ZigBee网络中基于节点移动性的路由选择策略

1、第45卷 第4期 2012年4月天 津 大 学 学 报 Journal of Tianjin UniversityVol.45 No.4Apr. 2012ZigBee网络中基于节点移动性的路由选择策略穆嘉松，刘开华，史伟光(天津大学电子信息工程学院，天津 300072)摘 要：为了提高ZigBee网络的路由效率，降低节点能耗，提出一种基于节点移动性的路由选择策略ZigBee网络同时支持基于地址分配的分层路由和基于路由请求的路由方法该策略根据网络中节点移动性的变化，自适应选择路由方法节点通过自身邻居参数改变识别位置变化，避免了网络中额外的数据传输流量经仿真测试，相对于原有的单一方法路由方案，基于

2、节点移动性的路由选择策略具有更高的路由效率，提升了ZigBee网络的路由性能关键词：ZigBee网络；路由选择；自适应；节点移动性中图分类号：TN92 文献标志码：A 文章编号：0493-2137(2012)04-0301-08Routing Selection Strategy Based on Node Mobility in ZigBee NetworkMU Jia-song，LIU Kai-hua，SHI Wei-guang(School of Electronic Information Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，Ch

3、ina)Abstract：To improve the routing efficiency and reduce the node power consumption in ZigBee network，a routingselection strategy based on node mobility was proposed. Both the hierarchical routing based on address allocation and the routing method based on routing discovery are available in ZigBee

4、network. In the strategy，the node chose the routing method self-adaptively on the basis of the change of node mobility. Nodes recognized the mobility variety through the change of parameters in neighbor table to avoid the extra network load. The simulation results showed that the routing strategy ba

5、sed on node mobility，compared with original single routing schemes，had better routing effi-ciency and improved the routing performance in ZigBee network.Keywords：ZigBee network；routing selection；self-adaption；node mobilityZigBee标准目标应用在低功耗、低开销、低维护的特定需求的监测和控制系统1标准提供了2种可选的路由方案一种是基于路由请求的Z-AODV算法，另一种是简单的

6、分层路由(hierarchical routing protocol，HRP)算法22种路由方式截然不同，前者是基于需求的路由获取算法，当需要建立路由时通过广播路由发现请求建立传输路径；而后者是主动式的路由方案，并不需要相关的路由控制信息3虽然ZigBee网络支持2种特征不同的路由方式，以满足不同网络环境中对于网络传输效率、能量消耗和鲁棒性等的要求，然而，目前对于ZigBee网络中如何根据网络条件使用和选择路由方法的研究还不多，已有的研究中也鲜有考虑网络结构和节点移动变化的因素4-6合理的路由选择策略能够将2种路由方法的收稿日期：2011-01-28；修回日期：2011-08-22.基金项目：

7、国家自然科学基金资助项目(60872001).优势发挥，从而提高路由效率，减少网络的能量消耗，对ZigBee网络性能提升有积极的意义笔者在先前的工作中，分析研究了在不同节点移动性条件下HRP和Z-AODV算法的路由性能7本文将在此基础上，提出ZigBee网络中自适应的路由选择策略为了避免节点在识别移动性信息过程中引入数据传输，提出了一种基于节点命令和邻居信息变化的移动识别方法，并基于此实现自适应路由选择1 ZigBee协议栈1.1 设备类型IEEE 802.15.4标准规定了全功能设备(full func-tion device，FFD)和精简功能设备(reduced function作者简介

8、：穆嘉松（1983 ），男，博士，mujiasong 通讯作者：刘开华，liukaihua.·302· 天 津 大 学 学 报 第45卷 第4期device，RFD)2种器件FFD可以实现更多的功能，与其他任何在其传输范围内的设备进行通信而RFD只能简单地完成网络中的基本功能，仅可以和FFD进行通信8从功能上，ZigBee标准规定了3种网络节点：协调 (ZigBee coordinator，ZC)节点、路由 (ZigBee routers，ZR)节点和终端设备(ZigBee end device，ZED)ZC节点负责初始化网络和管理网络结构ZR节点允许有自己的子节点，可以与

