zigbee路由算法研究
基于传感器应用的ZigBee路由算法研究
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。
基于Zigbee网络的路由算法研究
ｌ ——— 『————。ｆ 丢弃 据 ］ — 本数 帧
— — — — — — — ‘ ’ —
Ｎ —— ＿Ｊ ０ — — — —
Ｙｅ Ｓ
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。
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ZigBee的WSN路由研究与实验分析
无线传感器网络是一种特殊的Ad-Hoc网络，网络中节点密集，数量巨大且分布在十分广泛的区域。
目前，发展前景最为看好的是基于IEEE802.15.4标准的ZigBee无线网络。
无线传感器网络通常并不需要较高的传输带宽，但却需要较低的传输延时和极低的功率消耗，使用户能拥有较长的电池寿命和较多的器件阵列，而ZigBee的出现正好解决了这一问题。
ZigBee有着高通信效率、低复杂度、低功耗、低速率、低成本、高安全性以及全数字化等诸多优点。
这些优点使得ZigBee与无线传感器网络完美地结合在一起。
目前，基于ZigBee 技术的无线传感器网络的研究和开发已得到越来越多的关注。
ZigBee是一个由多到65 000个无线数传模块组成的无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信CDMA网或GSM网，每一个ZigBee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信。
不同的是，ZigBee网络主要为自动化控制数据传输而建立，每个ZigBee网络节点既可以与监控对象直接进行数据采集和监控，还可以自动中转其他网络节点传输的数据资料。
除此之外，每个ZigBee网络节点还可在自己信号覆盖的范围内，与多个不承担网络信息中转任务的孤立子节点无线连接。
ZigBee网络节点可支持31个传感器和受控设备，每个传感器与受控设备有8种不同的接口方式，用来采集、传输数字量和模拟量。
1 WSN路由基本算法ZigBee WSN中的节点大体可以分为两种类型：有路由容量的节点和没有路由容量的节点。
对于树簇拓扑的WSN来说，终端设备通常是RFD精简设备，因此没有路由容量;而路由器与协调器是由FFD全功能设备组成的，因此有路由容量。
树簇型拓扑的WSN中，通常采用树簇算法与AODVjr算法相结合的路由算法，其中树簇算法指的是消息沿着树型拓扑进行传输的算法，它是静态的，不需要存储路由表。
该算法适用于节点静止或者移动较少的场合。
ZigBee路由算法的研究与改进
ＫＥ ＹＷ ＯＲＤＳ Ｚ ｇ ｅ ，ｒ ｕ ｉｇａｇ ｒ ｈ ， ｃｕ ｔｒｔｅ ， ＡＯＤＶｊ， ｎ ｉｈ ｏ ａ ｌ ｉＢ ｅ ｏ ｔ ｌｏ ｉ ｍ ｎ ｔ ｌｓｅ －ｒｅ ｒ ｅｇ ｂ述
Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ技术 是 一种短 距 离、 复杂度 、 功耗 、 低 低 低
用 前景 。Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ协议规范使 用 了 Ｉ Ｅ ８ ２ １ ． Ｅ Ｅ ０ ． ５ ４定义
在 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ网络 层 中 ， 采用 分 布式 地址 分 配方案 来 分 配 网络地址 。该 方案 为每 一个 父设备 分配 一个有 限
的 网络地 址 段 ， 由父设 备 具 体分 配 一 个 网络 地址 给 再 它的每 个子 设备 ， 些 地址在 同一 个 网络 中是唯一 的 。 这 协 调节 点在 建 立 网络 以后使 用 １ ６位 的 １ ６进 制 数 Ｏ ０ ＸＯ ０作 为 自己的 网络 地 址 ， 由节 点 和终 端 节 点加 路 入 网络后 ， 用父设 备 给他分 配 的 １ 位 的短 地址来 通 使 ６ 信 。整 个 网络 的架构 由 ３个值 决 定 ， 别是 ： 分 网络 的最
大 深 度 （ ｍ） 每 个 父 设 备 最 多 拥 有 的 子 节 点 个 数 Ｌ ，
的物理 层 （ ＨＹ） Ｐ 和媒体介质 访 问层 （ ＭＡＣ ， 在此基 ）并
础上 定义 了 网络层 （ ＮＷＫ） 应用 层 （ Ｌ 架构 。网 和 ＡＰ ）
络 层 提供 的 功能 主要是 新建 一个 网络 、 点加 入 和离 节
ｏ ｉ ｉ ａ ｌ ｏ ｉ ｍ ，ｐ ｏ ｏ ｅ ｏ ｒ ｃ ｉｅ ｒ ｕ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｅｇ ｂ ｒ ｔ ｂ ｅ ａ ｄ ｎ ｉ ｈ ｏ ｏ ｅ ｎ ｎ ｌ ｚ ｓ ｔ ｅ ａ ｔ ａ ｒ ｎ ｌａ ｇ ｒｔ ｇ ｈ ｒ ｐ ｓ ｓ ａ ｃ ｒ ｅ ｔｖ ｏ ｔ ｔ ｏ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｎ ｉ ｈ ｏ ａ ｌ ｎ ｅｇ ｂ ｒ ｎ ｄ ，ａ ｄ ａ ａ ｙ ｅ ｈ ｃ ｕ ｌ
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路由协议算法的研究
１ １ ６ ０ ２ ８ ）
