓扑结构路由算法中，最短路径算法是应用最广泛的算法之一。
最短路径算法根据节点之间的距离来选择最优路径。
典型的最短路径算法有Dijkstra算法和Bellman-Ford算法。
Dijkstra算法是一种贪心算法，它是以一条起点到终点的路径为基础，以当前源点到某个顶点的最短路径和该顶点到其他顶点的距离来确定最短路径的。
该算法的时间复杂度为O(n^2)，其中n为节点数。
Bellman-Ford算法是一种动态规划算法，它通过迭代计算路径长度逐步优化，最终得到最短路径。
该算法的时间复杂度为O(ne)，其中n为节点数，e为边数。
两个算法都具有一定的优缺点，在实际应用中应多根据具体情况选择。
二、能量路由算法能量路由算法是根据传感器节点剩余能量来进行路由选择的算法。
在无线传感器网络中，传感器节点的能量是一个非常关键的问题，因为当传感器节点能源消耗完时，该传感器节点就不能再继续工作。
基于ZigBee技术的无线传感器网络设计研究的开题报告
基于ZigBee技术的无线传感器网络设计研究的开题报告一、研究背景随着科技的不断发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）作为一种新型的传感器技术，已经被广泛应用于环境监测、农业生产、能源管理、智能家居等领域。
目前，WSN 的应用主要存在以下问题：1. 传感器节点的能耗问题：由于传感器节点的电源/电池容量有限，通信、计算和传感等各种操作都需要消耗能量，因此解决能量问题是WSN设计面临的一个重要问题。
2. 传输距离问题：由于传感器节点需要通过无线信号传输和接收数据，传输距离长短直接影响着传感器节点的性能。
3. 网络拓扑问题：网络拓扑结构是否合理，直接影响着WSN 的扩展性和可靠性。
4. 数据传输安全问题：无线传感网络中的数据通常需要通过无线信道进行传输，容易受到黑客攻击，因此保证传输的安全性是WSN中的重要问题之一。
针对以上问题，本文选定了 ZigBee技术作为WSN的核心技术，通过对ZigBee无线网络的研究和模拟设计，探索WSN在ZigBee技术下的能量控制、传输距离、网络拓扑及数据传输安全等方面的解决办法。
二、研究目标本研究的主要目标是探究ZigBee技术在WSN中的应用，通过理论分析与实验验证，解决WSN中的能量问题、传输距离问题、网络拓扑问题及数据传输安全等问题，为WSN在实际生产和工程应用中提供有力支持。
三、研究内容和方法本项目主要研究内容包括WSN的能量控制、传输距离、网络拓扑结构以及数据传输安全。
针对以上问题，本项目采用以下方法进行探讨：1. ZigBee通信协议的研究与应用，建立符合ZigBee标准的WSN。
2.设计低功耗技术框架，实现对WSN能耗的控制。
在节点通信和数据传输的过程中，通过控制传输功率、数据处理和节点睡眠等技术，实现对数据的有效传输和管理，从而提高系统在使用过程中的能源利用效率。
3.通过协议堆栈的改进和优化来实现更远的传输距离。
ZigBee无线传感器网络路由协议研究与优化的开题报告
ZigBee无线传感器网络路由协议研究与优化的开题报告一、研究背景和意义随着物联网技术的飞速发展，无线传感器网络的应用越来越广泛。
ZigBee协议是无线传感器网络中比较常用的一种协议，其具有低功耗、低成本、小型化等优点，因此受到了广泛应用。
然而，现有的ZigBee路由协议存在一些问题，如网络性能下降、负载不均衡、能量不足等，因此有必要对其进行优化改进。
二、研究目标和内容本文的研究目标是针对ZigBee无线传感器网络路由协议进行优化研究，以提高网络性能，增强网络可靠性。
具体研究内容包括以下几个方面：1. ZigBee协议的原理和特点，分析其在无线传感器网络中的应用。
2. 对现有的ZigBee路由协议进行研究和分析，总结其优缺点，找出存在的问题。
3. 提出一种新的ZigBee路由优化方案，改进网络性能，解决现有问题。
4. 在模拟器中进行仿真实验，对比新优化方案与现有方案的性能差异，验证新方案的有效性。
三、研究方法和步骤本文主要采用文献研究、实验仿真等方法。
具体步骤如下：1. 收集相关文献和资料，对ZigBee协议和相关路由协议进行深入研究和了解。
2. 分析现有的ZigBee路由协议的优缺点，并探索其存在的问题。
3. 提出一种基于路由协议的优化方案，针对现有问题进行改进和优化。
4. 在模拟器中进行仿真实验，测试新方案的性能和效果。
5. 对比仿真实验结果，分析新方案与现有方案的性能差异，并得出结论。
四、预期成果和意义本研究拟优化改进ZigBee无线传感器网络路由协议，以提高网络性能和可靠性。
