z-wave协议的体系结构研究与路由优化 (1)

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1、代号10701学号1020421215分类号TP393.06密级公开题（中、英文）目Z-Wave协议的体系结构研究与路由优化StudyonArchitectureandOptimizingRouteofZ-WaveProtocol作者姓名肖丁指导教师姓名、职务权义宁副教授学科门类工学学科、专业计算机系统结构提交论文日期二○一三年一月西安电子科技大学学位论文独创性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，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

2、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

3、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。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要Z-Wave协议是智能家居领域的一种新协议，其特点是低成本、低功耗、高可靠性，已经有大量的基于Z-Wave的智能家居产品进入了家庭。但是在实际应用中，Z-Wave协议还存在着诸多问题，例如消息传输效率不高，节点负载能力弱，数据传输率低等。本文首先分析并研究了Z-Wave协议及其它物联网协议的体系结构，然后对Z-

4、Wave的路由层进行了优化，改进了其路由表更新的方法，降低了Z-Wave协议在消息传输时的延迟，改善了特定时间的网络拥堵问题。论文的主要工作是：1.分析了Z-Wave协议的体系结构，并把Z-Wave协议与ZigBee协议和Bluetooth协议的体系结构进行了比较分析。2.研究了Z-Wave协议的路由层，发现存在三个主要问题：（1）由于Z-Wave网络中存在移动节点，使得路由表并不能实时反映网络拓扑结构，因此传输数据时会造成延迟；（2）Z-Wave协议在查找节点时，使用简单的洪泛查找，造成一定时间的网络拥堵；（3）Z-Wave协

5、议在用户突发性使用大量设备时，采用默认最短路径传输。由于受控节点的负载能力有限，使得数据传输造成延迟。基于这些问题，本文加入动态更新Z-Wave协议路由表的方法，降低了Z-Wave协议洪泛查找节点时的网络占用率，加入了负载均衡机制缩短了短时间内数据传输的延迟。3.在OMNeT++平台下对改进后的路由协议进行了仿真，对其网络延迟和流量进行了分析。关键词：Z-Wave协议路由负载均衡OMNeT++仿真AbstractZ-Waveprotocolisaburgeoningnewprotocolinthefieldofsmarthome

6、,which ischaracterizedbyitslowcost,lowpowerandhighreliability.Currently,alarge amountofZ-Waveproductshavebeenintothousandsoffamilies.However,thereare stillmanyproblemsinpracticalapplicationbasedonZ-Waveprotocol.Forinstance, thelowefficiencyofmessagetransmission,thewe

7、akloadcapacityofthejunction,the loweffectivenessofdatatransmissionrateandsoon.Firstly,thearchitectureofZ-Waveprotocol,aswellasotheronesofInternetof Thingsprotocolsaresystematicallyanalyzedandstudied.Secondly,itfocusesonthe optimizationontheroutinglayerofZ-Waveprotoco

8、ltoimprovethemethodsfor updatingtheroutingtable,themessage-transmissionlatencyofZ-Waveprotocol,as wellasthenetworkcongestionproblem