通过 对 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ中的 Ｃ ｌ ｕ ｓ ｔ ｅ ｒ — Ｔ ｒ ｅ ｅ算法以及 对 Ａ Ｏ Ｄ Ｖ ｊ ｒ中的路 由发 现进行研 究 ，在 Ｃ ｌ ｕ ｓ ｔ ｅ ｒ —Ｔ ｒ ｅ ｅ邻居表 的
基础上提 出捷径路 由，从该 节点周围的邻居 节点 中找 出可 以用 少量跳 数 即可到达 目的节 点。此后通过路 由代价 函数 ，
ＹＡＮＧ Ｌｕ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ ｌ １ ６ ０ ２ ８ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
种算法在某些条件下并不能有效地 降低能耗 ， 所 以应 合理地对路 由协议进 行改进 ， 从 而 达 到 理 想 的 网 络
性 能
图 １ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 路 由 协 议 工 作 过 程
两 者进 行结 合 ， 重新 组 合 出一 种基 于能 量 同时 又 回归 于Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ基本 协议 的新 协议 ： 寻找 捷 径路 由与 路 由代 价 函数 相结 合 的协议 。整体 修 改方案 如 图 ２所 示 。
计 算通过 Ｃ ｌ ｕ ｓ ｔ ｅ ｒ — Ｔ ｒ ｅ ｅ改进 算法 中找到节点路 径的能量使用代价 ，选择可靠性较 高的路 径 ，从 而可 以延 长 网络 生存 周
期 和 降低 能耗 。 最后 通 过 实例 ，验 证 了算 法 改进 的 可行 性 。 关键 词 Ｃ ｌ ｕ ｓ ｔ ｅ ｒ — ｔ ｒ ｅ ｅ ；捷 径 路 由 ；路 由代 价 函数
zigbee网络路由算法研究与优化
由分层协议, 利用分层策略找到最短路径, 降低能耗. 李志明[3]等人则引入了差分算法对最小生命周期求解, 使路由节点选择生命周期最长的簇进行通信. 王飞[4]则 通过 GA-PSO 算法通过对簇类节点优化而找到最优路 径. Li 和 Meng[5]等人提出对 RREQ 分组的泛洪进行控 制, 从而降低能耗. 高霞、徐海峰[6,7]等则提出将没有工 作的节点进行休眠来减少网络的能耗. 通过以上的这 些研究, 给本文研究提供了理论基础. 而本文则结合传
引用格式: 黄静,陈兰.ZigBee 网络路由算法研究与优化.计算机系统应用,2019,28(10):251–256. /1003-3254/7047.html
Research and Optimization of Routing Algorithm in ZigBee Network
① 基金项目: 国家自然科学基金 (51375459) Foundation item: National Natural Science Foundation of China (51375459) 收稿时间: 2019-02-25; 修改时间: 2019-03-15; 采用时间: 2019-03-25; csa 在线出版时间: 2019-10-15
HUANG Jing, CHEN Lan (School of Information Science and Technology, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China) Abstract: At present, ZBR algorithm is widely used in ZigBee network, but after research and analysis, the energy consumption of ZBR algorithm can be greatly reduced. Therefore, an improved hierarchical energy control algorithm is proposed in this study. The improved algorithm limits the spread range of RREQ packets by controlling the energy threshold of nodes, limits the depth of the network, discards unwanted RREQ packets and reduces them. The energy consumption of the network is compared with the original algorithm in terms of end-to-end delay, residual energy and packet delivery rate through NS-2 simulation experiments. The experimental results show that the improved algorithm can ensure the stability of the network transmission, reduce the delay and energy consumption, and maximize the network lifetime. Key words: ZigBee network; ZBR; routing algorithm; layered; NS-2; energy consumption optimization