9、任意其他节点通信ZED不能再有下一级的子节点ZC和ZR节点分别具有邻居表，其中包含节点传输范围内的邻居节点信息 1.2 地址分配机制和分层路由ZigBee标准采用分布式地址分配机制(distributed address assignment mechanism，DAAM)分配节点地址DAAM通过树型结构中的节点位置静态地分配节点地址该地址由父节点分配给子节点，并且在网络中是唯一的ZC节点可以确定以下网络参数：Cm为一个父节点可以拥有的最大子节点数目；Rm为一个节点可以拥有的最大路由子节点数目；Lm为网络的最大深度则每个父节点在第d层深度分配给每个路由子节点的地址子块尺寸Cs为d信息作为回应R

10、REP数据随之前建立的反向路径传输回源节点通过对同一目的节点路由开销的比较，节点可以实时选择最佳的路由最后，源节点将缓存的数据包通过以上过程建立的路径发送10Z-AODV算法通过泛洪RREQ找到到达目的节点的全局最短路径然而该方式引起的广播过载，对于带宽和内存有限的ZigBee设备是不能忽略的11. 虽然ZigBee标准应用集中在低速率数据环境，但由于路由发现造成的额外开销，特别是在密集的网络结构中会严重影响网络通信这些影响将体现在点对点延时和数据传输效率上12同时Z-AODV算法还将潜在影响ZigBee网络的可扩展性131.4 路由方式选择根据ZigBee网络层帧格式，包头DiscoverR

11、oute域定义为数据流采用的路由方式2，其设定如下(1) 抑制路由发现(suppress route discovery，SRD)：节点将仅使用现有的路由表，如果目的地址不在路由表中，节点将选择分层传输或丢弃数据(2) 使能路由发现(enable route discovery，ERD)：如果目的地址在路由表中，节点将根据路由表选择下一跳地址，否则路由节点将初始化路由发现，如果当前节点没有路由能力，将进行分层传输(3) 强制路由发现(force route discovery，FRD)：无论路由表中是否存在对应项，节点都将初始化路由发现过程ZigBee标准中，ERD为该域的默认值 1.5 邻居

12、表ZigBee网络层标准规定，ZC和ZR节点将提供维护邻居表的功能设备的邻居表包含传输范围内每个设备的相关信息储存在邻居表中的信息可用于各种目的，表里的每个表项包含关于邻居设备的必要信息有：PAN标识符；扩展地址；网络地址；设备类型；关系同时，实施设备可以存储邻居表中额外的可选信息01+C(Ld1)mmCsd=Lmd11+CRCR1RmRm=0Rm=1Rm>1(1)网络地址Ad+1,rn和Ad+1,el是分配给在d1层深度，第n个路由子节点和第l个终端子节点的地址，即Ad+1,rn=Aparent+Csd(n1)+1dAd+1,el=Aparent+CsRm+l (CmRm)(2)式中：

13、Aparent为父节点的地址；1nRm，1l HRP可以为任意目的地址提供简单而可靠的路由但由于传输路径往往不是最短路径，该方法的传输效率有时并不理想 1.3 Z-AODV路由ZigBee协议中基于路由请求的路由方法和著名的AODV9方法非常相似当需要建立路由时，源节点向邻居节点广播路由请求(routing request，RREQ)，中间节点接收到RREQ后再向自己的邻居节点重广播，直到该路由请求到达目的节点一旦目的节点接收到RREQ，立刻通过对发送RREQ的邻居节点单播返回一个路由响应(routing reply，RREP)2 ERP和Z-AODV路由算法性能分析2.1 仿真平台本文使用O

14、pnet Modeler作为仿真平台节点的物理层和MAC层采用IEEE 802.15.4标准，规定了无线网络的工作频率、调制方法、信道接入机制、数据传输速率、无线接收和发射设备的设定等参数节点网络层的设定符合ZigBee标准基于研究需要，只对ZigBee网状拓扑所需的功能进行设定，包括网2012年4月 穆嘉松等：ZigBee网络中基于节点移动性的路由选择策略 ·303· 络中节点的地址分配方案、网络层帧结构、路由方法、路由表和邻居表的产生和维护以及节点信息管理等功能2.2 性能分析先前的工作中，研究了在不同节点移动性条件下HRP和Z-AODV算法的路由性能7，并得到结论，即

