基于能量有效的ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由算法研究.pdf

1、ZigBee是一種低成本、低功耗、低速率的短距離無線通信新技術(shù)，該技術(shù)主要針對低速率無線傳感器和控制網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計，能廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制、家庭自動化以及醫(yī)療設(shè)備控制等無線通信應(yīng)用場合。隨著ZigBee的不斷發(fā)展與完善，它必將成為無線接入領(lǐng)域的又一顆璀璨的新星，它將為現(xiàn)代信息社會人們的工作和生活方式帶來一場新的革命。 目前，針對ZigBee網(wǎng)絡(luò)自身的特點和用途設(shè)計能量有效的路由算法已成為ZigBee網(wǎng)絡(luò)研究的一個重要課題。由于Zig

2、Bee網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的能量資源、計算能力和帶寬都非常有限，并且ZigBee節(jié)點一般由電池供電，ZigBee網(wǎng)絡(luò)的壽命嚴重依賴節(jié)點電池能量的有效利用，因此節(jié)點電池能量的有效利用從而延長網(wǎng)絡(luò)壽命在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中是至關(guān)重要的，ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)能技術(shù)研究也將是一項非常有意義的課題。 本文首先介紹了ZigBee網(wǎng)絡(luò)的特點及基本概念，之后對目前ZigBee網(wǎng)絡(luò)樹路由算法和AODVjr路由算法進行了詳細闡述，對部分公式做了相應(yīng)證明，并分

3、別分析了這兩種路由算法所存在的不足。在此基礎(chǔ)上，本文從節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能量和延長網(wǎng)絡(luò)生命周期的角度，針對兩種不同的路由算法分別提出了基于能量均衡的ZigBee網(wǎng)絡(luò)樹路由算法和降低控制開銷的ZigBee網(wǎng)絡(luò)AODVjr路由算法。 在基于能量均衡的ZigBee網(wǎng)絡(luò)樹路由算法中，主要針對ZigBee網(wǎng)絡(luò)樹路由算法中的路由非最優(yōu)以及某些節(jié)點可能會因為業(yè)務(wù)量過大而過早耗盡電池能量的問題，引入鄰居表，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，綜合考慮路由跳數(shù)和節(jié)點剩余能量

4、，并且及時對能量臨界值Cwarning進行調(diào)整，路由選擇的時候盡量避開剩余能量較低的節(jié)點。 在降低控制開銷的ZigBee網(wǎng)絡(luò)AODVjr算法中，針對ZigBee網(wǎng)絡(luò)AODVjr路由算法路由發(fā)現(xiàn)過程中的RREQ分組大量洪泛問題，通過采用AODVjr算法和樹路由算法相結(jié)合的方式，對RREQ分組的傳輸范圍和大致方向進行控制，適當?shù)南拗坡酚砂l(fā)現(xiàn)過程中RREQ包的轉(zhuǎn)發(fā)和產(chǎn)生，從而降低網(wǎng)絡(luò)中的控制開銷，降低了網(wǎng)絡(luò)整體能量消耗。 同時