Zigbee无线传感器网络是一种低速率短距离自组织网络。它通过终端传感器采集和检测环境数据,利用内部集成的微处理器,对数据进行处理,并通过多跳中继的无线通信网络发送至目的节点。Zigbee网络由于自身的低功耗、低速率、低成本、易操作等特点广泛应用于智能家居、工业控制等,被认为是当前国际上备受关注的、新兴前沿研究的热门技术。Zigbee传感网络通过无线方式传送数据,终端传感器多用于人不方便或不可达的地方,如自然灾害检测、危险区域远程测控等。因此网络的健壮性是衡量Zigbee网络的一个重要指标。本课题通过对Zigbee网络健壮性影响因素的分析,分别从路由算法、密钥管理、协调器备份三个角度进行研究与改进,以达到增强网络健壮性的目标。本文的主要工作内容包括以下三个方面：1)基于能耗均衡的低功耗自适应集簇分层型协议(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy, LEACH)算法优化。LEACH算法作为层次型路由的代表算法,通过随机选择簇头节点,将能量负载平均分配,延长网络生命周期。但LEACH算法是单纯随机选择,没有考虑节点的实际状况。本文引入簇平均能耗、节点位置、通信距离等影响因素,选择综合最优节点作为簇头,延长整个网络的生命周期。2)离网节点密钥管理机制改进。密钥作为Zigbee安全体系的核心部分,是研究者的主要研究方向。但目前对密钥前向安全的研究相对较少,Zigbee的密钥泄漏问题仍不受重视。本文针对离网节点的密钥管理漏洞,提出分级网络密钥更新机制和链路密钥反激活机制,有效防止密钥泄漏,增强网络的安全性。3)协调器冗余备份机制。异常节点的自我修复也是网络健壮性的重要方面。协调器是整个Zigbee网络的核心节点,一旦协调器出现异常,整个网络的通信将受到极大影响。本文通过提出一种具有备份协调器的协调器异常检测及切换机制,降低了协调器异常对整个网络的影响。将异常检测、节点掉网检测和休眠机制相结合,具有实现复杂度低、额外开销小的特点。