基于ZigBee的WSN路由研究与实验

　　引言

　　无线传感器网络是一种特殊的Ad-Hoc网络，网络中节点密集，数量巨大且分布在十分广泛的区域。目前，发展前景最为看好的是基于IEEE802.15.4标准的 ZigBee无线网络。无线传感器网络通常并不需要较高的传输带宽，但却需要较低的传输延时和极低的功率消耗，使用户能拥有较长的电池寿命和较多的器件阵列，而ZigBee的出现正好解决了这一问题。ZigBee有着高通信效率、低复杂度、低功耗、低速率、低成本、高安全性以及全数字化等诸多优点。这些优点使得ZigBee与无线传感器网络完美地结合在一起。目前，基于ZigBee技术的无线传感器网络的研究和开发已得到越来越多的关注。

　　ZigBee是一个由多到65 000个无线数传模块组成的无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信CDMA网或GSM网，每一个ZigBee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信。不同的是，ZigBee网络主要为自动化控制数据传输而建立，每个ZigBee网络节点既可以与监控对象直接进行数据采集和监控，还可以自动中转其他网络节点传输的数据资料。除此之外，每个ZigBee网络节点还可在自己信号覆盖的范围内，与多个不承担网络信息中转任务的孤立子节点无线连接。ZigBee网络节点可支持31个传感器和受控设备，每个传感器与受控设备有8种不同的接口方式，用来采集、传输数字量和模拟量。

　　1 WSN路由基本算法

　　ZigBee WSN中的节点大体可以分为两种类型：有路由容量的节点和没有路由容量的节点。对于树簇拓扑的WSN来说，终端设备通常是RFD精简设备，因此没有路由容量;而路由器与协调器是由FFD全功能设备组成的，因此有路由容量。

　　树簇型拓扑的WSN中，通常采用树簇算法与AODVjr算法相结合的路由算法，其中树簇算法指的是消息沿着树型拓扑进行传输的算法，它是静态的，不需要存储路由表。该算法适用于节点静止或者移动较少的场合。而AODVjr算法则是对Ad Hoc按需距离矢量路由算法的改进，考虑到节能、应用方便性留了等因素，对AODV的一些特点进行了简化，但是仍然保留了AODV的原始功能。

　　这两种算法的结合使用确定了WSN路由的三种模式，即：禁止路由模式、使能路由模式和强制路由模式。禁止路由模式就是禁止对路径进行查找，因此处于该模式的网络只能使用树簇算法沿着树型拓扑进行路由。使能路由模式是将树簇算法与AODVjr算法相结合，视具体情况来决定到底采用哪种路由算法。强制路由模式完全使用了AODVjr算法，只要设备具有路径查找能力，不管消息传输的路径是否已经存在，都要启动一个路径查找过程，当查找完成，数据包将沿着计算出来的路径传送。