基于MESH結(jié)構(gòu)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)可靠路由算法.pdf

1、Zigbee是一種新興的雙向無線通信技術(shù)。它基于IEEE的802．15．4無線標(biāo)準(zhǔn)，和其它一些無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，Zigbee具有近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本等一些顯著優(yōu)點(diǎn)，主要適合于承載數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)，支持小范圍內(nèi)基于無線通信的控制和自動化。 相比于常見的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，Zigbee協(xié)議套件緊湊而簡單，具體實(shí)現(xiàn)的要求很低。Zigbee協(xié)議有IEEE802．15．4和Zigbee聯(lián)盟共同協(xié)商制定而成，包括物理層、

2、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用接口層等結(jié)構(gòu)，各層協(xié)調(diào)合作來保證信息的正常傳遞。 Zigbee網(wǎng)絡(luò)的最大缺點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)能量受限，同時存儲空間及計算能力等資源也非常有限。節(jié)點(diǎn)通常隨機(jī)布置在復(fù)雜環(huán)境下，低廉的成本使其存在著能量不足的可能性。在有限的硬件條件下大規(guī)模數(shù)據(jù)采集易使網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生擁塞現(xiàn)象，同時造成節(jié)點(diǎn)大量耗能，嚴(yán)重時會造成網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。以上問題使得在Zigbee網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃允艿胶艽笙拗啤?針對上述問題，本文提出了基于Zig

3、bee節(jié)點(diǎn)角色和剩余能量的可靠AODVjr（簡稱RRAj算法）算法。該算法在Zigbee網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)下，將影響數(shù)據(jù)傳輸可靠性的主要因素（節(jié)點(diǎn)當(dāng)前剩余能量、Zigbee節(jié)點(diǎn)角色因子）綜合考慮來建立可靠路徑，決定數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)方向，避免不必要的能量消耗。同時通過設(shè)置網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部計數(shù)器和節(jié)點(diǎn)能量狀態(tài)等級臨界值來記錄網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)并對網(wǎng)絡(luò)路由進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，以達(dá)到充分利用能量充足節(jié)點(diǎn)，保護(hù)能量不足節(jié)點(diǎn)的效果。最后算法采用了OMNET++仿真平臺，將改進(jìn)算法與原有

4、AODVjr算法進(jìn)行比較，證明本算法在保證較好網(wǎng)絡(luò)生命周期的情況下，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，特別在節(jié)點(diǎn)數(shù)目較多的大中型網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)勢明顯。 在RRAj算法的基礎(chǔ)上，本文對基于MESH網(wǎng)絡(luò)簇狀結(jié)構(gòu)的ZICL算法進(jìn)行了改進(jìn)，優(yōu)化方案在簇劃分階段為簇選擇候選網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，同時通過尋找一跳路由簡化簇內(nèi)路由，提高了信息傳輸?shù)男?。根?jù)候選父節(jié)點(diǎn)和非路由終端子節(jié)點(diǎn)之間的通信穩(wěn)定度以及能量狀態(tài)重新建立父子關(guān)系，保證數(shù)據(jù)的正常發(fā)送以及簇結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定。