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物联网是一种可以实现全IP覆盖，无所不在的网络。物联网不仅仅由一种或几种技术组成，它包含了大量的通信技术。ZigBee技术由于自身的低功耗、低成本、大容量等优势，被业界默认为物联网中解决无线个域网部分的关键技术，被广泛应用于智能家居、智能医疗、工业自动化等各个领域。如今，能量资源的消耗已经成为全球关注的问题，而ZigBee技术的核心优势就是低功耗。虽然ZigBee技术自身采取了很多降低能量消耗的方法，但通过学者的研究成果显示，ZigBee技术在能量消耗部分仍有很大的改进空间。ZigBee的网络层是ZigBee协议的核心层次，但ZigBee网络层的研究才刚刚开始，网络层的标准也一直处于不断的修改和完善之中。因此，大量学者开始对ZigBee网络层路由和能量优化展开研究，为物联网的应用和发展奠定了良好的理论基础。本文在对ZigBee技术协议框架进行分析的基础上，重点对ZigBee网络层进行了研究，包括ZigBee技术的组网过程、网络特性以及路由机制等。本文通过研究发现，ZigBee技术虽然采用AODVjr和Cluster-Tree相结合的混合路由算法，但没有充分发挥AODVjr和Cluster-Tree路由算法二者的优势，也没有规定相应的参数和设计方法，且路由发现过程将产生大量冗余的路由控制分组。因此，本文提出一种基于分簇机制的ZigBee混合路由能量优化算法，减少了网络中的冗余分组，降低了网络的能量消耗，延长了网络的生命周期。本文的创新工作主要有以下几部分：对ZigBee技术的路由机制进行了深入研究，包括分布式地址分配方式、网络路由算法、整体路由过程等。分析了现如今ZigBee网络路由的研究现状以及厄待解决的问题，提出一种基于分簇机制的ZigBee混合路由能量优化算法，该算法将ZigBee网络划分为若干个逻辑簇，通过分簇方式来结合AODVjr和Cluster-Tree路由算法的优势，逻辑簇之间采用AODVjr路由算法，逻辑簇内采用Cluster-Tree路由算法；提出通过计算目的节点的父节点地址的方法，减少不必要的路由发现过程，避免了网络中RREQ分组的泛洪，从而降低了能量消耗；提出使用备用节点替代簇首法，避免簇首的过度能量消耗而成为失效节点，以保证网络的稳定性，延长了网络的生命周期。最后，通过对NS2仿真软件工作原理和仿真过程进行深入研究，在IEEE802.15.4物理层和媒体接入控制层模块的基础上，完成了ZigBee网络路由在NS2中仿真平台的搭建过程；通过编写OTcl脚本文件，对实验场景进行了设置，并对CLZBR改进路由算法和ZigBee混合路由算法进行了动态模拟仿真实验和数据分析，将CLZBR路由算法和ZigBee混合路由算法在分组投递率、路由开销百分比、平均网络延迟、网络剩余能量百分比等方面进行了性能比较和分析。