基于ZigBee的集群机器人网络路由算法
基于ZigBee的集群机器人网络路由算法摘要：集群机器人系统中使用ZigBee网络技术可实现有效的通信，但树形组网可能使部分节点过早耗尽电池能量，所以使用ZigBee技术的机器人系统中，ZigBee网络的路由算法是研究的关键问题。
在重点研究了ZigBee协议网络层树型路由算法的基础上，提出了一种适用于机器人通信系统的路由算法（RACRS），改进算法中通过引入邻居表，考虑网络中的电池供电节点和持续供电节点，路由选择网络中的关键路径而尽量避开电池供电节点。
仿真结果表明改进算法能有效节省网络中电池供电机器人网络节点的能量消耗，增强集群机器人系统中ZigBee 网络的稳定性，最大化系统网络的生存时间。
关键词：集群机器人；无线传感器；ZigBee网络；通信协议Abstract：Cluster robotic system using ZigBee network technology can achieve an effective communication，but some nodes may use up all the energy because of heavy transmissions. So in robot system using ZigBee technology，the key issue of the research on its network layer is routing algorithm. This paper focuses on the research into such an issue an analyzes the tree. Based on the above analysis，an improved routing algorithm which suitable the robot communication system is proposed（Routing Algorithm of Cluster Robotic System，RACRS）. The algorithm introduce the neighbor table and consider the battery-powered nodes and continuous power node，selecting the critical path in the network routing try to avoid the battery-powered node. The simulation results show that the improved algorithm can effectively save the battery-powered robot node energy consumption and the lifetime of the whole network was maximized in this improved algorithm.Keywords：groups of robots；wireless sensor；ZigBee network；communications0 引言机器人技术作为信息技术和先进制造的典型代表和主要技术手段，已成为世界各国竞相发展的技术。
降低路由开销的ZigBee路由算法研究
中图分类号： ＴＰ３９３ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００９－ ３０４４（２００８）０６－ １１０４３－ ０６
Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ ｏｎ ＺｉｇＢｅｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ａｌｇｏｒ ｉｔｈｍ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｏｖｅｒ ｈｅａｄ
ＧＵＯ Ｚｈｕａｎｇ－ ｈｕｉ， ＨＵ Ｋｅ， ＷＡＮＧ Ｌｅｉ
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ＺｉｇＢｅｅ； ｒｏｕｔｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ； ｒｏｕｔｉｎｇ ｏｖｅｒｈｅａｄ
１ 引言
ＺｉｇＢｅｅ 技术是一种新兴的针对于无线传感器网络的短距离无线通信技术。它依据 ＩＥＥＥ８０２．１５．４ 标准， 在数千个微小的传感器 之间相互协调， 以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器， 由于这些传感器只需要很少的能量， 所以具有 非常高的通信效率。与蓝牙和 Ｗｉ－ Ｆｉ 相比， ＺｉｇＢｅｅ 具有数据传输速率低、功耗低、成本低， 复杂度低、时延短、网络容量大、工作频段 灵活等特点， 其技术特性决定它将是无线传感器网络最具潜力的选择， 具有广阔的应用前景［１］。
若目的节点 是当前节点 的后代， 那么从 到 的下一跳节点地址 可以表示为：
（ 式 １） （ 式 ２）（ ３）２．２ 路由建立过程
