（通信与信息系统专业论文）zigbee路由实现与通信性能测试研究.pdf

ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt og u a n g d o n gu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g y f o rt h ed e g r e eo fm a s t e ro f e n g i n e e r i n gs c i e n c e r e s e a r c ho fz i g b e er o u t in gr e a l i z a t i o n a n dc o m m u n i c a t i o np e r f o r m a n c et e s t m a s t e rc a n d i d a t e ：z e n gx i a o h u s u p e r v i s o r ：s e j i a n gy o n g p i n g j u n e2 0 1 2 s c h o o lo fi n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g g u a n g d o n gu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y g u a n g z h o u ，g u a n g d o n g ，p r c h i n a 5 10 0 0 6 32舢089 咖0洲2哪y 摘要 摘要 z i g b e e 技术是一种基于i e e e8 2 1 5 4 协议标准的短距离无线通信技术，它具有 低成本、低复杂度、低数据速率、低功耗和网络容量大等特点，能够广泛应用于家 庭网络、工业控制、医用设备控制、工业无线定位、消费电子、汽车自动化、楼宇 自动化等多个领域。z i g b e e 技术能够支持多种网络拓扑结构，具有强大的组网功能。 通过网络中的路由节点的接力方式传输，z i g b e e 技术可组成高路由深度和大规模网 络节点的自组织自愈合功能的无线通信网络。目前对z i g b e e 技术的研究主要集中在 各协议层的算法设计、协议栈的研发和应用前景的研究等方面，对具体z i g b e e 网络 的网络性能研究比较少。本文主要研究了z i g b e e 路由实现方式及测量分析z i g b e e 网络的通信性能，为具体z i g b e e 组网应用提供依据。 本文首先介绍了z i g b e e 技术的应用前景及其技术特点，简单介绍了其他常用的 短距离无线通信技术，分析了z i g b e e 技术的优势，并详细叙述了z i g b e e 物理层、 媒体访问控制层、网络层和应用层等协议框架的架构及功能。 其次，详细介绍了z i g b e e 网络节点功能、网络拓扑结构及网络组网过程，深入 研究了z i g b e e 网络树状路由算法( c l u s t e r - t r e e ) 、a o d v j r 算法、z i g b e e 多级路由算 法设计及其实现的详细过程。 接着，在实验室环境里构建一个z i g b e e 无线网络，测试该z i g b e e 网络的网络 路径容量、网络时延和网络丢包率等网络性能参数，并分析了其网络性能。 最后，构建一个多级路由的z i g b e e 温湿度监测系统网络，测量并分析该网络的 测量数据，为z i g b e e 无线温室监测系统网络与z i g b e e 无线楼宇火警预防监测系统 网络等更大规模的z i g b e e 的无线监测网络提供了参考依据，为具体z i g b e e 组网应 用提供了参考依据。 关键词：z i g b e e 技术；a d o v j r 算法；路由实现：丢包率；网络路径容量：网络时 延 广东工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t z i g b e et e c h n o l o g yi s ak i n do fs h o r t r a n g ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y b a s e do ni e e e8 2 15 4p r o t o c o ls t a n d a r d ，i th a sl o wc o s t ，l o wc o m p l e x i t y ，l o wd a t ar a t e ， l o wp o w e rc o n s u m p t i o na n dn e t w o r kc a p a c i t yc h a r a c t e r i s t i c s ，e t c t h o s ec a nb ew i d e l y u s e di nv a r i o u sf i e l d s ，s u c ha sh o m en e t w o r k ，i n d u s t r yc o n t r o l ，m e d i c a le q u i p m e n t c o n t r o l ，i n d u s t r i a lw i r e l e s sl o c a t i o n ，c o n s u m e re l e c t r o n i c sa n da u t o m o b i l ea u t o m a t i o n ， b u i l d i n ga u t o m a t i o n z i g b e et e c h n o l o g yc a ns u p p o r tm u l t i p l en e t w o r kt o p o l o g ys t r u c t u r e ， h a v i n gp o w e r f u ln e t w o r k i n gf u n c t i o n t h r o u g ht h er e l a ym o d et r a n s m i s s i