15、SRD路由方式适用于结构稳定的ZigBee网络，而在节点移动性较高的网络中，ERD路由方式有更好的性能对于2种路由方式适用环境的分界网络条件有以下结论：随节点数量增加，2种路由方法适用环境的分界网络条件趋于稳定，对应节点保持静止时间概率的均值略大于20s7在本文的路由策略中，不要求获知节点运动的速度和距离等因素，只需要得到节点保持当前位置的预期时间在统计该值时，长期稳定网络中节点可能具有较长的静止时间，对数据统计带来不便因此，本文将网络中节点保持当前位置的时间概率，转化为单位时间内节点运动次数的概率单位时间选取100s，这是因为该单位时间决定了节点运动判断的敏感程度和反应时间如果该值过小，会增

16、加随机因素对节点移动性判断的影响；如果该值过大，节点需要较长的时间反映网络结构的变化，将会降低路由选择的效率对于单位时间(100s)内节点的平均移动次数，为了获得节点运动次数的整数解，对应节点静止时间的取值只能是16.7s、20.0s、25.0s和33.3s等.基于以上分析，本文进行了进一步的实验测试仿真环境设置如下：网络节点数分别为20、30、40和50，节点保持当前位置的时间的概率分别设定为16.7s、20.0s、25.0s和33.3s每组实验取不同的节点数量和移动性，一共进行16组，每组实验进行10次，统计SRD和ERD 2种算法各自的网络总体数据流量的平局值仿真其他参数设定如表1表1

17、网络仿真参数Tab.1 Network parameters of simulation参 数 仿真时间/s 节点运动速度/(m·s-1) 节点运动距离/m 数据包长度/bit 包到达时间 包目的地址取 值 100服从(10，30)均匀分布 服从(10，50)均匀分布100服从均值为1s的正态分布随机地址网络尺寸/(m×m)×100法适用环境的分界网络条件随节点数量增加趋于稳定，这时，节点静止时间的概率期望值为25.0s，对应节点单位时间移动次数为4次节点静止时间期望为20.0s，ERD方式具有更低的网络流量而节点单位时间内平均移动3次时，SRD方式具有更高的效率

18、基于以上分析，ZigBee网络中SRD和ERD方式的适用环境可以进一步总结为：ERD方式在平均100s时间内节点移动4次及以上的网络中性能更好，而SRD方式适合于平均移动少于3次的网络表2 不同网络条件SRD和ERD方式的网络数据流量 Tab.2 Network loads of SRD and ERD mode in differentnetwork conditions静止时间/s 16.7 20.0 25.0 33.3路由方式SRDERDSRDERDSRDERDSRDERD不同节点数量网络中的平均数据流量/(bit·s-1)6038.95574.35311.95426.5521

19、5.75419.35042.95372.48882.68117.0 8048.1 8056.9 7864.3 7958.8 7639.2 7885.19362.99398.29138.79965.69035.99490.69826.53 基于节点移动的路由选择策略在先前研究的基础上，本文提出了ZigBee网络中基于节点移动性的路由选择策略(routing strategy based on node mobility，BNM)在BNM策略中，每个节点分别有SRD和ERD 2种工作方式，每种工作方式中，节点采用对应的路由方式传输数据BNM策略将根据当前的节点移动性，估计将来的网络条件，通过设定数

20、据帧中路由方式域的值选择路由方式，实现自适应路由选择在100s内节点移动少于4次的情况下，使用SRD方式；当移动4次及以上时，使用ERD方式算法流程如图1所示 3.1 工作模式图2是SRD方式的流程其中Ts为布尔型变量，表示计时器的工作状态，ON为开启，OFF为关闭；T为计时器当前值，单位为s；C为记录节点移动次数的计数器取值计数器进行加1操作，然后进行比较，如果移动次数小于4次，将继续等待节点移动消息到来；否则，计数器和计时器清零，并进入ERD工作方式当检测到节点移动信息，计时器将首先检测是否开启，如果处在关闭状态将启动计时器计时仿真结果如表2所示，表中静止时间表示节点平均静止时间从表中数据

