05.ZigBee网络层解读.ppt

ZigBee2007包含两个特性集：ZigBee特性集和ZigBee PRO特性集。 ZigBee 特性集提供了树寻址、AODV 网状路由、单播、广播和群组通信、以及安全等特性。 ZigBee PRO 用随机寻址取代了树寻址；其虽然包括了 ZigBee-2006 和 2007 规范中所使用的 AODV 路由，但却提供了多对一源路由备选方案。ZigBee PRO 还 增加了有限的广播寻址功能，并增加了对“高级”安全性的支持功能。 不同特性集节点兼容性问题： 只有在有限条件下，ZigBee 和 ZigBee PRO的设备才能在同一网络上同时使用。二者的设备只能以有限的终端设备的角色加入到对方的网络。 第一层：1个节点；第二层：Cm个节点，Rm个路由器；第三层：RmCm个节点，RmRm个路由器；第k层：Rm的k-1次方个节点，Rm的k-1次方哥路由器。 * （3）健壮、稳定、灵活 路由算法必须健壮，即在出现不正常或者不可预见事件的情况下仍然能正常处理，例如硬件故障、高负载和不正确的实现方法等。 路由算法还应该是灵活的，即它们应该迅速、准确地适应各种网络环境，例如，当发现网络中出现链路中断，路由算法要迅速选择次佳的路径。 路由对于应用层来说是完全透明的 应用程序只需要简单地向下发送去往任何设备的数据到栈中，栈会负责寻找路径。应用程序并不知道操作是在一个多跳的网络当中的。 类比：寄包裹，无需知道包裹在路上是如何运输的。 原来是透明的，一方寄出，另一方接收，中间是黑箱子。 快递行业的发展使得我们能看到部分信息，但是我们看或者不看，包裹依然在路上。 树路由 树路由 是ZigBee当中最基本的路由方式，又称为等级路由（hierarchical routing）。 由网络层属性nwkUseTreeRouting来设置是否使用树路由： TRUE表示使用，FALSE表示不使用。 注意：即使nwkUseTreeRouting= TRUE也不表示节点一定使用树路由方式，有时候树路由只是做为一种最后的手段。 数据包沿着树的路径传递，它依赖于树形编址。 Cluster-Tree路由算法 ZigBee网络的树型拓扑结构中 每一个父节点可以同时有多个子节点； 但是一个子节点却只能有一个父节点。 按照这种方式形成了一颗树。 在路由的时候就按照树的父子节点来查找，这种方式称之为Cluster-Tree算法。 Cluster-Tree路由算法流程 在Cluster-Tree过程中，节点直接通过数据包中的目的节点地址来计算下一跳的地址。 通常的做法是将其简化为上行路由或者下行路由。 上行路由：下一跳为当前节点的父节点。 下行路由：下一跳为当前节点的子节点。 Cluster-Tree路由算法流程 记当前节点地址是A，目的节点的地址是D，当前节点深度为d： 若D = A，则当前节点为目的节点，无需再转发。 若A D A+ Cskip(d-1)，转发给子节点。 若A+ (k-1)?Cskip(d) D A+ k? Cskip(d) ，转发给第 k 个路由器子节点；（1≤k≤Rm） 若D=A+ Rm?Cskip(d) + j，转发给第 j 个末端子节点； （1≤j≤Cm-Rm） 若D A或者D A+ Cskip(d-1) ，转发给父节点。 Cluster-Tree算法——优缺点 优点 除了必需的几个网络拓扑参数之外，不需要存储其他的信息。不需要路由发现过程，计算也比较简单。 缺点 由于只能沿着树的路径来传递数据，路径单一，效率通常较低，而且可靠性不足。 由于Cluster-Tree算法这种直接由子节点或者父节点来发送，因此节点不能够走最优的路径，相对来说，所走的路径都会比较偏长，也会给分组的传输带来很高的延时，而且深度较低的节点对于数据量的转发会比较大，给节点带来很大的负载，很容易造成节点的流量分配不均衡。 网状网路由 网状网路由 对于网状拓扑结构，多采用动态路由协议，如ZigBee Ad-hoc On-demand Distance Vector Routing (ZAODV)； ZAODV与自组网中的经典AODV协议不完全一样，准确地说是一种简化版本的AODV junior (AODVjr)。 AODV是反应式路由协议 当向目的节点发送包时，源节点才在网络中发起路由查找过程，找到相应的路由。（on-demand，按需） 因特网路由协议是先验式的 查找路由不依赖于路径上的节点是否要发包，而是每个节点维护一张包含到达其它节点的路由信息的路由表。 节点间通过周期性的交换路由信息来不断更新自身的路由表，以便能够及时的反映网络拓扑结构和变化，以维护一致的、及时的、准确的路由信息。 路由代价 网状网路由需要寻找一条从源节点到目的节点“最佳”的路径。衡量最佳的标准就是“