预计取得以下成果：1. 总结分析现有ZigBee路由协议的优缺点，找出问题，为后续改进提供依据。
2. 提出一种新的路由优化方案，改善网络性能，提高网络可靠性。
3. 在模拟器中进行仿真实验，测试新方案的性能和效果，并与现有方案进行对比分析。
4. 对比实验结果，得出结论，并提出建议，为相关领域的研究提供参考。
五、研究进度安排本研究预计从2021年12月开始，历时6个月完成。
基于无线传感器网络的ZigBee路由协议分析
中图分 类－Ｎ－：ＴＰ２１２．９
文献 标识码 ：Ａ
文章 编号 ：１００７—９４１６（２０１６）０３．００１７—０１
１引言
２．２距 离 矢 量 路 由协 ＩＫ（ＡＯＤＶｊｒ１
２０世 纪 末 提 出 来 的 ＺｉｇＢｅｅ技 术 是 一 种 功 耗 能 、成 本 小 、节 点 多
为 了降低成本 、节能 、使用方便 ，将ＡＯＤＶ简化为ＡＯＤＶｊｒ，使其
ＴＲ和 ＡＯＤＶｊｒ结合 的路 由算 法 应 用在 ＺｉｇＢｅｅ路 由 中 ，在 ＺｉｇＢｅ
路 层 、网络 层 、运 输 层 和 应 用层 。网络 层 最 主要 功 能 就 是 路 由功 能 。 路 由 中分 ＲＮ＋和 ＲＮ一两 类节 点 ，ＲＮ＋执 行ＡＯＤ￣ ｒ算法 ，优 点是 数
而 找到一条从源地址 到 目的地 址的更优化 的路径就是路 由的关键 据传输的路径最优但不足的是节点太 过耗能 ；ＲＮ一执行ＴＲ算法 ，优
来 ，ＴＲ算法 的路 径 不 会是 最 优 ，但 可 以 节省 网络 中路 由的 开 销 和节 耗 、减 少 网 络 冗余 、延 长 网络 生 存 的 关 键所 在 。故 进 一 步 深入 研 究 和
点 的能量 损耗 。Ａ０Ｄｖｊｒ算法 的特 点是有路 由功能的节点都去进行 改 进 ＺＮＢｅ路 由 算 法 对 优 化 网络 性 能 具 有 重 要 研 究意 义 。
ｆｉ 【数 字 技 术
通信 技术
基于无线传感器网络的 ＺｉｇＢｅｅ路 由协议分析
朱 一 兰 李 红信 （兰州 大 学信 息科 学 与 工程 学 院 甘 肃 兰 州 ７３００００）
摘 要：无 线传感 器网络（ｗ ｉｒｅｌｅｓｓ ＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓ，Ｗ ＳＮ）是 一种 由散 布在监控 区域 内大量节能且 造价低廉 的小型线传 感器节点组成 的 网络，传感 器
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。
基于ZigBee协议的无线传感器网络系统的设计与实现
基于ZigBee协议的无线传感器网络系统的设计与实现随着科技的不断发展，越来越多的智能化设备被广泛应用于各个领域中，其中无线传感器网络技术就是其中一项十分重要的技术。
在众多的无线传感器网络协议中，ZigBee协议的应用越来越广泛。
本文将从设计与实现方面来探讨基于ZigBee协议的无线传感器网络系统的相关问题。
一、无线传感器网络系统的结构无线传感器网络系统由传感器节点、网关、中心控制器和用户终端组成。
其中传感器节点通过感知、采集环境信息，并将数据传输给网关。
网关将传感器节点的数据汇总处理后，上传至中心控制器，中心控制器再将信息返回至用户终端进行显示。
无线传感器网络中的传感器节点需要具备一定的处理能力、存储能力和通讯能力。
二、ZigBee协议的特点ZigBee是一种跨层、跨平台、低功耗、低速率、短距离、多节点网络协议。
其特点是具有高度的稳定性和可靠性，具有多级网络拓扑结构，且节点的电能消耗较小。
该协议的网络层采用星型结构或网状结构，传输层和应用层可以根据应用需求进行选择。
三、无线传感器网络系统的设计与实现在基于ZigBee协议的无线传感器网络系统中，需要设计各个模块的功能，并选择合适的硬件平台和软件支持。
在传感器节点的设计中，需要选择合适的传感器进行环境信息的感知，采用微控制器进行数据处理，并集成ZigBee无线通信模块进行信息传输。
在网关的设计中，需要选择小型化单板计算机进行信息处理和数据汇总，并集成ZigBee模块进行无线通信。
中心控制器可以采用微处理器或者通用计算机进行大量数据处理和分析，用户终端则可以通过互联网来实现在线监控。
四、无线传感器网络系统的应用基于ZigBee协议的无线传感器网络系统可以广泛应用于环境检测、工业自动化、医疗保健、家居智能化等领域中。