21、可以看出，SRD和ERD算·304· 天 津 大 学 学 报 第45卷 第4期（a）计数器流程 （b）计时器流程图2 BNM策略节点SRD方式流程 Fig.2 Flow chart of SRD mode in BNM图1 BNM策略流程 Fig.1 Flow chart of BNM将清零关器在激活后持续工作，计时到达100s后，闭，并将计数器值归零，等待下次激活命令SRD进程中，计时器不是持续处在工作状态，只有当节点检测到位置移动信息时，才开始工作当网络处于稳定状态时，节点将保持在SRD工作状态，并且没有任何额外的内存消耗和数据传输图3显示了节点ERD方式的流程节点进入

22、ERD方式后，计数器归零，计时器开始计时当发现节点移动时，计数器做加1运算并进行比较如果计数器取值小于4，将返回等待检测下一个节点移动信息否则，计数器和计时器同时清零，计数器返回等待检测节点移动信息计时器在ERD方式中始终开启工作，当计时器计时到达100s，将关闭归零，并将计数器置零，进入SRD方式在ERD方式中，计时器保持开启工作状态，当计时器计时到达100s时，计时器和计数器同时归零，计时器关闭，进入SRD工作方式从ERD方式的工作流程可以发现，节点在进入ERD工作方式后，将至少在此模式工作100s，在此期间，节点可以对路由表进行维护，更新路由表和邻居表信息在节点移动性降低，进入SRD方式

23、后，这些信息可以用来改善SRD方式的路由效率（a）计数器流程 （b）计时器流程图3 BNM策略节点ERD方式流程Fig.3 Flow chart of ERD mode in BNM3.2 节点移动识别从BNM策略中SRD和ERD方式节点的工作流程可以看到，如何获取节点移动的信息，决定了BNM策略运行的成本以及执行的效率在BNM策略中，只需要对节点的移动进行判定和检测，而对于运动距离、速度、路径等信息并没有要求基于以上分析，本文提出了BNM策略中节点移动识别方法图4是SRD路由方式下ZigBee网络节点移动的示例节点A、B、C为协调器的子节点节点D深度为2，初始在1位置，父节点是A1)D移动到

24、位置2 节点位置发生变化，但对于D与父节点A之间的通信影响较小，BNM算法中认为可以忽略，不需要检测2012年4月 穆嘉松等：ZigBee网络中基于节点移动性的路由选择策略 ·305·的方法来检测节点移动图5是ERD方式下ZigBee网络节点移动的示例节点A、B、C为协调器的子节点，D和F为B的子节点，E为D的子节点图4 SRD方式下节点移动分析示例Fig.4 Demonstration of node moving in SRD mode2)D移动到位置3D失去和父节点A的联系D如果仍希望作为当前ZigBee网络的设备工作，就需要启动重新加入网络的进程在图4所示情况下，节

25、点B可以响应D在3位置的加入请求，如果在B节点的子节点地址空间内有空闲地址，将根据DAAM机制为D分配地址这时，原有的树型拓扑结构被改变，D将以B节点作为自己的父节点进行数据传输和路由这个过程，将在网络中引入额外的数据传输，对整个网络的数据传输也会造成影响这类移动需要BNM策略进行监测这种移动过程中，D节点会和原父节点失去连接并引发一个重新加入网络的命令以及网络地址的改变3)D移动到位置4 节点位置发生变化，但既没有和原父节点失去连接，同时也不能和其他节点构成连接，对数据的传输和网络的拓扑影响很小对于这种移动，BNM策略也不进行检测通过以上分析，节点使用SRD路由方式时发生移动，如果没有改变当

