ZigBee网络可扩展性及分簇路由协议的研究-计算机软件与理论专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 西安电子科技大学 学位论文创新性（或创新性）声明 秉承学校严谨的学分和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名： 日期 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（必威体育官网网址 的论文在解密后遵守此规定） 本学位论文属于必威体育官网网址，在 年解密后适用本授权书。 本人签名： 日期 导师签名： 日期 摘 要 ZigBee 技术是一种新兴的无线传感器网络通信技术，颇具发展潜力和研究价 值。理论上，ZigBee 具有网络容量大的优势。但是，由于硬件资源、信道竞争、 通信距离和协议栈复杂等因素的约束，ZigBee 网络容量一直制约着大规模、广覆 盖范围应用场景的部署。另外，ZigBee 路由采用基于泛洪机制的 AODV 算法。在 路由节点较多时，ZigBee 网络内路由开销比较大，导致网络规模可扩展性下降。 本文在研究 ZigBee 网络地址分配和路由算法的基础上，针对默认设置的 Z-Stack 协议栈网络规模受限问题，从硬件选型和 Z-Stack 协议栈参数分析影响网 络容量的因素：针对星状网络和网状网络，分别提出规模扩展性方案；针对两种 不同的网络应用场景，分别提出网络自定义拓扑方案。对于 AODV 路由算法导致 大量路由开销的问题，本文设计一种基于分簇混合路由协议 ZB-CMRP，簇内采用 Cluster-Tree 树状路由，簇间采用 AODV 网状路由，既能选择较优的数据传输路径， 又能够减少泛洪机制导致的路由开销。 最后，本文验证了基于 Z-Stack 网络规模可扩展性方案，实验结果表明可扩展 性方案，在网络容量、丢包率、建网时间、网络拓扑等网络性能较 Z-Stack 默认设 置具有较大改善。本文在 ZBOSS 开源协议栈上实现了 ZB-CMRP 路由协议。实验 结果表明 ZB-CMRP 同时具备 Cluster-Tree 树状路由协议和 AODV 协议的优点，网 络性能显著提高。 关键词：ZigBee 大规模网络 路由协议 可扩展 分簇 Abstract ZigBee technology is an emerging wireless sensor network communication technology with development potential and research value.Theoretically, one of the ZigBee’s advantages is large-capacity.However，due to the constraints of hardware resources, channel competition, communication distance and complex protocol stack,ZigBee network capacity has been a problem of restricting the deployment of large-scale,wide range application scene.In addition,ZigBee routing algorithm is based on AODV flooding mechanism.With too many routing nodes,the network routing overhead is relatively large,resulting in the decline of network scale scalability. Based on the study ZigBee network address assignment and routing algorithm,for the problem of default setting of the Z-Stack protocol stac