【摘要】：ZigBee技術(shù)是一項面向短距離、可靠傳輸?shù)臒o線通信技術(shù),它因具有低功耗、低成本、自組網(wǎng)等優(yōu)點,而被廣泛應(yīng)用到軍事、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)醫(yī)療等領(lǐng)域。目前隨著物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市的快速推廣和發(fā)展,對ZigBee技術(shù)的研究也不斷深入。但因硬件系統(tǒng)的復(fù)雜性,致使許多研究人員將改善網(wǎng)絡(luò)性能的重點放在了作為網(wǎng)絡(luò)層核心的路由技術(shù)上,對路由算法的改進研究已然成為近年來研究的一個熱點。本文基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn),對比闡述了ZigBee網(wǎng)絡(luò)各層的區(qū)別和聯(lián)系。研究了ZigBee網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點,針對于簇樹拓撲中常用的三種路由協(xié)議Cluster-Tree、AODVjr和ZBR進行研究。此后對NS2仿真平臺技術(shù)特點等進行闡述,并對常用的路由協(xié)議性能指標(biāo)進行了分析,為之后的優(yōu)化改進奠定了理論基礎(chǔ)。針對AODVjr算法中容易產(chǎn)生RREQ廣播風(fēng)暴的問題,引入了蟻群算法。通過改進路徑選擇策略和信息素的揮發(fā)機制,優(yōu)化了傳統(tǒng)蟻群算法。在AODVjr開始廣播前,先運行蟻群算法,得到最優(yōu)的路徑集合,從而限制了RREQ的發(fā)送范圍,減少了RREQ廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生。針對ZigBee路由中由于Cluster-Tree和AODVjr結(jié)合性不強,最終產(chǎn)生時延、節(jié)點存活率和能耗等問題。提出一種基于權(quán)值的分簇機制。在數(shù)據(jù)傳輸機制方面,為避免產(chǎn)生大量冗余的RREQ分組,規(guī)定只有簇首才能廣播RREQ報文,通過限制RREQ洪泛方向,避免大量冗余RREQ分組產(chǎn)生。在簇首輪換上,引入節(jié)點相似度概念,簇首在簇內(nèi)選擇與自己相似度大的鄰居節(jié)點擔(dān)當(dāng)替補簇首,從而盡可能的減小了網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)變化,避免重新分簇帶來的額外能耗。路由修復(fù)過程中,根據(jù)失效鏈路兩端節(jié)點關(guān)系選擇不同的路由修復(fù)策略。本文在每個算法章節(jié)的最后,都會基于NS2網(wǎng)絡(luò)仿真平臺對改進算法進行設(shè)計和實現(xiàn)。并從路由開銷、平均端到端時延、投遞率、節(jié)點存活率以及網(wǎng)絡(luò)剩余能量等維度與改進前的算法進行對比,從而驗證了新算法的優(yōu)越性。
【圖文】：

圖 2-1 ZigBee 協(xié)議規(guī)范體系結(jié)構(gòu)-1 ZigBee protocol specification a用層需向 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)層反映各類應(yīng)用保證傳輸安全性等。Ad Hoc 技術(shù)的按

圖 2-2 物理層結(jié)構(gòu)和接口igure 2-2 Physical layer structure and inter體訪問控制層（MAC 層）的任務(wù)是提供物理層與上層通信的接口，處理
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN92

【參考文獻】

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1 段鋒銳;石軍鋒;;一種基于ZigBee技術(shù)的溫室數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)[J];自動化與儀表;2015年10期

2 杜力凱;張靈;陳云華;;一種改進的ZigBee路由優(yōu)化算法[J];計算機科學(xué);2015年05期

3 王一棋;何麗莉;胡成全;高巖;祝章偉;;基于ZigBee和Internet的無線智能家居網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)[J];吉林大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版);2015年02期

4 劉國梅;謝曉廣;白首華;;基于煤礦安全監(jiān)測的ZigBee路由協(xié)議改進[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2015年01期

5 朱亮;王緒國;庾嘉平;毛歡歡;;基于ZigBee的醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)的設(shè)計與研究[J];微型機與應(yīng)用;2013年19期

6 張繼榮;張斌;;基于能量均衡的Zigbee增強型樹路由協(xié)議[J];西安郵電大學(xué)學(xué)報;2013年05期

7 陳寧;徐顯秋;;一種基于簇樹結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)最大生存期方法研究[J];四川理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年03期

8 徐艷;王茜;武劍;;ZigBee路由協(xié)議優(yōu)化仿真研究[J];計算機仿真;2013年06期

9 錢志鴻;朱爽;王雪;;基于分簇機制的ZigBee混合路由能量優(yōu)化算法[J];計算機學(xué)報;2013年03期

10 鄭寶周;李富強;吳莉莉;林愛英;鄭丹;郁會平;袁超;;基于ZigBee和GPRS技術(shù)的倉儲環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J];江西農(nóng)業(yè)學(xué)報;2013年03期

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1 劉丹;基于網(wǎng)絡(luò)層的低速無線個域網(wǎng)節(jié)能方法研究[D];吉林大學(xué);2010年

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1 孫建書;ZigBee網(wǎng)絡(luò)能耗優(yōu)化機制的研究與實現(xiàn)[D];北京郵電大學(xué);2015年

2 吳非;基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

3 馬海潮;ZigBee網(wǎng)絡(luò)可擴展性及分簇路由協(xié)議的研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

4 李妤薇;基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究與設(shè)計實現(xiàn)[D];南京郵電大學(xué);2014年

5 唐寅;基于ZigBee的傳統(tǒng)路由協(xié)議研究與優(yōu)化[D];湖北大學(xué);2013年

6 臧小東;Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的改進研究[D];南京郵電大學(xué);2013年

7 張?zhí)?基于分布式地址的ZigBee網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)及優(yōu)化研究[D];山東大學(xué);2012年

8 李歡;ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

9 楊晶晶;基于ZigBee的醫(yī)院室內(nèi)定位系統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)研究與實現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2011年

10 吳英杰;基于能量優(yōu)化的ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由算法仿真研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

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本文編號：2618888