基于網(wǎng)絡(luò)編碼的ZigBee路由策略研究.pdf

1、由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點能量有限，ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)作為一類新生的低成本、低功耗無線通信技術(shù)，將逐步成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的主力軍。
　　ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通過節(jié)點自組織方式完成，為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸，路由協(xié)議是關(guān)鍵，由于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通常通過電池提供能源，當網(wǎng)絡(luò)能源消耗太快或者某些關(guān)鍵節(jié)點的電池能量消耗較大，都會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)無效、網(wǎng)絡(luò)分割和節(jié)點過早死亡，影響整個網(wǎng)絡(luò)的生存。尋找高效節(jié)約能量的路由協(xié)議一直是

2、國內(nèi)外專家的重點研究。
　　網(wǎng)絡(luò)編碼不同于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞方式，它會使路由中間節(jié)點將數(shù)據(jù)包進行編碼組合再轉(zhuǎn)發(fā)出去，極大的減少了數(shù)據(jù)包的發(fā)送次數(shù)，有效節(jié)省了節(jié)點的能耗，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
　　針對現(xiàn)有ZigBee路由策略的能量消耗較快和能耗不均衡的問題，本文利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，分別從單播和廣播的角度對ZigBee路由策略進行了改進。對于單播路由，提出了一種基于機會主義網(wǎng)絡(luò)編碼的節(jié)能單播路由策略O(shè)NCESU(Opportunisti

3、cNetworkCodingbasedEnergy-SavingUnicastRoutingstrategy)。該策略首先將COPE方案應(yīng)用到ZigBee的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中，形成基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的單播編碼方案Z-COPE，減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的次數(shù);然后將編碼機會、最小剩余能量以及整體能量消耗考慮到路由度量中，優(yōu)化最佳路由的選擇。實驗證明，該協(xié)議能大幅度提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量，延長網(wǎng)絡(luò)生存期。對于廣播路由，提出了一種基于隨機線性網(wǎng)絡(luò)編碼的節(jié)能廣播路由

4、策略RNCESB(RandomLinearNetworkCodingBasedEnergy-SavingBroadcastingRoutingStrategy)。該策略將隨機線性網(wǎng)路編碼應(yīng)用于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的廣播路由中，并提出一種新的編碼矩陣構(gòu)造方法，降低編碼開銷;引入基于能量感知的概率式編碼包轉(zhuǎn)發(fā)策略，使具有較高剩余能量的節(jié)點擁有更高的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級，以均衡節(jié)點能耗;采用偽廣播機制來提高廣播的可靠性。實驗證明，該協(xié)議能有效提高數(shù)據(jù)分