例如在环境检测中，可以用于对室内空气、水质等参数进行监测；在工业自动化领域中，可以用于对生产线上各个节点的温度、湿度等信息进行实时监测和控制；在医疗保健领域中，可以用于对病人的生命信号进行监测和远程医疗；在家居智能化领域中，可以用于自动控制温度、湿度、照明等设备，实现高效节能。
基于Zigbee协议的无线传感器网络节点的研制
一、CC2530芯片
CC2530是Chipcon公司推出的一款2.4GHz ZigBee/IEEE 802.15.4 RF System-on-Chip（SoC）芯片，它集成了高性能8051微控制器和可编程闪存，以 及其它一些硬件组件，使得其具有高性能、低功耗、小体积等特点。
二、ZigBee协议栈
ZigBee是一种低速、低功耗、近距离的无线通信协议，主要应用于智能家居、 工业自动化、健康医疗等领域。ZigBee协议栈是实现ZigBee通信的重要软件基础， 它包含了物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等层次，能够实现设备 的互联互通。
三、设计无线网络传感器节点
基于CC2530和ZigBee协议栈设计无线网络传感器节点，主要包括硬件设计和 软件设计两个部分。
在环境监测领域，无线传感器网络测量节点的设计需要满足以下需求： 1、低功耗：节点应采用低功耗器件，以满足长时间监测的要求。
2、可靠性：节点应具备一定的抗干扰能力，以确保监测数据的准确性。 3、可扩展性：节点应支持多种传感器接口，以便于扩展和升级。
4、低成本：节点应具有较低的成本，以满足大规模部署的要求。
总之，基于CC2530和ZigBee协议栈设计的无线网络传感器节点具有低功耗、 小体积、高性能等优点，适用于智能家居、工业自动化、健康医疗等领域。通过 硬件设计和软件设计的优化，可以提高节点的性能和使用可靠性，进一步拓宽其 应用范围。
随着环境监测领域的不断发展，无线传感器网络作为一种新型的监测技术， 越来越受到人们的。其中，基于ZigBee协议的无线传感器网络具有低功耗、低成 本、高可靠性等优点，因此在环境监测领域具有广泛的应用前景。本次演示将介 绍一种基于ZigBee协议的环境监测无线传感器网络测量节点的设计。
ZigBee无线传感器网络的研究与应用
3、医疗领域
在医疗领域，ZigBee无线传感器网络可以用于病人生命体征监测、医疗器械 管理等方面。例如，将传感器节点安装在病人体表或医疗器械上，实时监测病人 的生命体征数据或医疗器械的使用情况，并将数据通过ZigBee网络发送到医疗中 心，实现对病人和医疗器械的远程监控和管理。
四、案例分析
以智能家居为例，介绍ZigBee无线传感器网络的具体实现方案和优势。
二、技术原理
ZigBee无线传感器网络的技术原理包括以下两个方面：
1、数据传输
ZigBee采用直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）相结合的物理层传输 技术，具有较强的抗干扰能力和较好的稳定性。其数据传输速率较低，但能够满 足低功耗、低成本的要求。
2、网络构建
ZigBee无线传感器网络采用树状结构，由协调器、路由器和终端节点组成。 协调器负责网络的组建和维护，路由器负责节点的管理和路由，终端节点负责数 据的采集和发送。各节点之间采用无线方式进行通信，并通过码进行身份标识。
结论
本次演示介绍了无线传感器网络和ZigBee技术的特点、应用领域及未来研究 方向，并通过具体案例分析了其应用优势。随着物联网技术的不断发展，无线传 感器网络和ZigBee技术的未来研究方向和应用前景非常广阔。这些技术的广泛应 用将为智能社会发展带来重要的推动作用。
感谢观看
总之，ZigBee无线传感器网络作为一种低功耗、低成本、高可靠性的无线通 信技术，在未来的物联网领域中将会发挥越来越重要的作用。
参考内容
随着物联网技术的迅速发展，无线传感器网络和ZigBee技术在各个领域的应 用越来越广泛。本次演示将介绍无线传感器网络和ZigBee技术的特点、应用领域 及未来研究方向，并通过具体案例分析其应用优势。
基于ZigBee技术的无线传感器网络的研究与设计本科生毕业论文设计 精品
