zigbee网络混合路由算法研究

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1、分类号TN929.5密级公开UDC621.3学位论文编号D-10617-308-(2016)-01128重庆邮电大学硕士学位论文中文题目ZigBee网络混合路由算法研究英文题目ResearchonHybridRoutingAlgorithminZigBeeNetwork学号S130101151姓名舒红学位类别工学硕士学科专业信息与通信工程指导教师唐宏教授完成日期2016年6月8日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要ZigBee网络节点发射功率受能量因素制约，节点间的通信覆盖范围通常较小。如何寻找中间节点转发数据分组，以实现源节

2、点与目的节点之间的有效通信，变得越来越重要。此外，由于ZigBee技术自身的特性，传统路由算法在ZigBee网络中的适应性较差。如何为ZigBee网络提供一个高效和可靠的路由算法是当前ZigBee网络研究的重点。本文主要对ZigBee网络路由发现过程进行研究，具体工作内容如下：1.针对节点静止场景下，ZBR(ZigBeeRouting,ZBR)路由算法在路由发现过程中存在路由开销大和能量消耗不均匀的问题，本文设计了一种基于分簇机制的能量均衡ZigBee网络路由算法。该算法先通过分析无线传感网络中分簇算法的特性，提出适用于Z

3、igBee网络的分簇改进策略。然后在此基础上引出邻簇序列的概念，并利用邻簇序列中包含的节点相对位置关系，来有效限制路由请求过程中RREQ(RouteREQuest,RREQ)消息的转发方向和范围。这样既可以减少网络中冗余RREQ消息个数，又能降低网络中分组碰撞的可能性。最后在选择路径时，综合考虑节点剩余能量和路径长度等因素，来选择一条合理有效的路径为下一步数据分组转发做准备。仿真结果表明，与原来的ZBR算法相比，该算法可以在一定程度上减少网络控制开销、提高网络分组投递率和剩余能量比例，并延长节点存活时间。2.针对节点移动场

4、景下ZBR路由算法性能下降的问题，本文设计了一种基于灰色关联的ZigBee网络混合路由算法。该算法通过将网络中节点剩余能量、剩余队列长度（负载情况）以及链路质量（节点间距离大小）等信息添加到路由请求消息RREQ中，来对ZBR路由算法的路由建立过程进行改进。由于灰色关联算法可以在多影响因子情况下选择最优目标，所以基于灰色关联的ZigBee网络混合路由算法可以选择一条综合最优的路径转发数据分组。仿真结果表明，相比于原ZBR路由算法，该算法不仅可以控制网络平均端到端时延，还可以有效提高分组投递率和减少路由发现频率。关键词：Zig

5、Bee，路由算法，分簇，节点能量，灰色关联I重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractSincethetransmissionpowerofnodesisconstrainedbytheenergyofnodesinZigBeenetwork,theeffectivecommunicationcoveragebetweennodesisusuallysmall.It’simportanttofindtheintermediatenodes,whichareusedtoforwarddatapackets,to

6、achieveeffectivecommunicationbetweensourcenodesanddestinationnodes.DuetothecharacteristicsofZigBeetechnology,theadaptabilityofthetraditionalroutingalgorithminZigBeenetworkisunfavorable.ProvidinganefficientandreliableroutingalgorithmforZigBeenetworkisthefocusoftheZ

7、igBeenetworkresearch.Inthisthesis,theprocessofroutediscoveryinZigBeenetworkismainlystudiedandthemainworkisasfollows:1.AimedattheproblemofexcessiveroutingoverheadandunbalancedenergyconsumptionintheroutediscoveryprocessoftheoriginalZBR(ZigBeeRouting,ZBR)routingalgor

8、ithminthestaticscene,anenergybalancedroutingalgorithm,whichisbasedontheclusteringmechanism,isdesigned.Firstly,thealgorithmcomesupwithanimprovedclusterin