26、前的分层结构，该移动对于网络的数据传输几乎不会造成影响，这种移动应被忽略；如果节点移动造成父子链路失效，失去连接的子节点将重新启动加入网络的过程，寻找新的父节点加入网络并更新网络地址，形成新的网络拓扑结构在SRD方式中，可以通过监测节点重新加入网络的命令、节点的父节点以及节点自身的网络地址，来判断节点是否发生了位置移动在ZigBee网络层以及应用支持子层标准中，并没有命令和进程会要求节点发送重新加入网络的命令，也不会更改节点的父子关系和网络地址因此，以上的检测方案是可行的为了减少多网络情况下的计算和存储消耗，BNM策略将检测节点重新加入网络的NLME-JOIN. confirm命令来判断节点位

27、置改变节点在ERD工作方式下，虽然父子关系仍然存在，然而数据传输将基于路由请求，因此需要用不同图5 ERD方式下节点移动分析示例Fig.5 Demonstration of node moving in ERD mode1)D移动到位置2 在位置1时，父节点B和节点E、F都是D的邻居，而在位置2时，D的邻居只有B和A，网络拓扑发生了变化这类移动需要进行监测2)D移动到位置3D同原先的父节点B失去了联系，然而与使用SRD方式的网络不同的是，由于在3位置的通信范围内，仍有节点C和F作为D新的邻居，D仍可以在网络中正常工作并通过F和C进行数据传输，而不需要重新加入网络该移动对网络拓扑产生了影响，需要

28、监测3)D移动到位置4D和原父节点B失去了联系而原先的邻居节点E和F没有影响网络的数据传输发生变化，需要进行监测4)D移动到位置5 节点位置发生变化，但是D的邻居没有变化这类移动对网络中的数据传输，几乎不产生实际的影响，在BNM策略中将其忽略通过以上分析，节点使用ERD路由方式时发生移动，如果移动节点的邻居没有变化，则几乎不会对数据传输造成影响，这种移动将被忽略如果节点移动改变了可用链路，将影响数据传输，BNM策略需要对其进行检测运动是相对的，为了确定邻居表的变化是由于自身移动还是对应节点的移动造成的，将不得不引入额外的数据传输，这和BNM策略提出的初衷相违背因此，本文提出一种近似的算法来进行

29、判断而避免了数据交换节点移动示例仍如图5所示1)D移动到位置2 D的邻居减少了A，A的邻居也增加了D，而实·306· 天 津 大 学 学 报 第45卷 第4期际上A的位置没有变化类似的情况也发生在D移动到位置3，C节点的邻居表中通过分析可以发现，节点增加1个或几个邻居，而其余的邻居没有变化，大多是由其他节点移动进入自己的通信范围造成的因此在识别节点移动时，将只考虑原有邻居的丢失；而在其余邻居信息不变的情况下，不计算新邻居的产生 2)D移动到位置2D失去邻居E和F，同时，E和F也失去邻居D不同的是，E和F其他的邻居没有变化，而节点D同时失去了E和F 2个邻居因此，BNM策略认

30、为节点失去2个或以上邻居，是自身移动造成的；只丢失1个邻居，是相应节点移动造成的3)D移动到位置2 如果节点F不存在，D将只丢失1个邻居E，而E丢失了邻居D不同的是，D除了丢失E之外，也增加了新的邻居A节点在移动时，通信范围的改变将可能引入新的邻居因此，BNM策略认为，失去1个邻居同时有新的邻居发现的情况，是自身节点移动引起的4)D移动到位置4 D失去邻居B，没有增加新的邻居B是D的父节点，父节点是节点加入网络时，邻域内有最佳通信质量的路由节点，因此，父子链路中断对子节点影响较大BNM策略认为，如果当前节点和父节点失去连接，是子节点移动引起的基于以上分析，得到ERD传输方式下，节点移动判定的方

31、法，流程如图6所示节点在邻居表更新过程中，将原始邻居表暂存，用新的邻居表和其进行比较如果失去2个或以上邻居，节点认为自身发生移动如果全部原有邻居信息仍有效，则判定节点未移动在恰好失去1个邻居的情况下，将查看是否有新邻居如果有，节点判定自身移动；否则，节点将检查与父节点链路是否仍然有效如果是，节点判定没有移动；否则认为发生移动判定完成后，节点将清除原邻居信息，并将当前邻居信息暂存暂存的邻居信息中，并不需要备份邻居表所有域的内容，只需要储存邻居的PAN标识符、网络地址和关系3项每个邻居的对应内存消耗为33 bit，包括16 bit的PAN ID信息，16 bit的网络段地址信息和1 bit的节点关