本科生毕业论文（设计）题目：基于ZigBee技术的无线传感器网络的研究与设计目录摘要： (IV)ABSTRACT (V)第一章绪论 (1)1.1 课题背景概述 (1)1.2 WSN简介 (2)1.2.1 WSN体系结构 (2)1.2.2 WSN的协议栈结构 (4)1.2.3 WSN特点及其关键问题 (6)1.2 几种常用的无线通信技术 (7)1.3.1 蓝牙技术 (7)1.3.2 红外技术 (7)1.3.3 ZigBee技术 (8)1.3.4 Wi-Fi技术 (8)1.3.5 RFID技术 (8)1.3.6 HomeRF技术 (9)1.3.7 UWB技术 (9)1.3.8 几种无线通信技术对比 (9)1.4 本文结构组织 (10)1.5 本章小结 (11)第二章 ZigBee/IEEE802.15.4技术标准 (12)2.1 ZigBee/IEEE802.15.4技术概述 (12)2.2 ZigBee技术特点 (12)2.3 ZigBee技术的体系结构 (13)2.4 ZigBee技术的网络配置 (15)2.4.1 两种功能设备 (15)2.4.2 三种节点类型 (15)2.4.3 三种拓扑结构 (16)2.4.4 两种工作模式 (17)2.5 ZigBee组网 (17)2.5.1 基本通信原语 (17)2.5.2 ZigBee网络的组网 (18)2.5.2.1 网络管理服务 (18)2.5.2.2 数据传输服务 (20)2.6 ZigBee 路由 (21)2.6.1路由协议 (21)2.6.2 路由过程 (22)2.7本章小结 (23)第三章基于ZigBee的无线传感器网络的硬件设计 (24)3.1 ZigBee的几种实现方案 (25)3.2 CC2430芯片介绍 (26)3.2.1 CC2430芯片概述 (26)3.2.2 CC2430引脚功能介绍 (29)3.2.3 CC2430的增强型8051内核 (31)3.2.4 CC2430的射频部分 (32)3.2.5 CC2430的其它外围设备 (34)3.2.5.1 直接存取（DMA）控制器 (34)3.2.5.2 MAC定时器 (35)3.2.5.3 模数转换器（ADC） (35)3.2.5.4 温度传感器 (36)3.3 节点的控制和显示电路 (36)3.3.1 控制电路 (37)3.3.2 状态显示电路 (38)3.4 节点的接口电路 (39)3.4.1 USART接口（串行通信接口） (40)3.4.2 JTAG接口 (40)3.5 节点实图 (41)3.6 本章小结 (41)第四章基于ZigBee2006协议栈的无线传感器网络的软件设计 (43)4.1 Z-Stack (43)4.1.1 Z-Stack软件架构 (43)4.1.1.1 系统初始化 (44)4.1.1.2 操作系统的执行 (44)4.1.2 Z-Stack项目中的文件目录 (49)4.2 Z-Stack开发软件 (51)4.2.1 IAR EW8051集成开发环境 (51)4.2.2 ZigBee2006协议栈 (52)4.2.3 SmartRF Flash Programmer软件 (54)4.2.4 ZigBee协议分析仪软件Packet Sniffer (55)4.3 Z-Stack开发的一些基本概念 (55)4.4 实验测试 (60)4.4.1 开关灯控制实验 (60)4.4.1.1 功能描述 (60)4.4.1.2 实验程序 (61)4.4.1.3 实验操作及其结果 (65)4.4.2 温度传输实验 (66)4.4.2.1 功能描述 (66)4.4.2.2 实验程序 (67)4.4.2.3 实验操作及其结果 (73)4.5 本章小结 (76)第五章总结与展望 (77)5.1 无线传感器网络的应用设想 (77)5.2 总结与展望 (78)5.2.1 本文总结 (78)5.2.2 展望 (78)参考文献 (79)附录 (80)致谢 (89)基于ZigBee技术的无线传感器网络的研究与设计作者：闫彦含指导老师：何自立摘要：无线传感器网络是涉及多学科、知识高度集中、在当今国际上备受关注的前沿热点和研究领域。
基于ZigBee技术无线传感器网络的研究的开题报告
基于ZigBee技术无线传感器网络的研究的开题报告1. 研究背景传感器网络是指由大量的分散节点组成的网络，每个节点都含有传感器设备，能够感知其周围的环境，并将感知到的信息通过无线传输方式传输到中心节点或其他节点。
传感器网络具有自组织、自适应、自修复等特点，因此在农业、能源、环境检测等领域具有广泛的应用前景。
ZigBee是一种低功耗、低速率的无线传感器网络协议，适用于短距离通信。
它使用IEEE 802.15.4标准制定了物理层和MAC层的规范，实现了数据链路层的标准化，支持多种拓扑结构，包括星型、树状型、网状型等。
2. 研究意义基于ZigBee技术的无线传感器网络具有以下优点：（1）低成本：由于ZigBee节点功耗低，可使用AA或AAA干电池供电，因此在节点数量较多的情况下，整个系统的成本较低。
（2）低能耗：ZigBee节点采用休眠等低功耗技术，可实现长时间的运行，并减少能源开销。
