改进的ZigBee网络路由算法

徐沛成，胡国荣

（中国科学院微电子研究所，北京100029）

0 引 言

ZigBee通信技术的MAC层和PHY层基于IEEE802.15.4标准协议，ZigBee联盟在此基础上定义了ZigBee的NWK层和APL层，使其构成一套完整的标准协议。ZigBee技术在传感器网络中的应用已日益受到重视，低成本、低功耗、低数据传输速率、低复杂度等优点满足了小型、低成本的固定、便携或移动设备无线联网的要求［1］。ZigBee协议的 NWK层［2］负责建立和管理网络，其核心问题是路由算法，路由算法直接关系到网络中节点转发的跳数、网络的时间延迟以及网络能量的消耗［3］。

1 ZigBee网络概述

1.1 网络结构

ZigBee网络层主要支持3种网络拓扑结构：星形（star），网状 （mesh）以及属性 （cluster－tree）结构［4］。根据IEEE802.15.4标准协议可以将设备分成2种类型：FFD和RFD，其中FFD是指全功能节点设备，能够组织建立网络，也有能力管理其它节点的加入与离开网络，而RFD是指精简功能节点设备，不能组建网络，只能选择已有的网络加入，也没有管理其它节点的功能。ZigBee网络中的协调器 （coordinator）和路由器 （router，可分 为 RN＋、RN－）必须都是FFD，RN＋具有路由功能，RN－没有路由功能，而终端节点设备 （end device，ED）则可以是RFD也可以是 FFD［5］。

1.2 地址分配机制

ZigBee网络地址分配采用分布式地址分配机制［6］，即为每个潜在的父节点提供有限的地址块，再由父节点把地址分配给子节点。ZigBee网络中的协调器决定网络中允许的最大设备数，参数Rm决定父节点设备的子节点中的路由器的数目，其余设备为终端节点，不具有路由能力。每个设备都有相关深度，用Lm表示，指示其与协调器传输数据帧所需要的最少跳数。……