电子与通信工程.pdf

目录

中文摘要 I
Abstract II
第一章绪论 1
1.1研究课题概述 1
1.2研究的目的和意义 1
1.3研究现状 2
1.4论文组织结构 3
第二章ZigBee协议构架 4
2.1 ZigBee网络节点类型 4
2.2 ZigBee网络拓扑结构 4
2.3 ZigBee组网过程 6
2.4 IEEE 802.15.4和ZigBee技术概述 6
2.4.1物理层协议 8
2.4.2 MAC层协议 9
2.4.3 网络层协议 11
2.4.4 应用层 13
2.5本章小结 13
第三章ZigBee路由协议 14
3.1 ZigBee编址技术概述 14
3.1.1 树形编址 14
3.1.2 随机编址 15
3.2 Cluster-Tree路由算法 16
3.2.1Cluster-Tree算法基本原理 16
3.2.2 Cluster-Tree算法路由维护 17
3.2.3Cluster-Tree算法优缺点 18
3.3 AODV路由算法 18
3.3.1 AODV算法基本原理 18
3.3.2 AODV路由表 20
3.3.3 AODV算法中的控制分组 20
3.3.4 AODV算法缺点 22
3.4 AODVjr算法 22
3.4.1 AODVjr算法与AODV算法的区别 22
3.4.2 AODVjr算法的路由发现 23
3.4.3 AODVjr路由算法的路由维护和修复 23
3.5本章小结 24
第四章ZigBee路由算法的改进 25
4.1 几种节能路由算法概述 25
4.1.1 最小传输功率路由算法 25
4.1.2 最小电池消耗路由算法 26
4.1.3 最小最多电池消耗路由算法 26
4.2 Cluster-Tree+AODVjr路由算法 26
4.3 ZigBee路由算法的改进 27
4.3.1 确定路由控制分组的转发范围 28
4.3.2 确定RREQ控制分组广播方向 30
4.3.3 改进路由算法运行的流程 31
4.4 改进算法的仿真 33
4.5 本章小结 35
第五章 总结与展望 36
5.1 总结 36
5.2 展望 36
参考文献 37
致谢 39
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Contents
Chinse Abstract I
Abstract II
CHAPTER 1 Introduction 1
1.1 Summary of Stydy topic 1
1.2 Purpose and Significance of the Study 1
1.3 Research Situation 2
1.4 Organizational Structure of the Thesis 3
CHAPTER 2 ZigBee Protocol Architecture 4
2.1 ZigBee Network Structure 4
2.2 The Type of ZigBee Network Node 4
2.3 ZigBee Networking Process 6
2.4 IEEE802.15.4 and ZigBee Technology 6
2.4.1 The Physical Layer Protocol 8
2.4.2 The MAC Layer Protocol 9
2.4.3 The Network Layer Protocol 11
2.4.4 Application Layer 13
2.5 Summary 24
CHAPTER 3 ZigBee Routing Protocol 14
3.1 ZigBee Addressing Technology Overview 14
3.1.1 Distributed Addressing 14
3.1.2 Random Addressing 15
3.2 Cluster-Tree Routing Algorithm 16
3.2.1Cluster-Tree Algorithm Basic Principle 16
3.2.2 Cluster-Tree Routing Maintence 18
3.2.3The Advantage and Disadvantage of Cluster-Tree Routing Algorithm 18
3.3 AODV Routing Algorithm 18
3.3.1 AODV Algorithm Basic Principle 20
3.3.2 AODV Routing Table 20
3.3.3 The Control Group of AODV Algorithm 20
3.3.4 The Shortcoming of AODV Algorithm 22
3.4 AODVjr Algorithm 22
3.4.1 The Difference between AODVjr Algorithm with AODV Algorithm 22
3.4.2 Routing Discovery of AODVjr Algorithm 23
3.4.3 Routing Maintenance and Repair of AODVjr Algorithm 23
3.5 Summary 24
CHAPTER 4 The Improvement of ZigBee Routing Algorithm 25
4.1 Overview of several Energy Efficient Routing Algorithm 25
4.1.1 The Minimum Transmission Power Routing Algorithm 25
4.1.2 Minimum Battery Routing Algorithm 26
4.1.3 Most Minimum Battery Routing Algorithm 26
4.2 Cluster-Tree+AODVjr Routing Algorithm 26
4.3 The Improvement of ZigBee Routing Algorithm 27
4.3.1 Determine the Scope of the Routing Control Packet Forwarding 28
4.3.2 Determine the RREQ Packet Radio Direction 30
4.3.3 Running Process of the Improved Routing Algorithm 31
4.4 Improved Algorithm Simulation 33
4.5 Summary 35
CHAPTER 5 Summary and Scope 36
5.1 Summary 36
5.2 Scope 36
Reference 37
Acknowledgment 39
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中文摘要
随着如今的通信技术快速发展，无线通信网络逐渐发展成了人们生活中不可缺少的沟通和交流手段，无线通信技术给人们的生活带来了许多的方便。ZigBee是一种与蓝牙技术相似的技术，它是一种短距离的无线通信技术，现在在许多领域已经开始使用该技术，比如家庭自动化、环境监测、电信业务、健康监护、楼宇自动化等。ZigBee网络技术有以下一些特点：网络容量大、低功耗、时延短、低成本、安全可靠。
由于ZigBee技术是近几年才发展起来的，该技术还存在一些问题，本文主要针对ZigBee网路的能耗问题进行研究。本文首先介绍ZigBee技术的主要特点、网络拓扑结构、应用领域等，其次介绍标准中的物理层、MAC层、网络层和应用层的规范，然后介绍ZigBee协议中已经存在的路由算法：Cluster-tree路由算法和AODVjr算法。根据已经存在的这俩种算法，分析了他们存在的一些问题：一是Cluster-tree路由算法得延时较高，影响传输效率；二是AODVjr算法可以自发的进行路由发现，能耗较高；三是这两种算法都会导致靠近中心节点的一些传输节点过于频繁的传输信息，因而导致能量过快的消耗，造成了网络的部分瘫痪。
根据ZigBee网络中存在的这些问题，本文对ZigBee网络的路由算法进行改进，对路由算法进行能量优化并仿真分析。该算法主要在控制数据分组的传输路径和传输范围上进行改进，降低网络的能量消耗，达到ZigBee网络能量优化的目的。
在研究过程中，没有对改进算法进..