（3）灵活性：ZigBee规范支持多种拓扑结构，可以灵活地应用于不同的应用场景，且可实现节点的动态加入和离开。
基于ZigBee技术的无线传感器网络的研究，对于推动传感器网络技术的发展，进一步提高无线传感器网络的稳定性、可靠性和实时性等方面具有重要意义。
3. 研究内容与方法（1）研究目标：设计并实现基于ZigBee技术的无线传感器网络，并通过实验验证其在数据采集、数据传输和节点管理等方面的性能。
（2）研究内容：①学习ZigBee技术的协议规范和传感器网络的基础知识；②设计和搭建基于ZigBee技术的传感器网络平台；③实现数据采集、数据传输和节点管理等核心功能；④通过实验验证平台的性能，包括传输速率、可靠性、耗能等方面。
（3）研究方法：①文献调研：了解相关领域的研究现状和发展趋势；②系统设计：根据需求设计网络拓扑结构、节点选型、通信协议等；③硬件搭建：选择合适的硬件组件，完成传感器节点和网络平台的搭建；④软件开发：编写节点程序和控制中心程序，实现数据采集、数据传输和节点管理等功能；⑤实验验证：对实现的网络平台进行全面的测试和评估，获得平台的性能参数。
基于ZigBee的无线传感器网络路由研究与设计
无 线 通 信 技术 ，由于 其 拥 有 低 成 本 、低 功 耗 、低 复 杂
度 、网络 容量 大 、可 靠性 高 等特 点 ．在 实 际应用 中有 显 著 的优势嗍 。本 设计 主要 应用于擦 窗机 钢丝绳 安全性 能的
终 端节 点 可 以 由 Ｆ Ｄ设 备 也可 以 由 Ｒ Ｄ设 备 担 任 ，但 Ｆ Ｆ
若 新加 入 的节 点 为 Ｆ Ｄ节 点 ．并 且 为 其 的 第 Ｋ个 Ｆ
Ａ ＝ ｐ ｌ Ｃ ｖｄ ｘ ｋ １ ， ｋ Ｒ ｋ Ａ ＋ ＋ ￣（ ） （ 一 ） １ ≤ ｍ （） ５
～、一 ～～ 一～二 ：：≮』 ～ 、 … 一 、 一： ：二 一～＼ 一 ≥ ～一： 、＿ ～、 Ｉ 一 ／～
担任 。无 线 传感 器 网 络 中常用 的两 种路 由算 法 为 Ａ ． ＯＤ
Ｖｒ Ｃｕｔｒｔ ｅ算法 。 ｊ 和 ｌｓ —ｒ ｅ ｅ
１１ ＯＤ ｒ ． Ａ Ｖ＿算法
Ａ ｄｊ 算 法是 在 Ａ Ｄ Ａ — ｏ ｎ Ｄ ｍａ ｄＤｓａｃ ｏｖｒ Ｏ Ｖ（ ｄ ｈ ｃｏ — ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ
Ｖ ｃｏ ｕｉｇ 路 由算 法 的基 础 上 ，考 虑 无 线传 感 器 网 ｅｔｒ ｔ ） Ｒｏ ｎ 络 节 能 和应 用方 便 等 特点 进 行 的 改 进 ，简化 了 一 些 功
能 ，但是 其原 始功能 仍然 保持 。
作 者 简 介 ：吴 玉厚 （ ５ ～ ， 男 ，教 授 ，博 士 ，博 士研 究 生 １ ５） ９
（ｃ ｏ ｌ ｆ ａｉ ｎ ｅｈ ｎｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇＳ ｅｙ ｎ ｉｎｈ ｉｖｒｉ ，ｈ ｎ ａ ｇＬａｎｎ １０ ６ ，Ｃｈｎ ） Ｓｈ ｏ Ｔｒｆｃａ ｄＭ ｃ ａｉａ Ｅ ｇｎ ｅｉ ，ｈ ｎ ａ ｇＪ ｚｕ Ｕｎ ｅｓｙＳ ｅｙ ｎ ｉｏ ｉｇ １ １ ８ ｏ ｎ ａ ｔ ｉａ
基于ZIGBEE技术的无线传感器网络的研究和应用的开题报告
基于ZIGBEE技术的无线传感器网络的研究和应用的开题报告一、研究背景随着无线传感器网络技术的不断发展，其在环境监测、智能家居、物联网等领域得到了广泛的应用。
作为一种低功耗、低成本、自组织的无线传感器网络技术，ZIGBEE已经成为一个很受欢迎的选择。
据预计，未来ZIGBEE技术将继续在无线传感器网络领域发挥重要作用。
二、研究目的本研究旨在探究ZIGBEE技术在无线传感器网络中的应用，结合实际应用场景，研究其系统架构、通信协议、能耗控制以及数据处理等方面，并在此基础上设计和实现一个基于ZIGBEE技术的无线传感器网络系统。
三、研究内容1.无线传感器网络的概念和发展历程2.ZIGBEE技术的原理和特点3.ZIGBEE协议栈的组成和层次结构4.基于ZIGBEE技术的无线传感器网络系统架构设计5.能耗控制技术在无线传感器网络中的应用6.基于ZIGBEE传感器网络的数据采集与处理7.系统实现与测试四、研究方法本研究将采用文献调研、实验研究和系统仿真等方法。
通过对相关文献的综述和分析，探究ZIGBEE技术在无线传感器网络中的应用；采用实验研究方法进行硬件电路设计和软件编程实现；通过系统仿真验证系统的性能和可靠性。