路由的建立过程分为以下两大步骤： 第一步， 广播 ＲＲＥＱ 分组， 建立反向路由： 节点 创 建 并 向 周 围 节 点 广 播 一 个 ＲＲＥＱ 分 组 ， 如 果 收 到 ＲＲＥＱ 的 节 点 是 一 个 ＲＮ－ 节 点 ， 它 就 按 照 Ｃｌｕｓｔｅｒ－ Ｔｒｅｅ 路 由 转 发 此 分 组； 如果收到 ＲＲＥＱ 的节点是一个 ＲＮ＋节点， 则在路由表中建立一个指向 ＲＲＥＱ 源节点的反向路由， 并继续广播此 ＲＲＥＱ 分组。 第二步， 回复 ＲＲＥＰ 分组， 建立正向路由： 经过一系列广播后， 一旦 ＲＲＥＱ 到达目的节点 （ ＲＮ＋） 或 者 目 的 节 点 （ ＲＮ－ 和 ＲＦＤ） 的 父 节 点 ， 此 节 点 就 向 ＲＲＥＱ 的 源 节 点 回 复 一个 ＲＲＥＰ 分组， ＲＲＥＰ 将沿着已建立的反向路由向源节点传输， 每个收到 ＲＲＥＰ 的节点建立到目的节点的正向路由并更新相应的 路由信息。 图 １ 给出了一个路由建立的例子。
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]
![毕业设计(论文)zigbee网络路由算法设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/61f2c93758f5f61fb636660d.png)
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树型路由算法的研究的开题报告
ZigBee树型路由算法的研究的开题报告一、选题背景随着物联网技术的迅速发展，越来越多的设备和系统需要实现智能化、无线化、互联互通。
而在实现物联网智能化的过程中，无线传感器网络 (Wireless Sensor Network, WSN) 作为信息采集和发布的最基础的技术框架，将会占有越来越重要的地位。
WSN 可以采用 ZigBee 标准实现无线传感器网络的组网，使其全面转向世界范围内的工业、农业和家居等领域。
ZigBee 是一种低功耗、近距离、低速率的无线网络协议，其树型路由算法可以实现低功耗和灵活的拓扑结构。
ZigBee 树型路由算法的主要思想是通过建立一个能够动态管理节点传输路由的树形网络来提高网络传输效率。
ZigBee 树型路由算法可用于小规模的无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)。
目前，与其他无线传感器网络协议相比，ZigBee 标准摆脱了许多限制，并得到了广泛的应用。
因此，本文的研究将重点探讨 ZigBee 树型路由算法的原理、工作机制、实现和优化策略，以提供基于 ZigBee 的无线传感器网络研究和应用的理论基础和技术支持。
二、研究目的和内容本文的研究目的是深入研究 ZigBee 树型路由算法的原理和工作机制，并探讨其在无线传感器网络中的应用。
主要内容如下：1. ZigBee 树型路由算法的基本原理和工作机制。
分析 ZigBee 树型路由算法的分层结构、路由表、网络层和信道访问等关键技术。
2. ZigBee 树型路由算法的实现。
利用实验测试平台完成 ZigBee 树型路由算法的实现，并对其进行性能测试和评估。
3. ZigBee 树型路由算法的优化策略。
分析 ZigBee 树型路由算法的瓶颈问题，提出相应的优化策略，为实现更好的网络效果提供理论基础和技术支持。
三、研究方法和技术路线本文采用理论分析和实验研究相结合的方法。
具体技术路线如下：1. 首先，进行 ZigBee 树型路由算法的理论分析。
数据传输延时的ZigBee网络混合路由算法研究与优化
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摘要
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注
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ZigBee地址分配算法及路由策略研究与改进的开题报告
ZigBee地址分配算法及路由策略研究与改进的开题报告一、选题背景及意义ZigBee技术是一种无线通信技术，被广泛用于家庭自动化、智能建筑、工业控制等领域。
ZigBee网络由大量的设备组成，这些设备需要被分配唯一的地址以实现互相之间的通信。
本论文将研究ZigBee地址分配算法及路由策略的问题，旨在提出一种有效的算法，用于更好地管理和传输ZigBee网络中的数据。
二、研究目标本论文的研究目标如下：1、分析ZigBee地址分配算法和路由策略的原理和优缺点；2、通过对现有算法的评估和分析，提出一种改进的算法；3、设计并实现改进的ZigBee地址分配算法，并对其进行性能测试；4、设计并实现改进的ZigBee路由策略，并对其进行性能测试；5、通过比较改进的算法和已有算法的实验结果，验证改进算法的有效性和优越性。
三、研究内容本论文将包括以下研究内容：1、ZigBee地址分配算法研究将分析现有的ZigBee地址分配算法，并比较其优缺点。
基于这些分析结果，提出一种改进的算法。
改进的算法将考虑如何更好地管理ZigBee网络的地址空间，避免地址冲突和浪费，并提高网络的可靠性和可扩展性。
2、ZigBee路由策略研究将分析现有的ZigBee路由策略，并比较其优缺点。
基于这些分析结果，提出一种改进的路由策略。
改进的路由策略将考虑如何更好地维护网络拓扑结构、保证数据传输的安全性和稳定性、以及提高网络的吞吐量。
3、实验设计与数据分析将设计实验评估改进算法的性能，并与现有算法进行比较。
实验数据将被收集并进行统计和分析，以评估改进算法的有效性和优越性。
四、预期结果本研究预期将提出一种改进的ZigBee地址分配算法和路由策略，可以有效地应用于ZigBee网络中的地址管理和数据传输，提高网络的性能和可靠性。
