级并动态更新节点较于全部节点的能 量状况，实现了 AODV jr和Cluster-化ee算法的平衡。而相较于ME-AODV方法，本发明使用的 方法减少了 RREQ洪泛，降低能量消耗，在网络整体耗能上比ME-AODV低，延长网络生命周期。
[0107]而在图2中，在网络运行初期，由于能量充足，两种方法中没有节点会死亡，但是随 着网络运行时间的增加，一些作为路由节点的点由于大量转发数据而出现死亡。本发明考 虑了节点的各种能量下的情况，并在节点能量低的时候使用耗能更少的Cluster-Tree算 法，能够有效延长节点的生存周期，所W在在同一运行时间内，失效节点较少。
【主权项】
1. 一种延长Zigbee网络生命周期的方法，其特征在于包括如下步骤： 1. zigbee逻辑分簇 利用zigbee网络的网形拓扑结构，将网络进行分簇，并同步建立网络链路，缩短路由路 径，减少节点以及网络消耗； 2) 判断节点能量状态； 3) 结合AODVjr的路由算法，建立源节点和目的节点之间的最优路径。2. 根据权利要求1所述的延长zigbee网络生命周期的方法，其特征在于所述的步骤1) 中的z igbee逻辑分簇方法具体包括如下步骤： S01:网络中第一个簇由中心协调器作为簇首形成，由它和它通信范围内的节点构成， 记为簇〇,在该簇形成后，中心协调器广播信息给它发现的节点，如果发现的节点与它是父 子关系，则该节点成为簇〇的簇成员，如果发现的节点与它不是父子关系，则它们之间建立 一条mesh链路，用于它们之间的通信； S02:以簇0中的簇内节点为当前节点，分别在自己的通信范围内发现新的节点，若发现 的节点是簇〇的叶子节点，则它们之间为兄弟关系，并在它们之间建立一条mesh链路，且兄 弟关系会被记忆，若发现的节点为新节点且与当前节点非父子关系，则该新节点作为下一 个新簇簇首，建立新簇，并在它们之间建立相应的mesh链路； S03:将新簇首作为当前节点，重新进行节点发现过程，若新发现的节点已成簇首，且与 当前簇之间存在父子关系，那么将两个簇合并，父节点当成为合并后的新簇簇首，若它们之 间没有父子关系，那么将选择连通度大的节点担当该簇簇首，如果连通度持平，则拥有较小 网络地址值得节点将会成为簇首;若新发现的节点为孤立节点，不在任何簇中，则它将以簇 成员的身份加入当前节点的簇中，并建立mesh链路； S04:以新建立的簇的叶子节点作为当前节点，重新进行节点发现过程，若被发现的节 点是其父节点的所在簇的叶子节点，则在它们之间建立mesh链路，若被发现的节点是新节 点，则该节点会作为新簇首建立一个新簇，当前节点成为该新簇的网关； S05:重复S03到S04直到没有新的邻居节点被任何簇内的叶子节点发现。3. 根据权利要求1所述的延长zigbee网络生命周期的方法，其特征在于所述的步骤2) 判断FFD节点能量状态具体为： 定义动态更新的节点能量的充足值PowerSuff icient，偏低值PowerLow，警戒值 PowerWarning，如下公式所示： PowerSuff i c i ent = αΝ X Power PowerLow = βΝ X Power Powerffarning= yNXPower 其中，Power为节点的初始能量值，α，β，γ为固定系数，N为初始值为1的计数值，当处于 警戒状态的节点占所有节点达到临界值时，计数N加1; 节点检测自身的能量状态，若大于PowerSuff icient设定值，则为能量充足状态，若大 于PowerLow而小于PowerSuffici ent时为能量偏低状态，若节点能量低于PowerWarning设 定值，则为警戒状态，处于警戒状态的节点向协调器发送数据更新警戒节点计数 WaringNodes。4. 