五、预期成果1.完成关于ZIGBEE技术在无线传感器网络中的调研和分析2.设计和实现基于ZIGBEE技术的无线传感器网络系统3.测试系统的性能指标，包括通信距离、能耗、数据传输等4.论文撰写和发表六、研究意义本研究旨在探究和应用ZIGBEE技术在无线传感器网络领域，对于推动物联网技术的发展，提高无线传感器网络的性能和可靠性具有重要意义。
同时，也可为以后类似的相关研究提供参考。
基于ZigBee的无线传感器网络研究
基于ZigBee的无线传感器网络研究【摘要】本文结合传感器技术介绍了ZigBee协议的无线传感器网络系统的开发与应用，并给出了一个实际系统的软硬件设计方案，最后对该设计方案进行测试，给出测试结果，证明了该方案的可行性。
【关键词】ZigBee 无线传感器网络协议IEEE802.15.41引言随着网络和通信技术的发展，人们对无线通信的要求也越来越高。
短程、低速、廉价的无线通信技术整成为关注的焦点。
目前，一种新的无线通信技术引起了人们的关注，这就是所谓的ZigBee技术。
ZigBee技术p它弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，其成功的关键在于丰富而便捷的应用。
它依据IEEE802.15.4标准，在数千个小的传感器之间相互协调实现通信。
这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。
ZigBee技术的应用前景被非常看好。
ZigBee在未来的几年里将在工业控制、工业无线定位、家庭网络、汽车自动化、楼宇自动化、消费电子、医用设备控制等多个领域具有广泛的应用前景，特别是家庭自动化和工业控制，将成为今后ZigBee的主要应用领域。
3无线传感器网络的开发设计基于IEEE标准和ZigBee协议的无线传感器网络由STIM、ZigBee和NCAP 三部分组成，在IEEE的结构模型上用无线接口取代了有线的TII接口，通过在STIM和NCAP中嵌入ZigBee模块，采用ZigBee协议实现了STIM和NCAP之间的无线数据传输。
3.1系统硬件总体设计无线传感器节点执行数据采集、处理和通信等工作。
ZigBee技术将终端从器件上分成两类。
一类是全功能器件FFD，它拥有足够的存储空间来存放路由信息并且处理能力也相应增强，它承担了网络协调者的功能，可以同网络中的任何设备通信，可存在于任何拓扑结构中。
另一类是简化功能器件RFD，它内存较小，功耗低，不能作为网络协调者，只能与FFD通信，实现简单，多用于星型拓扑结构中。
基于ZigBee无线传感器网络的研究
和 漂移 。
３２ 自定位和 目标定位技术 ．
无 线传 感 器 网 络 的应 用 主 要是 信 息 检 测 、 目标 跟 踪 。 通 常 情况 下传 感 器 节 点所 采 集和 检 测 到 的信 息都 必须 包含 位 置信 息 ，否 则就 失去 了采集 的 意 义和 准确 性 。 由于 受到成 本 限制 、
器 的新 一 代 网络 ，它 能够 将 自然 的 的物 理 世界 与 技 术上 的信 息 型传 感 器 节 点组 成 ，分布 在监 测 区域 内 ，采 用无 线通 信 方 式构 等 都 要 求 网络 中节 点 的 时钟 要 保 持 同 步 。 通 常 用 时 间 同步 协 成 多跳 自组织 网络 。从 而 感知 、采 集 、处 理 网络 覆 盖 区域 内 的 议 技 术 来 完 成 节 点 间 的对 时 ，采 用 滤 波 技 术 来 抑 制 时钟 噪 声 信 息并 将 其发 送 给 终端 用 户 。无 线传 感 器 网络 由传 感器 节 点 、
应 用也 涉及 到 了生活 的各个 方面 。
传 感 器 网络 的组 网模 式 主要 有 扁平 网组 网模 式 、 层 次型 组 网模 式 、网状 网（ ｓ ） 式 、移 动 汇 聚模 式等 。 另 外还 有 其他 的 一 Ｍｅ ｈ模 些 关键 技 术 ，如Ｗ Ｓ Ｎ网络 时 间 同步 技术 、 自定 位技 术 、数 据 管 理 和信 息 融合技 术及 能量工 程技 术等 。
型化 ，高 智能 化 、 高 网络 化 的特 点 ，已经成 为获 取信 息 最 常用 决和 完 善 ，譬 如 采 用何 种 方式 来 进行 组 网就 是 在 确定 采 用 无 线
和 最 基 本 的技 术 。 无线传 感器 技 术 的迅 速 发展 日益成 熟 并且 其 传 感 器 网络 进 行 应用 系 统设 计 后 所面 临 的 首要 问题 。 目前 无 线
基于ZigBee的无线传感器网络定位算法的研究与设计
