ZigBee网络路由算法设计

ZigBee技术是一种低功耗、低成本、低速率的无线通信技术。目前在工业领域、医学领域、军事领域、智能家居、道路监测、家庭自动化等方面有着良好的应用前景。ZigBee网络常用的路由算法有Cluster-Tree算法、AODVjr算法和Cluster-Tree&AODVjr算法。其中AODVjr是AODV算法的简化版本。

本文借助Matlab的Truetime1.5工具箱搭建了ZigBee网络的仿真平台，在此平台上实现了对AODV路由算法的设计。该设计可以分为以下几个模块来实现：初始化、路由发现及维护、节点收发数据、节点移动、显示及时钟模块。重点分析介绍了AODV路由发现及维护模块。分析了一种基于路由发现过程的改进方案。该方案通过增加反向的RREQ分组和备用路由表来降低网络阻塞的概率和数据丢失率。

通过设计节点的移动来模拟真实网络中节点失效的情况。通过测试，在该平台上，可以实现AODV路由的发现、建立、维护、收发数据等功能。

网络层提供了保证MAC子层正常工作的功能及为应用层的服务提供接入点。要和应用层通信，网络层的概念包括两个服务实体，数据实体（NLDE,Network Layer Data Entity）和管理实体（NLME,Network Layer Mannger Entity）。如图2.1所示[5]。数据实体的主要任务是为上层提供所需要的常规数据服务，而管理实体则提供访问内部层参数、配置、管理数据、组网等机制。NWK层数据实体通过其相关的SAP来提供相关的服务。NIME使用NLDE来获得它的一些管理任务，而且还维护一个叫做网络信息库（NIB）的数据库，。

 

 

图2.1  ZigBee网络层结构

本次实验成功地对基于ZigBee网络平台的AODV路由协议进行了仿真。结果表明在matlab环境下，借助TrueTime1.5工具箱搭建仿真平台，可以模拟真实网络环境。针对本次实验，目前还存在以下不足：

①真实的ZigBee网络中的节点是用电池供电的，节点剩余的能量对于整个网络的影响非常大。本次实验中只是简单地对节点移动导致的路由失效情况进行了仿真，没有更深入地模拟出由于节点能量消耗过多而导致的路由失效问题；

②在路由失效，源节点没有收到RERR报文而继续发送数据导致的数据丢失问题，本设计分析了在不同的HELLO报文发送周期下丢失数据的对比。同时针对由于路径断开而导致的数据丢失问题提出了改进方案，但是没有进行效果的验证与比对。