o no ft h e n e t w o r kr o u t i n gn o d e ，z i g b e et e c h n o l o g yc a nf o r mh i g hr o u t i n gd e p t ha n dl a r g e s c a l e n e t w o r kn o d ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ，w h i c hh a s s e l f - o r g a n i z i n g a n d s e l f - h e a l i n gf u n c t i o n a tp r e s e n t ，r e s e a r c h e sa b o u tz i g b e et e c h n o l o g ym a i n l yf o c u so n t h e a l g o r i t h md e s i g n e d f o r p r o t o c o ll a y e r s ，t h ed e v e l o p m e n t o fp r o t o c o l s t a c k ， a p p l i c a t i o np r o s p e c t sa n ds oo n ，b u tr e s e a r c h e r sp a yl i t t l ea t t e n t i o nt ot h es p e c i f i cz i g b e e n e t w o r kp e r f o r m a n c es t u d y t h i sp a p e rm a i n l ys t u d i e st h ez i g b e er o u t i n gr e a l i z a t i o n m o d ea n dm e a s u r e ，a n a l y s e sz i g b e en e t w o r kp e r f o r m a n c e ，w h i c hp r o v i d e st h eb a s i sf o r t h es p e c i f i cz i g b e en e t w o r k i n ga p p l i c a t i o n s f i r s t , t h i sp a p e ri n t r o d u c e sz i g b e et e c h n o l o g ya p p l i c a t i o np r o s p e c ta n dt e c h n i c a l c h a r a c t e r i s t i c s ，s i m p l yi n t r o d u c e st h eo t h e rc o m m o ns h o r t r a n g ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y ，a n a l y z e st h ea d v a n t a g e so fz i g b e et e c h n o l o g y w h a t sm o r e ，t h ep a p e ra l s o d e s c r i b e st h ef r a m eo ft h ep r o t o c o ls t r u c t u r e sa n df u n c t i o n sd e t a i l e d l y ，s u c ha sz i g b e e p h y s i c a ll a y e r ，m e d i aa c c e s sc o n t r o ll a y e r ，n e t w o r kl a y e ra n dt h ea p p l i c a t i o nl a y e r ，e t c s e c o n d ，t h ep a p e ri n t r o d u c e sz i g b e en e t w o r k n o d ef u n c t i o n ，n e t w o r kt o p o l o g y s t r u c t u r ea n dn e t w o r kn e t w o r k i n gp r o c e s sd e t a i l e d l y ，t h o r o u g h l yr e s e a r c h e sz i g b e e n e t w o r kt r e er o u t i n ga l g o r i t h m ( c l u s t e r - t r e e ) ，a o d v j ra l g o r i t h m ，d e s i g no fz i g b e e m u l t i l e v e lr o u t i n ga l g o r i t h ma n dd e t a i l e dp r o c e s so fz i g b e em u l t i l e v e lr o u t i n ga l g o r i t h m r e a l i z a t i o na n dt h ed e t a i l e dp r o c e s so ft h er e a l i z a t i o no fz i g b e en e t w o r kr o u t i n g t h e n , c o n s t r u c t i n gaz i g b e ew i r e l e s sn e t w o r ki nt h el a b o r a t o r ye n v i r o n m e n tf o r t e s t i n gt h ez i g b e en e t w o r kp a t hc a p a c i t y ，n e t w o r kd e l a ya n dn e t w o r kp a c k e tl o s sr a t e a n do t h e rn