根据权利要求1所述的延长zigbee网络生命周期的方法，其特征在于所述的步骤3) 具体为： 在初始化阶段，中心协调器各路网络地址分配机制为每个节点分配唯一的网络地址， 并将自身剩余能量与节点能量等级定义的临界值进行比较，判断出该点的能量等级，从而 在传输数据时选择不同的路由策略， 1) 当节点能量充足时，所述节点为所有接收到RREQ包的节点， 1.1) 判断节点是RFD节点还是FFD节点， 若节点是RFD节点，则交由其父节点转发； 若节点为FFD节点，则进行下一步； 1.2) 路由节点接收到数据帧，先判断自己是否为目的节点，若是则接受数据并回复 RREP报文，若不是，则判断节点与目的节点的簇ID是否相同，若不同，RREQ报文将按照AODV 路由过程进行转发;若相同，则判断它们之间有没有mesh链路； 1.3) 若有mesh链路，则直接将数据发送到目的节点；若没有mesh链路，则将RREQ报文单 播给源簇簇首，收到RREQ报文的节点遵循AODVjr方式对该报文进行转发以及回复RREP报 文； 2) 当节点能量偏低时，所述节点为所有接收到RREQ包的节点， 2.1) 判断节点是是RFD节点还是FFD节点， 若是RFD节点，则交由其父节点转发； 若为FFD节点，则进行下一步， 2.2) 路由节点接收到数据帧，判断自己是否为目的节点，若是，则接收数据回复RREP报 文;若不是，则根据Cluster-Tree算法中的公式： A<D<A+CskiP(d-l) 来判断目的节点是否为自己的后代节点； 其中，A为当前节点的网络地址，D为目的节点的网络地址，d为当前节点所在的网络深 度，Cskip(d-1)为当前节点在(d-Ι)深度下的网络偏移量，当目的节点地址D处于A和A+Cskip (d-1)之间时，说明目的节点是当前节点的后代节点，反之则不是其后代节点； 2.3) 若目的节点为自己的后代节点，则根据计算下一跳地址，并将数据帧送到下一跳节点； 其中，Cskip(d)是网络深度为d时的地址偏移量，由下式计算得出：其中，U为父节点可拥有的最大子节点数，Rm为父节点可拥有的最大路由节点数，Lm为 网络最大深度，这些参数均由协调器决定，d为网络深度； 若目的节点不是自己的后代节点，则判断目的节点是否为本簇成员； 2.4) 若为本簇成员，则将数据帧发送给它的父节点， 若目的节点不为本簇成员，则判断其是否为簇首，如不为簇首，则将数据帧转发至目的 节点的簇首，由簇首处理;若目的节点是簇首节点，则检查路由表是否包含目的节点地址信 息； 2.5) 若包含目的节点地址信息，则直接将数据帧发送至目的节点；若不包含，则启动 路由发现过程； 3)当节点能量处于警戒状态时，此处的节点为所有接收到RREQ包的节点， 若节点判断自身能量水平为警戒状态，则停止数据转发，只对自己为目的节点的这种 情况进行回复，自身若不为目的节点则直接丢弃RREQ数据包，同时向中心协调器发送数据 并由中心协调器更新警戒节点计数WaringNodes。
【专利摘要】本发明公开了一种延长zigbee网络生命周期的方法。包括以下步骤:包括如下步骤：1)利用zigbee网络的网形拓扑结构，将网络进行分簇，并同步建立网络链路，缩短路由路径，减少节点以及网络消耗；2)判断节点能量状态；3)结合AODVjr的路由算法，建立源节点和目的节点之间的最优路径。本发明采用分簇策略，并将节点能量分级，动态评测各个节点及网络整体能量状况，并根据节点能量的不同选择不同的路由策略，平衡了通信效率和能耗二者关系，延长了整个网络的生命周期。
【IPC分类】H04W84/18, H04W40/10
【公开号】CN105636144
【申请号】CN201610038715
【发明人】包晓安, 李清木, 张娜, 郭炜杰, 胡国亨
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月20日