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描述ZigBee网络的路由协议及路由发现过程一.ZigBee路由协议概述ZigBee路由协议指的是ZigBee规范中规定的与路由相关的功能和算法部分，主要包括不同网络拓扑结构下ZigBee协议数据单元的路由方式，路由发现和路由维护等内容。IEEE 802．15．4／ZigBee规范中定义了星状、树状、网状三种网络拓扑结构，以及ZigBee协调器(ZigBee Coordinator)、ZigBee路由器(ZigBeeRouter)和Zigbee终端设备(ZigBee End Device)三种网络设备。ZigBee星状网络是简单的一对多通信．树状网络中，每个全功能设备都可以成为父节点，简化功能设备只能作为子节点．树状网络采用一种等级树路由(Hierarchical Routing)机制。网状网络中除了允许父节点和子节点之间的通信，也允许通信范围之内具有路由能力的非父子关系的邻居节点之间进行通信。网状网络采用一种无线自组织按需距离矢量(AODv)与等级树路由相结合的混合路由方式。AODV路由算法是一种按需路由协议，根据节点的需求发起路由发现过程，网络拓扑结构和路由表内容也是按需建立的，路由表中不需保存网络内各个节点的路径。因此，AODV路由算法不需要周期性的广播路由信息，节省了一定的网络资源。AODV的路由发现和路由维护过程中使用的命令帧有：路由请求命令帧(RREQ)、路由回复命令帧(RREP)、路由修复命令帧(RERR)、HELLO帧，命令帧采用逐跳转发的方式，每个中间节点隐式保存了路由请求和回复的结果。HELLO帧获取邻居节点的信息，RREO发起路由请求，RREP进行路由应答，RERR表示链路出现问题。AODV路由方式中，在需要发送数据分组时，如果没有到目的节点的路由，节点就要临时启动路由发现过程来寻找路由，因此数据分组的发送有一定时间的延迟。路由发现过程通常采用全网洪泛的方式发送RREQ帧进行路由有哪些信誉好的足球投注网站。由于AODV路由基于双向信道的网络，因此含有到目的节点路由的中间节点或者目的节点本身在收到RREO帧后，可以沿着路由请求的反方向发送RREP到发起路由请求的节点，从而使发起路由请求的节点获得请求的路由。AODV路由采用逐跳的方式转发分组，路由表中记录了到目的节点的下一跳地址，因此不需要在数据帧中携带完整的路由信息。AODV路由比较适合于节点依靠电池供电、能量受限的网络环境。需要指出的是，ZigBee路由中使用的AODV路由算法与无线自组织网络中的AODV路由算法略有区别。如无线自组织网络中的AODV路由是基于最少跳数的，即当接收到多个RREP时，总是选择跳数较少的路由，而ZigBee中的AODV路由选择则是基于路径损耗(当路径损耗设置为ZigBee规范中所指定的常数7时，ZigBee的AODV路由算法总是寻找最短路径)．为了说明方便，下文中用Z-AODV表示zigsee规范采用的AODV路由算法。等级树路由也可以简称为树路由，等级树路由机制包括树地址分配和树路由两部分．ZigBee协调器建立网络时将给自身分配网络地址0和设置自身的深度Depth0为0。节点i加入网络并连接到节点k时，节点k将成为节点i的父节点，并根据自身的网络地址Ak和深度眈Depthk给节点i分配一个网络地址Ai以及深度，其深度为：Depthi=Depthk+1 (2.1)式中，深度Depthi表示了节点i到协调器的跳数。图2.3说明了ZigBee等级树结构，其中cM表示一个路由器或者协调器节点可容纳的最大子节点数，RM表示子节点中可以是路由器的数目。对于一个网络的不同节点，CM和RM一般是定值。对于深度为Depth=d的节点k，将给其新加入的无路由能力的第n个RFD子节点i分配网络地址；Ai=Ak+Cskip(d)Rm+n (2.2)对于有路由能力的FFD子节点分配地址：Ai=Ak+1+(n-1)Cskip(d) (2.3)式中，1+Cm（Lm-d-1）,if Rm=1Cskip=，otherwise （2.4）通过这样的地址分配机制，每个路由器节点都把包含Cskip(d)个地址的地址块分配给自己有路由能力的子节点，保证了数据帧发送节点总是能够根据目的节点地址来判断目的节点是否是本节点的后代节点。利用等级树路由传送数据帧时，目的节点网络地址为D，则当深度为d，网络地址为A的路由节点转发此数据帧时，将首先根据下式判断目的节点是否是本节点的后代节点：，ADA+Cskip(d-1) （2.5）如果满足式(2.5)，则数据帧的下一跳地址N为：（2.6）即如果目的节点的地址是与本节点相连的子节点