[发明专利]基于ZigBee技术的并发多径路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于ZigBee技术的并发多径路由方法，属于网络通信技术领域。

背景技术

ZigBee技术主要应用于数据采集型为主的网络，由于网络中的节点没有二次电源供给，加之节点的数据处理能力有限、通信带宽受限，因此如何设计一个能效高、复杂度低和存储空间占用小的路由协议成为ZigBee网络层的研究热点。如图1所示为基于ZigBee技术的路由分类图。本发明设计的多径路由协议属于被动、平面、多径路由。

典型的路由协议包括AODV（Ad-Hoc On-demand Distance Vector按需距离矢量路由协议）、AOMDV（Ad-Hoc On-demand Multipath Distance Vector按需距离矢量多径路由协议）和DSR（Dynamic Source Routing动态源路由协议）协议等。AOMDV协议是从AODV协议发展而来的，延续了采用目的序列号来防止环路的规则，并根据每个节点的上一跳和下一跳均不相同为原则建立链路不相关型多条路径。但是AODV是单径协议，具有许多遗憾不足之处，因此在此基础之上，在没有额外增加开支的情况下，发展了多径协议AOMDV，AOMDV和AODV相比的改进如表1所示。

表1AOMDV和AODV的比较

AOMDV协议的特点主要有两个：

1)通过采取目的序列号的方式避免环路

2)建立了链路不相关路径

下面从路由发现、路由维护两个方面来详述AOMDV多径路由协议。

1)路由发现

当源节点有数据要发送至目的节点时，首先查询自己的路由表是否有路由可用，若无，便发起路由发现过程寻找路由。AOMDV中利用RREQ（Route Request 路由请求分组）路由请求包作为路由发现的格式包。图2所示为AOMDV中RREQ的包格式示意图。图3所示为节点收到RREQ后的处理流程图。图3中所述的路由更新原则，该原则主要步骤如下：

步骤一，判断接收到的包的目的序列号和节点路由表中保存的目的节点的目的序列号大小；

步骤二，若接收到的包的目的序列号大，表示该路由包是一个足够新鲜的包（延续了AODV中的目的序列号原则，节点每次发送RREQ/RREP/RERR包均会增加自己的目的序列号并随RREQ/RREP/RERR包发送出去，因此目的序列号越大表示路由包越新鲜）；RREP：Route Reply路由应答分组，RERR：Route Error路由错误分组；

步骤三，若收到的包足够新鲜，则将本节点路由表中的目的序列号更新为收到的包中的目的序列号；

步骤四，判断本节点是否是目的节点，若不是，则将本节点路由表中有关目的节点的广播跳数域设为无穷大，路径列表清空，然后将接收到的包所属的发送节点的信息存入路径列表中，若本节点是目的节点，则将广播跳数域置0；

步骤五，若接收到的包的目的序列号和节点路由表保存的目的序列号相等，此时依靠判断节点的广播跳数域和收到的包中的跳数两者的大小，只有当接收到的包中的跳数更小时，才将接收到的包中的信息保存在路径表中。

当目的节点收到RREQ后，AOMDV对RREQ采取的是宽松政策，即任何到达目的节点的RREQ，只要是来自目的节点的不同邻居节点，目的节点均会回复RREP格式包。

2)路由维护

在AOMDV中，节点会周期性的广播HELLO信息来维持网络拓扑信息的更新。同时，当节点的链路失效后，便会产生RERR信息，告知链路失效信息，收到RERR信息的节点会删除与失效节点相关的路由信息。

AOMDV的主要缺陷有：

（1）采用的主—备多径模式，只有当主路径失效的情况下才替换备份路径为主路径，因此没有充分利用多径高效性。

（2）采用链路不相关多径路由模型，当业务繁忙时，共用节点可能过早衰竭，导致网络能量不均衡。

（3）周期广播HELLO信息，路由开支过大。

（4）中间节点可回复RREP，可能会将一条无效的路径反馈给源节点。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种基于ZigBee技术的并发多径路由方法，在ZigBee中设计一种高效节能的多径路由协议，该路由协议以记录路径中所有节点能量的剩余能量等级信息为特征，利用多径进行并发传输为特点，并根据掌握的能量信息动态选择最优的路径进行数据传输。