e t w o r kp e r f o r m a n c ep a r a m e t e r s ，a n a l y z i n gt h en e t w o r kp e r f o r m a n c e a b s t r a c t f i n a l l y ，c o n s t r u c t i n gam u l t i l e v e lr o u t i n gz i g b e em o n i t o r i n gs y s t e mn e t w o r ko f t e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t y ，m e a s u r i n ga n da n a l y s i n gm e a s u r e dd a t a o ft h ez i g b e e n e t w o r k ，w h i c hn o to n l yp r o v i d e st h er e f e r e n c eb a s i sf o rm o r em a s sz i g b e ew i r e l e s s m o n i t o r i n gn e t w o r k ，s u c ha sz i g b e ew i r e l e s sg r e e n h o u s em o n i t o r i n gs y s t e mn e t w o r ka n d z i g b e ew i r e l e s sb u i l d i n gf i r ep r e v e n t i o nm o n i t o r i n gs y s t e mn e t w o r k ，b u ta l s op r o v i d e s t h er e f e r e n c eb a s i sf o rs p e c i f i cz i g b e en e t w o r k i n ga p p l i c a t i o n k e y w o r d s ：z i g b e et e c h n o l o g y ；a d o v j ra l g o r i t h m ；r o u t i n gr e a l i z a t i o np a c k e t ；l o s s r a t e ；n e t w o r kp a t hc a p a c i t y ；n e t w o r kd e l a y 1 1 1 广东工业大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i 目录i v c o n t e n t s v i 第一章绪论一1 1 1 课题研究的背景一l 1 2z i g b e e 技术国内外研究现状一2 1 3 本文的主要工作与结构安排3 1 4 本章小结4 第二章z i g b e e 技术概述5 2 1z i g b e e 技术特点及应用前景5 2 1 1z i g b e e 技术特点5 2 1 2z i g b e e 技术应用前景6 2 2z i g b e e 协议框架7 2 2 1 物理层9 2 2 2 媒体访问控制层( m a c ) ll 2 2 3z i g b e e 网络层18 2 2 4 z i g b e e 应用层19 2 3本章小结21 第三章z i g b e e 多级路由算法实现研究2 2 3 1 z i g b e e 网络概述2 2 3 1 1 z i g b e e 网络节点介绍2 2 3 1 2 z i g b e e 网络拓扑结构2 3 3 1 3 z i g b e e 网络组网过程2 5 3 2 z i g b e e 树状路由算法( c l u s t e r - t r e e ) 3 0 3 2 1 网络地址分配机制3 0 3 2 2z i g b e e 树状路由寻址。3 2 i v 目录 3 3 a o d v j r 路由算法3 2 3 4 z i g b e e 多级路由算法设计3 5 3 5 本章小结3 8 第四章多级路由的z i g b e e 网络性能测试研究3 9 4 1z i g b e e 网络性能参数测试方法3 9 4 1 1z i g b e e 网络路径容量测试方法3 9 4 1 2z i g b e e 网络时延测试方法4 2 4 1 3z i g b e e 网络丢包率测试方法4 5 4 2 硬件测试平台设计4 6 4 3 测试软件设计4 9 4 3 1 测试软件环境设计4 9 4 3 2z i g b e e 网络路径容量测量软件实现设计5 0 4 3 3z i g b e e 网络时延测量软件实现设计5 3 4 3 4z i g b e e 网络丢包率测量软件实现设计5 5 4 4 测试结果数据及分析5 7 4 5 多级路由的z i g b e e 温湿度监测系统。5 9 4 6 本章小结6 0 总结与展望。6 1 参考文献6 3 攻读硕士学位期间发表的论文一6 6 学位论文独创性声明6 7 蜀c 谢6 8 v 广东工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t c o n t e n t s 。