ZigBee网络层的分析及路由技术

《ZigBee网络层的分析及路由技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、ZigBee网络层的分析及路由技术§ZigBee网络层的功能网络层的主要功能包括分组路由、网络互联、拥塞控制等。网络层以通信网络为核心，实现传感器与传感器、传感器与用户之间的通信，对传感器节点进行有效的控制和管理，支持多传感器协作完成大型感知任务。需要展开的研究工作包括低能耗、高速率、长牛命周期的无线传感器网络的随机门组织通信协议、通信方式及门重构、自调整性；无线传感器网络的可扩展性、容错性、可维护性及安全性、隐私性；传感器网络的特性(有别丁•己有的耳联网和Adhoc无线网络)：适川丁•传感器网络的网络通信模式、支持传感器网络通信的各种协议、时间同步、任务

2、分配与协调控制以及相应的软硬件资源等方面。ZigBee网络层协议主要指路由协议。路市协议的任务是在传感器节点和接收发送节点之间建立路山，可靠地传递数据。由于无线传感网资源受限，因此路由协议的设计原则是算法简单，不能在节点保存太多的状态信息，节点间不能交换太多的路由信息。为了增加Zigbee无线传感器网络的容量以及解决传感器网络中一•个重要的能源供给的问题,对于Zigbee传感器网络核心之Zigbee汇节点和传感器节点之间的通信。本网络采用了基于需求时唤醒的工作模式。这种模式可以人人节省传感器节点的功耗，减少信息上报的时的碰撞概率，延氏网络的寿命。下面详细讨

3、论一下Zigbcc汇节点和传感器节点Z间的通信过程，即它的初始化过程和信息处理过程。§网络层路由的分类ZigBee网络的网络层的路由协议可分为平面型路由和分级层次型路由。§平面型路由的典型协议平而型路由的代表为定向扩散(DirectedDiffusion,DD)协议和通过协商的传感器协议(SPIN)o定向扩散(DD)协议定向扩散是一种基壬查诲的路由机制。汇聚节点通过兴趣消息(interest)发出查询任务，采用洪泛方式广播兴趣消息到整个区域或部分区域内的所有传感器节点。兴趣消息用来表不杳询的任务,表达网络用八对监测区域内感兴趣的信息。在兴趣消息的广播过程中

4、，协议逐跳地在每个传感器节点上建立反向的从数据源到汇聚节点的数据传输梯度(gradient)o传感器节点将采集到的数据沿着梯度方向传送到汇聚节点。定向扩散路由机制分为周期性的兴趣扩散、梯度建立以及路径加强三个阶段。1•广播兴趣阶段用命名机制描述的任务就构成了一个兴趣，它首先由接收器(sink)产生，然后按照一定的数据率扩散到网络中的每个节点。sink节点记录任务发送时间，当发送时间超过兴趣属性设定的持续时间，sink节点就口动清除该任务。当一个节点接收到一个兴趣时，它首先在cache中检查是否存在相同的兴趣，如果没冇相同的兴趣Entry存在，那就根据接收到

5、的兴趣信息创建一个兴趣Entry,包含的信息有数据率和一个指向兴趣來源的梯度；如果该节点有相同的兴趣Entry存在，但是没有兴趣來源的梯度信息，节点会以指定的数据率增加一个梯度，并更新Entry的时间信息和持续字段；如果该节点部包含了兴趣Entry和梯度信息，那么只是简单进行时间信息和持续字段的更新。节点接收到一个兴趣之后，类似sink节点，再次把兴趣发送给与白己相邻的节点。如果一个节点是最近才收到过此兴趣，那么就不再予以接收。2.梯度场建立定向扩散协议的任务是在传感器节点和sink节点之间建立梯度，以便可靠地传递数据。网络屮的节点从相邻节点接收到一个兴趣

6、时，它无法判断此兴趣是否自己已经处理过的，或者是否和另一个方向的邻节点所发来的兴趣相同，因此当兴趣在整个网络扩散的时候，则相邻的两个廿点彼此都建立了一个梯度。这样就导致了一个节点町能会收到多个同样的兴趣。但是，这样的梯度建立方法加快了失败路径的修复，冇利经验路径的加强，从而不会产生持久的环路。3.数据的传输兴趣指定的矩形区域内的某个传感器节点在接收到兴趣后，就开始采集数据信息，然后在cache屮搜索相匹配的兴趣Entry。。兴趣匹配之后，传感器节点在它所拥有的梯度信息屮，计算出数据率的最大值，以这个速率把数据信息发送给相邻节点。节点从它的相邻节点接收到一个

7、数据信息后，首先在cache中查找是否有相匹配的兴趣Entry,如果没有匹配的兴趣Entry,那么该数据信息就被丢掉，如果找到了匹配的兴趣Entry,就在数据cache屮杳找最近是否收到过相同的数据信息（防止形成环路），如果不存在相同的数据信息，就把该信息加入到cache中，否则就再次丢掉该数据信息。通过检查数据cache,节点还可以确定再次发送接收到的数据倍息的数据率。如果所有邻节点的梯度值大于刚接收到的数据信息的数据率，那么该节点仍以同样的数据率再次发送数据信息，如果有邻节点的梯度值小于此数据率，该节点就降低对此邻节点的发送速率。通过协商的传感器协议S

8、PIN是以数据为屮心的自适应通信路由协议.传感器节点通过发送元数据