基于ZigBee的无线传感器网络定位算法的研究与设计基于ZigBee的无线传感器网络定位算法的研究与设计摘要：无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）的定位是该领域中的重要问题之一。
本文基于ZigBee的无线传感器网络定位算法进行了研究与设计。
首先介绍了无线传感器网络和ZigBee技术的基本原理和特点，然后分析了无线传感器网络定位的问题和挑战。
接着提出了一种基于ZigBee的多跳定位算法，详细描述了算法的设计思路和步骤。
最后通过实验对算法进行了验证，并进行了性能分析。
关键词：无线传感器网络；ZigBee；定位算法；多跳定位；性能分析1. 引言无线传感器网络是由大量分布式无线传感器节点组成的一个多功能、自组织、自配置的网络体系结构。
在农业、环境监测、智能交通等领域具有广泛的应用前景。
在无线传感器网络中，节点的位置信息对于网络的管理和应用非常重要。
因此，无线传感器网络的定位技术成为了研究的热点之一。
2. 无线传感器网络定位问题与挑战无线传感器网络定位问题主要包括测距误差、节点局部性和多路径传播等。
测距误差是由于测量设备、信号传输等因素引起的位置信息不准确的现象。
节点局部性是指节点只能通过与邻居节点通信，无法直接获取全局位置信息。
多路径传播是指信号在传播过程中受到障碍物和反射等因素的影响，导致位置信息产生偏差。
这些问题给无线传感器网络的定位带来了很大的挑战。
3. ZigBee技术及其应用ZigBee是一种低速、低功耗、低成本的无线通信技术，适合在无线传感器网络中应用。
它能够提供可靠的数据传输、灵活的网络组网和较低的能耗等优势。
目前，ZigBee技术已被广泛应用于智能家居、无线监控等领域。
4. 基于ZigBee的多跳定位算法设计为了解决上述无线传感器网络定位问题，本文提出了一种基于ZigBee的多跳定位算法。
该算法通过节点之间的多跳通信，利用邻居节点的位置信息来实现网络中节点位置的定位。
ZigBee无线传感器网络的应用研究
ZigBee无线传感器网络的应用研究ZigBee无线传感器网络是基于ZigBee无线通信协议而构建的无线传感器网络，具备短距离、低速率、低成本、低功耗等特点，广泛应用于无线数据采集与控制领域。
本文介绍ZigBee无线传感器网络的概念、特点以及无线数据采集与控制系统结构，并分析ZigBee无线传感器网络在各个领域的应用技术。
标签：ZigBee；无线传感器网络；无线数据采集；无线控制；应用1 ZigBee无线传感器网络的简介1.1 无线传感器网络无线传感器网络是由监测区内大量传感器节点组成，通过无线通信方式形成的网络系统，用于采集和处理监测区中被感知对象的信息，以无线通信方式发送给观察者。
它具有大规模、自组织、动态性等特点，应用于无线数据采集领域[1]。
1.2 ZigBeeZigBee定义了短距离、低数据传输速率的无线通信协议，为无线传感器网络提供相应通信标准。
它具有低功耗、低成本、低速率、高可靠性等特点，应用于短距离无线数据采集与控制系统，传输少量数据及控制信息[2]。
1.3 ZigBee无线传感器网络ZigBee无线传感器网络利用ZigBee协议构建无线传感器网络，实现无线数据采集以及控制。
ZigBee网络设备分为协调器、路由器和终端节点。
协调器负责无线网络建立，与上位机交互；路由器负责数据路由；终端节点负责采集传感器数据，发送至协调器及接收协调器发送的控制指令。
阅读大量文献，总结ZigBee 无线传感器网络实现无线数据采集与控制的基本系统框架，如图1。
其中，终端节点定时采集传感器数据，通过协调器建立的ZigBee网络，路由器进行数据路由，最终数据无线传送到协调器，协调器再将数据通过串口传输至PC机，或通过其它传输协议传送至手机等用户终端；同时，用户控制命令可由协调器经过ZigBee网络，最终发送至终端节点，操作控制节点，实现控制功能。
设计者可将图1作为ZigBee无线传感器网络数据采集与控制系统的设计基础，从而研究具体的应用功能。
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基于传感器应用的ZigBee路由算法研究
摘要：依据AODV理论，针对提高路由使用时间的需求和ZigBee的特点，对算法的路由发现过程进行了节能优化。
通过NS-2.29软件进行仿真分析，给出了基于AODVjr节能优化的算法实现和结果分析。
关键词：ZigBee；AODVjr；路由算法改进；传感器；仿真分析
0 引言
ZigBee技术采用了AODVjr（AODV Junior）算法。
