zigbee技术网络层的路由算法分析

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1、ZigBee技术网络层的路由算法分析摘要基于IEEE802.15.4标准的ZigBee网络是一种具有强大组网能力的新型无线个域网，其中的路由算法是研发工作的重点。本文介绍了IEEE802.15.4标准及ZigBee规范的协议模型，重点研究了ZigBee协议网络层的路由算法，分析了Tree路由及Z-AODV路由算法，在此基础上提出了ZigBee网格型网络中基于数据特性的路由选择机制，该机制在网络性能和低功耗方面有明显的优势，并且可以平衡节点能量，最后简单介绍了ZigBee节点的硬件实现。关键词ZigBee协议；网络；IEEE802.15.4；路由算法；Tree路由；Z-AODV路由1概述Zig

2、Bee技术是由英国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等公司在2002年10月共同提出设计研究开发的具有低成本、体积小、能量消耗小和传输速率低的无线通信技术。2000年12月，IEEE802无线个域网（AC层和PHY层所提供的每一帧的LQI通过平均所计算的值。即使使用其他方法，最初的成本估计值也是基于平均的LQI值。可以根据驱动函数表来映射平均LQI值与C﹛l﹜值的关系（见表1）。表1LQI值与链路成本的关系能量平衡运算要考虑许多因素来选择路由。这些因素包括临近节点的能量、节点自身的能量和链路质量。剩余能量Elocal可以在每一个ZigBee帧中的保留域发送

3、，这样每个节点都能得到它的邻居节点最新的能量分配﹛E1，E2…En﹜。2.2.3树型（Tree）路由树型路由机制包括配置树型地址和树型地址的路由。当协调器建立一个新的网络，它将给自己分配网络地址0，网络深度Depth0=0。如果节点（i）想要加入网络，并且与节点（k）连接，那么节点（k）将称为节点（i）的父节点。根据自身的地址Ak和网络深度Depthk，节点（k）将为节点（i）分配网络地址Ai和网络深度Depthi=Depthk+1。网络深度表示仅仅采用父子关系的网络中，一个传送帧传送到ZigBee协调器所传递的最小跳数。ZigBee协调器自身深度为0，而它的子设备深度为1。图3为ZigBe

4、e树型结构。参数n)表示路由器或协调器在网络中允许拥有子设备数量的最大值。参数n)表示子节点中路由器的最大个数，而剩下的设备数为终端设备数。图3ZigBee树型结构一个新的RFD节点（i），它没有路由能力，它与协调器连接作为协调器的第n个子节点。根据它的深度d，父节点（k）将为子节点（i）分配网络地址：Ai=Ak+Cskip（d）·Rm+n其中1≤n≤（Cm-Rm）如果是新的子节点FFD，它有路由能力，父节点（k）将给它分配网络地址：Ai=Ak+1+Cskip（d）·（n-1）　　其中，否则，参数n)表示网络的最大深度。假设一个路由器向网络地址为D的目的地址发送数据包，路由器的网络地址为A，

5、网络深度为d。路由器将首先通过表达式：A＜D＜A+Cskip(d-1)判断该目的节点是否为自己的子节点。如果目的节点是自己的子节点，则下一跳节点的地址为：否则，下一跳节点是该路由器的父节点。2.2.4Tree+Z-AODV路由算法的分析根据上文对Tree和Z-AODV两种路由算法的分析，在我们的ZigBee网络中将二者结合，使用Z-AODV和分等级的树型（Tree）路由相结合的混合路由方法，构成网格型拓扑结构（Mesh）的网络。具体实现方法是在数据帧帧头的DiscoverRouter域指定路由。该域可以是如下三种值：⑴抑制路由发现：它使用已经存在的路由表。当路由表中没有相应的目的节点的地址时

6、，参数nel公司的AVR系列单片机或者SiliconLabs公司的8051内核单片机。单片机与射频芯片之间通过SPI通信。单片机与外部设备之间通过串口通信，单片机自带若干ADC或者温度传感器，可以实现简单的模数转换或者温度监控。为了方便代码移植到不同的硬件平台，模块固件采用标准C语言编写代码实现。参考