预期结果包括：1、改进的算法可以更好地管理ZigBee网络地址空间，避免地址冲突和浪费，并提高网络的可靠性和可扩展性。
2、改进的路由策略能够更好地维护网络拓扑结构、保证数据传输的安全性和稳定性、以及提高网络的吞吐量。
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毕业设计（论文）题目：zig bee路由算法研究（zigbee R outing algorithm research）姓名：王龙龙学号：0904010117指导教师：郝毫毫（副教授）专业：测控技术与仪器班级：测控01所在学院：电气信息学院年月目录摘要 (II)Abstract (III)第一章绪论.......................................................................................... (1)1.1 XXXX ............................................................................................. . (1)1.2 XXXX ............................................................................................... .. x 第二章 XXXX .. (x)2.1 XXXX .............................................................................................. (x)2.2 XXXX .............................................................................................. (x)2.3 XXXX .............................................................................................. (x)第三章 XXXX............................................................................................. ..x 3.1 XXXX .............................................................................................. (x)3.2 XXXX .............................................................................................. (x)第四章 XXXX (x)4.1 XXXX .............................................................................................. (x)4.2 XXXX .............................................................................................. (x)4.3 XXXX .............................................................................................. (x)总结 (x)致谢 (x)参考文献 (x)附录（可选项） (x)说明：目录中的标题只列出2级标题（如1.1, 2.3等），不要出现3级及以上标题（如2.1.2等）。
章节不宜划分过细，目录内容不宜超过一页。
摘要在传感器技术、网络技术、通信技术迅速发展下，无线传感器网络已经广泛运用与我们生活之中，而ZigBee是一种新型的低成本、低功耗、短距离的无线通信技术，专为低速率无线传感器网络而设计，因而用于各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
为了使zigBee技术构建的无线传感器网络能更好的适用于各种应用场景,要求网络的能量消耗越低越好,网络中的冗余越小越好,网络的生存时间越长越好。
如何降低网络的能量消耗,减小网络中的冗余,延长网络的生存时间,提高网络的性能是一个重要的研究课题本文介绍了ZigBee技术的发展概况、技术特点及应用，并与当前其他几种无线网络协议进行了比较。
概述了ZigBee各个层次、网络拓扑结构、ZigBee协议体系结构、网络地址分配机制。
分析和研究AODVjr算法、Cluster-Tree算法的思想工作机制以及它们的优缺点，指出不同的zigbee路由算法的适应环境。
突出了ZigBee在低速率、低功耗的无线传感器网络领域的应用优势。
