一种改进的ZigBee网络路由算法

穆春光 关维国

摘要：为有效合理的利用ZigBee网络的能量，延长网络生存时间，该文对已有的基于能量均衡的ZigBee路由算法优化进行改进，根据节点位置关系对RN+节点适当控制RREQ转发的大致方向，限制其向与目的节点相反的方向传输，并实时的更新节点的能量等级。经仿真与原ZigBee路由算法和现有能量均衡ZigBee路由算法比较，结果表明本算法优化了网络总体能耗和死亡节点出现的时间和数目。

关键词：ZigBee；无线传感器网络；能量均衡；NS2

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)24-5864-03

One kind of Improment ZigBee Network Routing Algorithm

MU Chun-guang，GUAN Wei-guo

(Electron & Information Engineering College, Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001,China)

Abstract: In order to make use of ZigBee network energy and extend the network lifetime.This articles purpose is to improve the algo? rithm based on ZigBee for energy balance routing algorithm.Because the location realationship between nodes, the node RN+ can control the forwarding for RREQ.Provent RN+ node tranfer RREQ to the opposite direction of destination node and update nodes energy levels in time. Simulation results shows that this algorithm optimizes the overrall energy consumption and network nodes the time and the num? ber compared to ZigBee routing and ZigBee for energy balance routing .

Key words: ZigBee;wireless sensor network;energy balance; NS2

1概述

近年来对于无线传感器网络在不同场合的应用，针对能量的有效利用出现了许多改进的路由算法。ZigBee技术因其低成本、低功耗、低复杂度等优点成为了无线传感器网络的代表技术。随着ZigBee技术的发展，它被广泛应用于工业控制、家居智能化、消费电子、医疗设备等需要低功耗、低成本、对数据速率要求不高的无线通信应用场合[1-2]。

在ZigBee无线网络通信中，应用合适路由协议来均衡能量利用延长网络的生存时间非常有必要。该文通过对ZigBee路由深入分析研究，结合已有的ZigBee能量均衡路由算法提出一种改进的ZigBee路由，并通过仿真对实际的效果进行了分析比较。

2 ZigBee网络

一个完整的ZigBee网络一般有三种类型的节点：协调节点（ZC）、路由节点（ZR）、终端节点（ZED）[4]。其中整个网络的主控者是ZC，它相比与其它节点具有更强大的功能，网络的组建和相关参数设定都由它发起，而且每个无线网络中协调节点有且只有一个。在无线网络中按通讯能力的不同将无线设备分为全功能设备（FFD）和精简功能设备（RFD),FFD既能跟FFD通信又能和RFD通信,而RFD只能跟FFD通信。而ZigBee网络的协调节点和路由节点必须是FFD,终端节点既可以是FFD,又可以是RFD[5]。ZigBee网络的拓扑结构主要有三种星形拓扑、树形拓扑和网状拓扑[3]。星形拓扑：结构简单，成本低，但灵活性差，覆盖范围小且网络易阻塞。树形拓扑:结构简单，覆盖范围大，但只有一条传输路径，网络可靠性差。网状拓扑：结构较复杂，但灵活性好，覆盖范围大，网络可靠性差。

3 ZigBee路由及改进

3.1 ZigBee路由

为符合多数网络拓扑结构的应用，ZigBee路由协议采用了簇树路由（Cluster-Tree）与简化的按需距离矢量路由(AODVjr)相结合的路由算法[6]。在ZigBee网络中，节点可以按照父子关系使用Cluster-Tree算法选择路径，即当一个节点接收到分组后发现该分组不是给自己的，则只能转发给它的父节点或者子节点。当然这并不一定是最优的路径，因此为提高路由效率，ZigBee让网络中具有路由功能的节点用AODVjr去发现最优路由，而不具有路由功能的节点仍使用Clueter-Tree路由发送数据分组和控制分组。

3.2问题的提出

ZigBee路由协议为提高路由效率采用较少的路由跳数和较短的端到端时延进行数据传输，但是这种路由路径发现后就会被频

ZigBee技术作为无线传感器网络的代表技术，已经得到了多个领域的广泛认可，该文针对一种已经改进的ZigBee路由算法的不足，在其基础上进行了的改进，在原有算法的基础上判断RN+节点RREQ目的节点的大致方向，避免了不必要的能量浪费，达到了延长网络生存时间的目的。