AODVjr[2]（Adhoc OnDemand Distance Vector Routing，简称AODV[3]）具有AODV 的主要功能，更灵活、小巧，更适合嵌入式系统。
根据实际应用中路由的需求以及对供电问题的研究，给出一种注重节能、增加路由使用效率的路由算法，以延长生存时间为目标，有着重要的现实意义。
1 AODVjr算法
AODVjr路由算法保留了AODV的基本功能，但是移除了一些特性。
比如，消除了Hello消息且仅允许目的节点回复RREP分组。
AODVjr包括两个阶段——路由发现和数据转发。
路由发现阶段，源要找到目的节点，须广播RREQ（Route Request）分组，若目的节点存在活动条目，会回复源一个RREP（Route Reply）。
目的节点会根据选路原则选择最优的RREQ进行回复。
如图1中，源S节点发送RREQ到目的D节点，D会先响应第一个收到的RREQ分组，并回复RREP分组。
即图中路径S>2>D成
为S到D的最优路由。
假设此时节点2是网络转发的核心节点，它频繁地转发数据包，能量消耗很快，而其它到目的路径上的节点能量均很饱满。
除非节点2死亡，否则S到D的最优路由始终不变。
AODVjr 路由算法这种以最小跳数作为最优路由的度量标准，不可避免地让一些通信任务集中到某些节点上，这些节点从而成为“热点”（如图1的节点2）。
这些“热点”承担了较多的数据转发任务，对于网络稳定性有较大影响，当其能量耗尽时，会导致网络断路，继而引发节点广播RREQ分组，增加了数据传输时延，降低了网络性能。
因此，均衡网络中节点的能量消耗，在路由算法中综合考虑节点和路径的能量状态十分重要。
3 算法优化
首先，对路由发现过程进行操作。
由于开销值综合考虑了传输能量和节点剩余能量，所以优化算法保留了原有控制分组RREQ的大部分字段。
把RREQ分组的跳数字段修改为总传输能量和总电池开销两个字段（如图2），分别对应EP和MP。
EP用来记录路径上传输一个数据包的能量之和，MP用来记录路径上节点电池开销之和。
其次，降低路由修复的开销，采用备份路径的方式。
在目的节点增加RREQ缓存。
缓存机制使目的节点可以对比来自不同邻居节点的RREQ分组。
当收到第1个RREQ分组时，启动RREQ缓存计时器，其后一段时间缓存收到的所有RREQ。
当计时器超时，根据源IP 地址分组，比较组内RREQ携带的度量值，优先选择值最小的，保留次优RREQ分组（如图3-b）。
另外，根据EAAODV（Energyaware AODV）对节点剩余能量的划分，分为三个级别：正常（大于等于20%）、警告（介于10%与20%之间）和危险（小于10%）。
优化算法引入了“警告”能量水平的概念，减少低能量节点被频繁使用的可能。
节点判断自身能量水平不足初始值的20%，不参与选路过程（如图3-a，其中Eini表示节点初始能量）。
4 算法仿真
用NS-2.29软件仿真IEEE 802.15.4 MAC/PHY模型的ZigBee技术组网，无线电传播模型采用Two Ray Ground（两路传播模型）。
在一个500×500的方形仿真区域中，30个节点位置固定不移动。
信源采用的是CBR（恒定比特率），每秒钟产生4个UDP包，每个包长80字节。
在仿真的过程中，10 个信源在不同的时间依次发送数据包。
仿真时间为1 000s，仿真中设置的节点停留时间分别为100s、200s、300s、400s、500s、600s、700s、800s。
选AODVjr作为优化算法的比较对象，采用如下3个性能指标进行评估：发包成功率、端到端平均时延和剩余节点个数。
从图4可知，优化路由算法在发包成功率上略低于AODVjr，但仍维持在95.4%左右。
说明算法的优化方案没有影响成功发包率。
从图5可知，优化路由算法的端到端平均时延略高于AODVjr。
综合考虑节点剩余能量和传输需求能量，使优化算法选择跳数大但能量多的路由，避免能量低的节点过多参与数据转发，而把数据包发送到更远的节点，产生了更多的时延。
5 结语
由于ZigBee技术组网中每个节点电源是有限的，一旦部署到具体使用区域则维护和回收都有可能受到限制。
因此，节能有着重要意义。
对AODVjr算法进行优化，充分考虑节点电池的能量水平，提出优化方案并用仿真加以证明。
从仿真结果可以看出，优化路由算法在不明显增加网络传输时延的情况下，保证了数据包的发送成功率，使网络的能量消耗更加均衡，避免节点过度使用造成的网络分割，延长了网络的生存时间。
参考文献：
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