关键字：ZigBee技术；AODvjr路由算法；Cluster-Tree算法AbstractWith the sensor,、network and communication technology rapid development, the wireless sensor network has been widely used in our life, and ZigBee is a new kind of low cost, low power consumption and short distance wireless communication technology, specially designed for low rate wireless sensor network (WSN), which is used in various electronic equipment for data transmission between the data and typical is cyclical, intermittent data and low response time data transmission applications.This paper introduces the general situation of ZigBee technology development, technical features and application, and with the current several wireless network protocols are compared. ZigBee is outlined at all levels, network topology structure, ZigBee protocol architecture, network address allocation mechanism. Analysis and research on Tree routing algorithm, the Cluster - Tree algorithm, ZBR algorithm algorithm thought working mechanism as well as their advantages and disadvantages, points out that different routing algorithm for zigbee to adapt to the environment. Highlighted in low rate, low power ZigBee wireless sensor network in the field of application.Keywords: ZigBee technology; AODvjr routing algorithm ; Cluster-Tree algorithm第一章绪论。
1.1课题背景无线通信无线通信技术按照其网络组织方式一般分为两类:一类是集中式控制的,即是有中心的。
这一类无线网络的运行一般要依赖于预先架设的网络基础设施。
典型的例子如:蜂窝移动通信系统要有基站和移动交换中心等基础设施的支持,在有接入点(AccessPoint)和有线骨干网模式下工作的无线局域网也属于这种类型。
但对于某些特殊场合来说,不可能有这种预先架设的固定设施可以利用。
比如,战场上对敌军兵力和装备的监控以及战场上的实时监视、目标定位、对森林环境检测和火灾报告和对洪水的监测等。
在这种情况下,就需要一种能够临时快速自动组网的移动通信技术。
这也就是另一类无线通信技术:AdHoc网络通信技术。
近年来,移动通信技术得到了飞速发展和普及。
蜂窝移动通信系统!无线局域网(IEEEso2.11)、蓝牙技术(Bluetooth)、家庭无线网(HomeRF),等移动通信新技术也纷纷涌现"这些技术的出现极大的方便了人们的生活,同时也推动了无线通信技术的发展。
随着微电子技术,计算技术和无线通信等技术的进步,后来又出现了无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)通信技术。
由于组网灵活,使用方便,目前无线传感器网络已经得到了国际学术界和工业界的广泛关注,并正在得到越来越广泛的应用。
线传感器网络技术迅猛发展在军事与民用方面的一些具体应用也取得了成功,由于其良好的应用性,使得无线传感器网络的前景一片光明。
无线传感器网络是由一组传感器节点通过无线介质连接构成的无线网络,它采用AdHoc方式配置大量微型的传感节点,通过节点的协同工作来采集和处理网络覆盖区域中的目标信息。
无线传感器网络在环境与军事监控,地震与气候预测、地下、深水以及外层空间探索等许多方面都具有广泛的应用前景。
可以说无线传感器网络是信息感知和采集的一场革命,是21世纪最重要的技术之一。
传统无线协议很难较好的适应无线传感器的低花费、低能量、高容错性等的要求,这种情况下,ZigBee协议应运而生"本文将在ZigBee协议方面展开研究,并实现ZigBee 的应用设计。
1.2ZigBee技术起源无线传感器网络节点要进行相互的数据交流就要有相应的无线网络协议（包括MAC 层、路由、网络层、应用层等），传统的无线协议很难适应无线传感器的低花费、低能量、高容错性等的要求，这种情况下，ZigBee协议联盟设计推出了ZigBee协议标准。
2002年，由英国Invensys公司、日本的三菱电器公司、美国的摩托罗拉公司以及荷兰的飞利浦公司等共同组织成立了ZigBee技术联盟，共同研究开发ZigBee技术。
ZigBee的基础是IEEE.802.15.4，但是IEEE.802.15.4仅制定MAC层和物理层标准，ZigBee联盟在此基础上扩展了IEEE.802.15.4协议标准，对其网络层协议和API进行了标准化。