i i c o n t e n t s v i c h a p t e r1 i n t r o d u c t i o n 1 1b a c k g r o u n do ft h es u b j e c t 1 1 2r e s e a r c hs i t u a t i o no fz i g b e et e c h n o l o g 2 1 3m a i nw o r ka n ds t r u c t u r ea r r a n g e m e n t 3 1 4b r i e fs u m m a r y 4 c h a p t e r2 o v e r v i e wo fz i g b e et e c h n o l o g y 2 1t e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c sa n da p p l i c a t i o np r o s p e c t so fz i g b e e 5 2 1 1t e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fz i g b e e 5 2 1 2a p p l i c a t i o np r o s p e c t so fz i g b e et e c h n o l o g y 6 2 2f r a m e w o r ko fz i g b e ep r o t o c o l 7 2 2 1p h y s i c a ll a y e r 9 2 2 2m e d i aa c c e s sc o n t r o ll a y e r 1 l 2 2 3z i g b e en e t w o r kl a y e r 18 2 2 4 z i g b e ea p p l i c a t i o nl a y e r 19 2 3b f i e fs u m m a r y 21 c h a p t e r 3z i g b e em u l t i l e v e lr o u t i n ga l g o r i t h mr e s e a r c h 2 2 3 1o v e r v i e wo fz i g b e en e t w o r k ：! ：1 3 1 1i n t r o d u c t i o no fz i g b e en e t w o r kn o d e 2 2 3 1 2 t o p o l o g ys t l l l c t l l r eo fz i g b e en e t w o r k 2 3 3 1 3 n e t w o r k i n gp r o c e s so fz i g b e en e t w o r k 2 5 3 2d i s t r i b u t i o nm e c h a n i s mo f n e t w o r ka d d r e s s ) 3 0 3 2 1a d d r e s s i n go fz i g b e ec u s t e r - t r e er o u t i n ga l g o r i t h m 3 0 3 2 2a o d v j rr o u t i n ga l g o r i t h m 3 2 3 3 a o d v j rr o u t i n ga l g o r i t h m 3 2 3 4 d e s i g no fz i g b e e m u l t i - l e v e lr o u t i n ga l g o r i t h m 3 5 3 5b r i e fs u m m a r y 3 8 c h a p t e r4m u l t i - l e v e lr o u t i n gz i g b e en e t w o r k p e r f o r m a n c et e s tr e s e a r c h 3 9 4 1t e s tm e t h o do fz i g b e en e t w o r kp e r f o r m a n c ep a r a m e t e r s 3 9 4 1 1t e s tm e t h o do fz i g b e en e t w o r kp a t hc a p a c i t y 3 9 v i 4 1 2t e s tm e t h o do fz i g b e en e t w o r kd e l a y 4 2 4 1 3t e s tm e t h o do fz i g b e en e t w o r kp a c k e tl o s sr a t e 4 5 4 2d e s i g no fh a r d w a r et e s tp l a t f o r i i l 4 6 4 3t e s ts o f t w a r ed e s i g n 。4 9 4 3 1e n v i r o n m e n to f t e s ts o f t w a r ed e s i g n 4 9 4 3 2s o f t w a r er e a l i z a t i o nd e s i g no fm e a s u r e m e n to fz i g b e en e t w o r kp a t h c a p a c i t y 5 0 4 3 3s o f t w a r er e a l i z a t i o nd e s i g no fm e a s u r e m e n to fz i g b e en e t w o r k d e l a y 5 3 4 3 4s o f t w a r er e a l i z a t i o nd e s i g no fm e a s u r e m e n to fz i g b e en e t w o r kp a c k e t l o s sr a t e 5 5 4 4t e s tr e s u l t sd a t aa n da n a l y s i s 5 7 4 5m u l t i l e v e lr o u t i n gz i g b e em o n i t o r i n gs y s t e mo ft e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t y 5 9 4 6b r i e fs u m m a r y 6 0 s u m m a r ya n dp r o s p e c t r e f e r e u c e t h ep u b l i s h e dp a p e r sd u r i n gm a s t e rp e r i o d 。6 6 d e c l a r a t i o n 6 7 a c k n o w l e d g e m e n t s v 。