基于网络编码的ZigBee多播路由协议研究

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Ad hoc网络是一种移动、多跳的、无线自组织通信网络,由于节点传输距离有限,中继节点可对收到的数据进行中转,从而可以实现稍大范围通信。而且,由于网络节点都通过电池供电,故能耗问题一直成为影响Ad hoc网络节点寿命的最主要因素。   ZigBee网络是一种特殊的Ad hoc网络,它采用单播方式实现节点间的数据传输,当要向多个目的节点发送相同的数据时,需要发送多次,每次发送的数据仅是目的地址有所变更,而采用多播方式,可把多个接收节点加入同一个多播组,源节点只需要发送一次便可达到同样的效果。基于多播通信的优点,本文将ZigBee路由协议进行了多播扩展,有效的降低了中间路由节点的通信负担,并有效的节省了网络节点的能耗。   在路由建立过程中,ZigBee节点使用洪泛的方式向整个网络广播路由请求分组,以便使得目的节点收到请求并给予回复。当有多个节点需要建立路由时,网络中会产生较多的路由请求分组,它们的传输占用了较多的网络资源。针对这种缺陷,本文在协议中采用了网络编码技术,中继节点把来自不同源的路由请求分组进行融合后再转发出去,目的节点收到足够多的数据后再进行解码,从而还原出原始数据。在这种通信方式中,中继节点将多条数据融为一条数据,转发一次就完成了多条数据的传送。而在传统通信方式中,中继节点需对每条数据都处理一次。因此,在ZigBee路由协议中采用网络编码技术后,能有效减少控制报文在网络中的传输次数,进而延长了网络节点的寿命。   在众多短距离无线通信技术中,ZigBee技术需要更低的成本和能耗,同时,随着物联网技术的大力发展,使得ZigBee协议被广泛应用于老幼护管、智能家居、工业监测等生活攸关的众多领域。因此,本文对ZigBee路由协议的改进具有十分重要的研究意义。
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