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

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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 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
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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。