基于分段的ZigBee网络按需可扩展地址分配算法

任智，李鹏翔，姚玉坤，黄勇

（重庆邮电大学 通信与信息工程学院 移动通信技术重庆市重点实验室，重庆 400065）

1 引言

采用 ZigBee标准[1]的无线传感器网络[2,3]（简称“ZigBee网络”）近来得到较多关注。ZigBee网络在组网过程中会为每个节点分配一个 16bit的网络地址，以用于之后的通信。分布式地址分配机制（DAAM, distributed address assignment mechanism）[1]是ZigBee网络中一种重要的节点地址分配机制，它使用网络协调器和路由节点的最大子节点数Cm、最大子路由节点数Rm和网络最大深度Lm这3个参数计算并分配节点地址，通过在分配与被分配地址的节点之间建立“父-子”关系，使地址与位置相关联，从而为树路由（tree routing）协议[1,4]的运行提供条件。因为实现简便且能使地址与位置关联，DAAM目前得到较广泛的研究和应用。

由于DAAM预设了参数Cm和Rm，因此当向某个路由节点申请地址的路由节点数大于Rm，或终端节点数大于Cm-Rm时，节点分配不到地址，称之为“宽度不足”（insufficient breadth）问题，得不到地址的节点因无法入网而成为孤节点（orphan node）[5]，如图1中的节点A。由于网络部署通常难以直接固定所有节点位置，因此宽度不足问题发生的可能性不能忽略。

图1 宽度不足问题（Cm=5,Rm=3,Lm=2）

对于宽度不足问题，目前已有一些研究。文献[5]探讨了节点因预设参数限制而成为孤节点的成因，提出了改变孤节点潜在父节点、重构局部网络拓扑的解决方法，能够减少因宽度不足产生的孤节点，但在通信和运行时间等方面会产生明显的额外开销。文献[6]对宽度不足问题提出的解决方法是无地址的节点以有地址的相邻路由节点为代理，向协调器申请地址，协调器将 DAAM 定义的地址空间之外的地址分配给该节点，这种方法的主要问题是会产生额外通信开销及部分节点无法使用树路由。……