ZigBee地址分配算法及路由策略研究与改进

发布时间：2017-09-17 22:04

  本文关键词：ZigBee地址分配算法及路由策略研究与改进

  更多相关文章： ZigBee 地址分配 路由算法 孤立点 邻居表

【摘要】：ZigBee是一种速率低、节能、成本低的面向可用产品及应用的无线个人局域网的全球标准,与蓝牙、Wi-Fi等其他无线个人局域网标准不同,ZigBee提供了低功率的无线树状和网状网络,可以支持成千个设备在网络中。虽然ZigBee技术目前已经比较成熟,但它的默认地址分配算法以及树路由算法仍存在改进的空间。为了下文介绍对ZigBee所做的改进做铺垫,本文先简单地介绍了ZigBee技术的框架和层次,ZigBee网络的拓扑与设备的种类,并介绍了当前的应用范围和与其他通信方式的比较,能够对ZigBee有一个初步的了解和认识。接着对它默认的地址分配机制和路由算法进行了研究,并说明了ZigBee的组网过程和产生孤立节点的原因以及它的树路由和AODVjr路由算法的优点和缺点。为解决前文提出的ZigBee的不足,论文提出了基于代理节点的ABAAM算法和基于邻居表的最短路径算法STR。ZigBee的分布式地址分配算法存在网络孤立点问题,当这种现象发生后而没有进一步的措施,论文针对这个问题提出了一种基于代理节点的地址分配机制ABAAM,在保持与原有协议兼容的基础上增加了一些格式和命令,使得当节点由于无法与邻居表中的潜在父节点关联时则选取其中一个作为代理节点,代理节点将分配网络空闲地址进行入网,因此降低了网络孤点。为改进路由效率,本文还提出一种与ABAAM兼容的基于邻居表的最短路径路由算法STR,通过遍历计算邻居表中到目的节点的路由跳数最少的邻居节点作为下一跳地址。理论分析得出STR可以减少ZTR的跳数。在NS2中的对ZTR、STR和AODV算法的仿真对比表明此算法是一种简单而且网络性能优异的路由算法。
【关键词】：ZigBee 地址分配 路由算法 孤立点 邻居表
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 引言9-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 本文的主要工作14
• 1.4 本文的组织结构14-16
• 第二章 ZigBee技术简介16-22
• 2.1 协议栈框架介绍16-17
• 2.2 设备类型与网络拓扑17-18
• 2.3 ZigBee网络的应用18-20
• 2.4 ZigBee与其他无线通信的比较20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第三章 ZigBee地址分配与路由算法研究22-30
• 3.1 地址分配机制22-24
• 3.1.1 网络参数22
• 3.1.2 分布式分配机制DAAM22-24
• 3.1.3 随机地址分配方式24
• 3.2 无线网络的常见路由算法24-26
• 3.2.1 路由算法的分类24-25
• 3.2.2 无线自组网络的路由算法25-26
• 3.2.3 无线传感器网路的路由算法26
• 3.3 ZigBee路由算法26-29
• 3.3.1 ZTR树路由算法26-28
• 3.3.2 AODVjr算法28-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第四章 基于代理节点的地址分配算法设计与实现30-50
• 4.1 ZigBee三种数据表与网络帧格式30-34
• 4.1.1 三种数据表30-31
• 4.1.2 帧格式31-34
• 4.2 ZigBee节点的组网过程34-35
• 4.3 网络孤立点产生原因35-36
• 4.4 空闲地址空间的公式推导36-37
• 4.5 基于代理节点的地址分配算法ABAAM37-41
• 4.5.1 ABAAM算法的设计思路37-38
• 4.5.2 ABAAM所需要的数据结构38-39
• 4.5.3 ABAAM算法的基本过程39-41
• 4.5.4 代理地址转换过程41
• 4.6 ABAAM算法的实现41-46
• 4.6.1 ZBOSS简介41-42
• 4.6.2 代码的修改42-46
• 4.7 节点通信实验46-48
• 4.7.1 实验环境设置46-48
• 4.7.2 结果及分析48
• 4.8 仿真及结果分析48-49
• 4.9 本章小结49-50
• 第五章 基于邻居表的最短路径算法设计与仿真50-61
• 5.1 ZigBee基本路由策略50
• 5.2 基于邻居表的最短路径算法思想50-52
• 5.3 STR算法的伪代码52-54
• 5.3.1 计算每层公共父节点52-53
• 5.3.2 计算下一跳地址53-54
• 5.4 基于邻居表的最短路径算法的理论分析54-55
• 5.5 STR算法与ABAAM的兼容性分析55
• 5.6 仿真结果及分析55-60
• 5.6.1 仿真参数设置56
• 5.6.2 结果与分析56-60
• 5.7 本章小结60-61
• 结束语61-63
• 参考文献63-67
• 发表文章67-68
• 致谢68

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本文编号：871615