6 8 第一章绪论 1 1 课题研究的背景 第一章绪论 近年来，随着信息技术的飞跃性的发展，无线传感器网络( w s n ，w i r e l e s ss e n s o r n e t w o r k ) 在当前国际上备受关注并已经得到迅速发展。对无线传感器网络的研究与 开发是目前信息领域的一个热点，学术界和产业界非常看好它的学术价值和应用前 景。无线传感网络是由部署在监测区内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线 通信方式形成的一个自组织的多跳的网络系统。其网络中的各个传感器节点能够将 所检测到的有用信息，经过初步的数据处理后，通过相邻节点接力传送的方式传给 监控中心，完成相应的任务。无线传感器网络具有节点自动创建网络、通信能力有 限、拓扑结构动态的特点，其要求传感器器节点不仅具有无线通信、传感、处理数 据的能力，而且还要具有体积小、低成本、低功耗的特点。因此，一种新兴的低功 耗、低成本、低复杂度、低数据速率的近距离无线通信网络技术z i g b e e 技术应 需而生。 z i g b e e 是一种新兴的短距离、低速率无线通信网络技术，它是一种介于无线标 记技术和蓝牙之间的技术方案，主要用于近距离无线连接。它有自己的无线电标准， 在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要少许的能量，以 接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器节点传到另一个传感器节点，所以它 们的通信效率非常高。 z i g b e e 联盟正式成立于2 0 0 1 年8 月。2 0 0 2 年下半年，英国i n v e n s y s 公司、美 国m o t o r o l a 公司、日本m i t s u b i s h i 公司及荷兰p h i l i p s 半导体公司四大巨头共同宣布 加盟“z i g b e e 联盟 ，研发下一代无线通信技术标准z i g b e e 技术。到目前为止， 除了i n v e n s y s 、e m b e r 、m i t s u b i s h i 、t i ( 德州仪器) 、f r e e s c a l e ( 飞思卡尔) 、m o t o r o l a 和p h i l i p s 等国际知名的大公司外，该联盟已有2 0 0 多家成员企业，并在迅速发展壮 大。z i g b e e 技术在z i g b e e 联盟和i e e e8 0 2 1 5 4 的推动下，结合其他无线通信技术， 可以实现无所不在的无线通信网络。z i g b e e 技术弥补了低功耗、低速率和低成本无 线通信应用市场的空缺，其成功的关键在于丰富而且便捷的应用，而不是z i g b e e 技术的本身。随着z i g b e e 技术的各个版本协议的公布，更多的精力和科学研发力量 广东工业大学硕士学位论文 将转到z i g b e e 技术的应用设计及实现、互联互通测试和市场推广等方面。 1 2z i g b e e 技术国内外研究现状 z i g b e e 技术是一种具有成本低、功耗低、低复杂度、体积小和传输数据速率低 的新型短距离无线通信技术。2 0 0 1 年8 月，为了推动z i g b e e 技术的发展，c h i p c o n 公司、f r e e s c a l e 、e m b e r 、h o n e y w l l 、p h i l a d d r s 和s a n s u n g 等公司成立了z i g b e e 联 盟。目前z i g b e e 技术联盟已发展到1 5 0 多家公司和标准化组织，其中涵盖了i p 服 务提供商、半导体生产商、消费类电子厂商及o e m 商等【l l 。2 0 0 3 年1 1 月，i e e e 正式发布了z i g b e e 技术媒体访问控制( m a c ) 层和物理层p h y 所采用的标准协议 i e e e 8 0 2 1 5 4 协议标准，该协议标准作为z i g b e e 技术的物理层和媒体访问控制 层的标准协议。2 0 0 4 年1 2 月，z i g b e e 联盟正式发布了z i g b e e 2 0 0 4 标准，进一步加 快了z i g b e e 技术的实际应用的进程。 2 0 0 3 年1 2 月，c h i p c o n 公司推出了业界第一款z i g b e e 收发器c c 2 4 2 0 ，随后微 芯和a t m e l 等各大半导体公司陆续推出了多款不同的z i g b e e 收发芯片，并在 z i g b e e 技术芯片市场上取得不错的成绩。2 0 0 4 年1 2 月，c h i p c o n 公司成功推出了 一款内部集成增强型8 0 5 1 内核和z i g b e e 收发器c c 2 4 2 0 的c c 2 4 3 0 无线单片机， 该单片机是业界内第一款i e e e 8 0 2 1 5 4 z i g b e e 片上系统( s o c ) 解决方案。2 0 0 5 年 1 2 月，c h i p e o n 公司再推出了具有定位功能的z i g b e e i e e e8 0 2 1 5 4 片上系统( s o c ) 解决方案一c c 2 4 3 1 无线单片机【2 l 。2 0 0 6 年2 月，t i 公司收购了c h i p c o n 公司。之后 t i 公司在c h i p c o n 公司已发布的多款z i g b e e 芯片的性能基础上进行不断改进，陆 续开发出了多款针对具体应用的开发系统，并于2 0 0 6 年1 0 月把其自身的m s p 4 3 0 单片机处理器运用于控制z i g b e e 收发器，而且在2 0 0 7 年5 月又推出了整套的 c c 2 4 2 0 + m s p 4 3 0z i g b e e i e e e 8 0 2 15 4d e v e l o p m e n tk i t 开发包。