基于无线路由的无线传感器网络研究文献综述

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1、基于无线路由的无线传感器网络研究前言无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）就是由部署在监测区域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多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。着微机电系统（Micro-Electro-MechanismSystem，MEMS）、片上系统（SOC，SystemonChip）、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育出无线传感器网络（WirelessSensorNetworks，WSN），并以其低功耗

2、、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络就是由部署在监测区域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多跳自组织网络。现今很多监控系统的采集端及集中处理采用了无线路由组织方式。同时大量私有路由协议产生，例如AODV、LEACH、DYMO、HiLOW、GPSR等。但是这些协议很多应用于特定应用环境，没能形成统一标准。主题本文研究基于Zigbee标准和基于IPv6/6Lowpan标准的无线传感器网络相关协议及成型算法。1.Zigbee技术ZigBee是一组基于IEEE802．15．4无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术。基于ISO/O

3、SI模型，ZigBee协议栈分为应用层(APL)、网络层(NWK)、数据链路层(MAC)和物理层(PHL)。IEEE802．15．4标准定义了物理层和介质接入控制子层的协议标准，ZigBee联盟提供了网络层和应用层框架的定义。一个ZigBee网络最多可容纳65535个节点。ZigBee网络包含3种类型的节点［2］:协调器ZC、路由器ZR、终端设备ZED。根据功能分，ZigBee无线网络设备又可以分为全功能设备(FFD)和精简功能设备(RFD)。FFD支持标准定义的所有功能和特性;RFD功能简洁，存储器容量要求最少。FFD，终端设备为RFD。ZigBee通信协议有2种地址模式［3］:64位长地址

4、(MAC地址)和16位短地址(网络地址)。64位长地址由IEEE组织统一分配，用于唯一标识ZigBee设备，16位短地址用于本地网络的设备标识，以便于节省网络资源。ZigBee技术具有强大的组网能力，可以形成星形、树簇形、网状网络［4］，如图1所示。星形网络由一个协调器节点和多个从节点构成，是一个单跳网络。该网络结构简单，易于实现，减少了数据的传输时延。树簇网络由协调器和多个星形网络连接构成，属于多跳网络。树簇形网络使得不在协调器覆盖范内的节点也可以加入到网络中，扩展了网络的范围，但随着网络覆盖范围的扩大，网络的传输时延也随之增加，限制了网络的稳定性。网状网络在树簇形网络的基础上实现，节点之间

5、的数据传输可以通过多跳传输完成。网络拓扑结构具备自组织和自愈功能，可组成复杂的网络。图1ZigBee网络拓扑结构ZigBee协议是由ZigBee联盟制定的无线通信标准，该联盟成立于2001年8月。2002年下半年，英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司共同宣布加入ZigBee联盟，研发名为“ZigBee”的下一代无线通信标准，这一事件成为该技术发展过程中的里程碑。ZigBee联盟现有的理事公司包括BMGroup，Ember公司，飞思卡尔半导体，Honeywell，三菱电机，摩托罗拉，飞利浦，三星电子，西门子，及德州仪器。ZigBee联盟的目的是为了

6、在全球统一标准上实现简单可靠、价格低廉、功耗低、无线连接的监测和控制产品进行合作，并于2004年12月发布了第一个正式标准。ZigBee协定层从下到上分别为实体层（PHY）、媒体存取层（MAC）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。网络装置的角色可分为ZigBeeCoordinator、ZigBeeRouter、ZigBeeEndDevice等三种。支援网络拓扑有星型、树型、网型等三种。2.IPv6/6Lowpan技术目前IEEE802．15．4已成为针对低功耗、低数据速率、低可靠性的通用标准。如ZigBee、WirelessHART等在物理层和MAC层均采用IEEE802．15．4标准，但

7、在网络层它们采用各自定义的协议，不能实现网络层的互联。且无线传感器网络一般采用自定义的通信地址，地址数量有限，仅在单个无线网络内有效。而IPv6具有充足的地址空间，IPv6所具有的特性较好满足物联网应用需求，是物联网大规模发展的基础性保证。因此，物联网采用IPv6协议实现广泛互联互通成为必然趋势。IETF成立了3个工作组进行低功耗IPv6网络方面的研究，旨在将Ipv6与资源受限的无线网络无缝连接。