ZigBee網(wǎng)絡(luò)的分簇及節(jié)能路由協(xié)議研究.pdf

1、現(xiàn)階段ZigBee技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，關(guān)于ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究也很多。但是目前ZigBee網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境開始逐漸從網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小、覆蓋范圍窄的小網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、覆蓋范圍廣的大網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，而ZigBee現(xiàn)有路由協(xié)議受到本身性能的約束，實(shí)際運(yùn)用效果并不佳。為此，本文以大規(guī)模ZigBee網(wǎng)絡(luò)為背景，旨在減小路由開銷的情況下，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗，以提高其能效性。另外，在分析傳統(tǒng)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議基礎(chǔ)上，本文采用了一種有別于現(xiàn)有

2、ZigBee分簇路由協(xié)議的快速、簡(jiǎn)單的分簇方法，并借鑒ZBR路由協(xié)議的多協(xié)議結(jié)合使用的思路，改進(jìn)設(shè)計(jì)了一種新型的適合于大密度網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的ZigBee網(wǎng)絡(luò)分簇及節(jié)能的路由協(xié)議ZB-CESRP。
　　在傳統(tǒng)的大型傳感器網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行邏輯分簇是一種用以解決在此類場(chǎng)景中所將面臨通信問題的基本方法，然而將分簇方法應(yīng)用于ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議方面的研究卻不多。本文針對(duì)大規(guī)模的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，采用邏輯簇劃分思想，同時(shí)結(jié)合了ZigBee網(wǎng)絡(luò)

3、由中心PAN協(xié)調(diào)器發(fā)起組網(wǎng)的特點(diǎn)——在組網(wǎng)同時(shí)以PAN節(jié)點(diǎn)及其直接ZR子節(jié)點(diǎn)為初始簇頭的新型快速成簇方法，且網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)角色簡(jiǎn)單。在邏輯分簇的基礎(chǔ)上，將節(jié)點(diǎn)之間的通信分為簇內(nèi)通信與簇間通信兩種情況，與之相對(duì)應(yīng)的路由機(jī)制也分為簇內(nèi)路由與簇間路由。ZB-CERSP協(xié)議借鑒了ZBR路由協(xié)議的思路，并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)：簇內(nèi)通信使用改進(jìn)的樹路由協(xié)議，節(jié)點(diǎn)在查詢表項(xiàng)未果的情況下，使用樹路由機(jī)制來發(fā)送報(bào)文，這樣不僅避免了樹路由的路徑過長(zhǎng)問題，而且也不用路

4、由尋找的發(fā)起過程；簇間路由則使用區(qū)域路由的方式，簇間節(jié)點(diǎn)的路由建立是以尋找離源節(jié)點(diǎn)最近的能夠通往目的簇的中間節(jié)點(diǎn)為首要任務(wù)，此種設(shè)計(jì)有利于縮小路由報(bào)文的傳播范圍，減少路由開銷。此外，為了節(jié)約簇頭節(jié)點(diǎn)能量、均衡網(wǎng)絡(luò)能耗，ZB-CESRP協(xié)議提出了一些輔助機(jī)制，如簇頭輪換策略、路由過程中中心協(xié)調(diào)器PAN節(jié)點(diǎn)的避讓策略等，還設(shè)計(jì)了路由維護(hù)機(jī)制，隨后也對(duì)簇維護(hù)相關(guān)機(jī)制的問題進(jìn)行了討論。
　　最后，通過仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建，完成了對(duì)本文設(shè)計(jì)的