基于ZigBee的无线传感器网络路由分析

2011年第01期，第44卷 通 信 技 术 Vol.44，No.01,2011 总第229期 Communications Technology No.229,Totally

基于ZigBee的无线传感器网络路由分析

俞仁来，谭明皓

(沈阳工业大学 信息科学与工程学院，辽宁 沈阳 110870)

【摘 要】为了研究基于ZigBee的无线传感器网络路由协议的性能优劣，在路由设计中有选择地改进。介绍了ZigBee无线传感器网络结构，分析了AODV、LEACH和ZigBee路由三种路由协议的基本原理，并使用NS2模拟仿真软件，在其他外部条件相同的情况下，分别对ZigBee路由和AODV进行模拟仿真，以能量消耗和网络生命周期为衡量网络性能的指标，仿真结果表明ZigBee路由在能耗上高于AODV，算法在节能上有待改进。指出了ZigBee路由算法在节能上的改进方法。

【关键词】无线传感器网络；ZigBee路由；AODV；NS2

【中图分类号】TN915.04 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2011)01-0129-03

Analysis on Zigbee-based Wireless Sensor Network Routing

YU Ren-lai， TAN Ming-hao

(School of Information Science and Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang Liaoning 110870, China)

【Abstract】In order to study the performance ZigBee-based wireless sensor network routing protocols, the selective improvement in the design of routing protocol is done. This paper describes the ZigBee-based wireless sensor network architecture, analyzes the principles of the three routing protocols as AODV LEACH and ZigBee. And the ZigBee and AODV routing protocols are simulated with NS2 simulation software under the same conditions. With energy consumption and network life cycle as a indicator of network performance, simulation results show that the ZigBee routing protocol is higher than AODV protocol in energy consumption while the algorithm should be improved in energy conservation. The paper suggests the energy-saving improvements on the ZigBee routing algorithm.

【Key words】wireless wensor network; Zigbee routing; AODV; NS2

0 引言

无线传感器网络(WSN, Wireless Sensor Network)[1]采用微小型的传感器节点获取信息，节点之间具有自动组网和协同工作能力，网络内部采用无线通信方式，采集和处理网络中的信息，发送给观察者。目前WSN使用的无线通讯技术过于复杂，非常耗电，成本很高。而ZigBee[2]是一种短距离、低成本、低功耗、低复杂度的无线网络技术，在无线传感器网络应用领域极具发展潜力。

路由协议是无线传感器网络中一个关键技术，其优劣直接影响着网络的性能[3]。这里的工作就是在分析研究了多种应用在WSN上的路由协议之后，对比分析ZigBee路由算法，分析得出各自优劣及其适用的环境，为路由协议设计人员提

收稿日期：2010-07-07。 作者简介：俞仁来（985-），男，硕士，主要研究方向为智能控制理论

研究与应用；谭明皓（1972-），男，硕导，副教授，主要从事复杂工业过程建模与控制等方面的研究的工作。

供参考。

1 WSN中路由算法研究

1.1 AODV协议

当源节点没AODV[4]是逐跳的按需距离向量路由协议。

有已知的路由到达目的节点时，广播一个请求消息(RREQ)，每个接收到RREQ的中间节点记录下到源节点的逆向路径（以便为之后的应答消息(RREP)提供路由），然后重新广播RREQ。当RREQ到达目的节点时，目的节点利用记录在报文中的逆向路径发送RREP。如果中间节点知道最新的指向目的节点的路由，它就代替目的节点发送RREP。每个接收到RREP的节点以相同的方式记录下本节点到目的节点的路径，以便为将来数据分组报文的到来提供路由服务。另外，每个节点都维护有一个目的序列号用于判断更新路由。节点广播HELLO消息来维护本地邻居表及其一跳内的链路。

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