另外，t l 公司在 2 0 0 8 年2 月推出了第二代z i g b e e i e e e 8 0 2 1 5 4 收发器c c 2 5 2 0 ；2 0 0 8 年4 月，推出 了z i g b e e 协处理器c c 2 4 8 0 ：2 0 0 8 年6 月，推出了2 4 g h z 放大芯片c c 2 5 9 1 。除了 t i 公司外，2 0 0 6 年起有多家z i g b e e 芯片厂商推出了新一代的z i g b e e 射频芯片，同 时将单片机和射频芯片整合在一起s o c 也成为行业的一种趋势。z i g b e e 芯片现已相 对普及，有三十多家公司于2 0 0 5 年9 月的z i g b e e 展览会上展示了最新产品。事实 上，e m b e r 现已把产品付运到客户开发的产品已达上百种。 z i g b e e 在国内的研究起步比较晚，z i g b e e 核心技术一直被国外厂商所拥有。但 2 第一章绪论 国内的许多高校也掀起了z i g b e e 短距离无线技术的研究热潮。清华大学、浙江大学、 中国科技大学、北京邮电大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学、东南大学、东北 大学、上海交通大学、广东工业大学和西北工业大学等单位纷纷开展了有关z i g b e e 技术的基础与相关应用研究工作。国内也有不少科技企业参与z i g b e e 的相关应用研 究并取得不错的成果。2 0 0 6 年6 月，华为技术有限公司升级为z i g b e e 技术联盟促 进者，并以电信应用规范任务小组( t e l e c o m a p p l i c a t i o np r o f i l et a s kg r o u p ) 成员的 身份讨论与制定电信应用规范。2 0 0 8 年1 2 月，吉林市的曼博科技等9 家科技公司 在z i g b e e 联盟独家授权下达成了在吉林高新区共同建设z i g b e e 产业园区的协议。 除此之外，还有一些中国科技公司，如成都无线龙公司、深圳飞比科技有限公司、 北京赫立讯公司、深圳金图旭昂公司、上海顺舟网络公司、沈阳自动化研究所、广 州瀚润计算机信息科技有限公司等也进行了z i g b e e 技术的相关研发，其主要是与其 它z i g b e e 软硬件厂商合作开发一些基于z i g b e e 的应用和解决方案。 目前，经过科研机构、高校和科技公司等多方的共同努力，z i g b e e 技术在国内 应用非常广泛，很多不同的领域在使用z i g b e e 技术。在智能家居领域，z i g b e e 模 块可安装在空调系统、热水器系统、电视、门禁系统、遥控器、灯泡开关等家电产 品中。例如，消费者在家中的门和窗上都安装z i g b e e 网络，当有人闯入时，z i g b e e 可以控制室内摄像装置，这些数据再通过i n t e m e t 或w l a n 网络反馈给主人，从而 实现报警。在建筑智能化领域，通过建立完备的z i g b e e 网络，可以智能控制楼宇灯 光系统的灯光的强弱，从而实现楼字节能的目的。除外，z i g b e e 网络系统还可以对 楼宇的气体的感应与监测，对楼宇火灾的预警作用，减少楼宇的火灾事故发生。在 医疗领域，通过z i g b e e 网络系统可以2 4 小时监控患者的体温、血压和脉搏等信息 并能够把这些信息反馈给医院，从而减少护士医生的工作量并能够有效地帮助医生 及时、准确的做出诊断，有益于患者的康复治疗【3 】。在矿山安全领域，可以通过z i g b e e 网络系统来监测矿井下环境的瓦斯浓度、一氧化碳浓度、空气湿度等数据并及时上 传这些数据到安全控制室。根据这些数据，工作人员可以定量、定性的对矿井的安 全状况做出科学的评估，减少矿山安全事故发生的数次。 1 3 本文的主要工作与结构安排 本文全面深入地对z i g b e e 技术做了研究分析，重点对z i g b e e 网络的组网过程 及路由算法实现过程，深入研究z i g b e e 技术的网络性能参数，确定其测量方法并实 3 广东t - - 业大学硕士学位论文 测出参数值。根据测试z i g b e e 通信网络性能指标的实验数据，分析网络性能特性， 为具体z i g b e e 组网应用提供依据。 论文结构如下： 第1 章绪论。简要介绍了本课题研究的背景，重点介绍了z i g b e e 技术的国内 外研究现状，最后给出本文的研究结构。 第2 章z i g b e e 技术概述。主要对z i g b e e 技术的概述，首先概括介绍了z i g b e e 技术的特点及其应用前景；然后描述了z i g b e e 协议框架，并对协议框架每一层的架 构及功能做出了详细叙述。 第3 章z i g b e e 路由算法实现研究。详细介绍z i g b e e 网络节点功能、网络拓扑 结构及网络组网过程，深入研究z i g b e e 网络树状路由算法( c l u s t e r - t r e e ) 、a o d v j r 算法、z i g b e e 多级路由算法设计及其实现的详细过程。 第4 章多级路由的z i g b e e 网络性能测试研究。主要研究了z i g b e e 网络路径容 量、网络时延和网络丢包率的网络性能参数，并确定其测试的方法。此外，还简单 地介绍了z i g b e e 硬件测试平台的设计及测试软件设计，详细地阐述了z i g b e e 网络 路径容量、网络时延和网络丢包率的网络性能参数的测试软件设计与实现。并且在 实验室环境里构建一个小型z i g b e e 无线网络，测试了该z i g b e e 网络的网络路径容 量、网络时延和网络丢包率等网络性能参数并，分析了其网络性能。最后，构建一 个多级路由的z i g b e e 温湿度监测系统网络，测量并分析该网络的测量数据，为 z i g b e e 无线温室监测系统网络与z i g b e e 无线楼宇火警预防监测系统网络等更大规 模的z i g b e e 的无线监测网络提供了参考依据，为具体z i g b e e 组网应用提供了参考 依据。 第5 章总结与展望。总结了本文所做的研究工作，并在该基础上提出了课题的 进一步要研究的内容。 1 4 本章小结 在本章中，首先讨论了课题研究的背景和研