32、系信息最后，将分析2种工作方式转换需要注意的问题假定当前节点工作在ERD方式，网络拓扑结构如图5所示，D从位置1移动到4，依照节点运动的判定方法，该节点由于和父节点失去了连接则认为发生了移动假设节点D不再发生运动，之后节点移动性下降并进入SRD工作方式这时，D和原父节点失去连接，将重新寻找新的父节点这时，由于ERD方式中的位置改变，导致D在进入SRD方式后将进行一次重新加入网络进程，从而误认为节点发生了位置变化为了解决这个问题，比较好的方式是在节点进入SRD方式之后，节点运动检测进程稍稍推迟启动，这样既消除了误差，也不需改变ZigBee节点的工作机制在BNM策略中，节点运动检测进程将推迟100

33、ms后执行图6 ERD传输中节点移动识别流程Fig.6 Flow chart of node moving recognition in ERD mode4 仿真和分析本文将BNM策略与传统的单一路由方案进行了比较网络中节点有相同的数据发送参数通过比较不同路由方式的总体数据流量，评价路由方法的效率4.1 网络结构突变情况的性能仿真首先研究BNM策略在网络结构突变情况下的路由性能仿真使用30个节点，全部为FFD设备，稳定网络中节点保持当前位置的概率服从均值为150s的正态分布；不稳定网络中该均值为20s仿真其他参数保持不变仿真时间共200s，从仿真开始到100s，网络节点使用稳定网络配置，使网络

34、结构保持较稳定的状态；仿真第100s，增加网络中节点的移动性，将节点移动的参数改为不稳定网络中的配置，以模拟现实应用中不可预见的突发情况仿真结果如图7所示在仿真前100s，网络处在稳定状态SRD较ERD算法有更高的路由效率对于BNM策略，这阶段节点工作在SRD方式，性能和SRD算法基本相似仿真100s后，系统稳定性下降ERD算法性能改变不大；SRD算法的表现急剧下降，仿真后期有非常高的网络整体流量而BNM策略，对系统2012年4月 穆嘉松等：ZigBee网络中基于节点移动性的路由选择策略 ·307· 突发的变化，有较好的稳定性由于BNM策略中工作模式的转换是通过判断节点移动

35、来驱动的，当网络结构较稳定时，仍采用SRD算法传输，所以其性能总体优于ERD算法从仿真可以看到，对于网络结构的突发变动，BNM策略通过对路由方式的选择，有效地提高了路由的效率在仿真的后100s，BNM对于SRD和ERD算法，效率分别提升约18.2%和7.5%.量值升高较多而BNM策略有着比ERD算法更低的平均网络流量经仿真测试，BNM策略较SRD和ERD算法，路由效率分别提升6.3%和7.4% 4.2 网络结构不可预测情况的性能仿真本文对网络结构不可预测的ZigBee网络中BNM的路由性能进行了仿真网络结构未知以及可能存在的分块效应会对无线网络的数据传输带来较大的影响仿真参数设置如下：节点数3

36、0个，仿真时间200s，节点保持静止的时间服从正态分布，期望值取值分别为5、20、50、150s，每个节点随机取其中任一值，每个值被选取的概率相等每100s，节点重新设置保持静止时间概率的均值节点数据传输参数的设定参数同之前的仿真保持一致仿真结果如图8所示SRD算法性能起伏剧烈，而ERD方式受节点移动性变化影响较小，性能较稳定，但由于本身重复路由和路由广播的缺陷，路由效率较低BNM策略可以根据节点移动性变化，动态的选择路由方式，同时发挥HRP和Z-AODV算法的优势，在仿真中有最低的网络数据流量在仿真后期其路由效率接近ERD方式，这是由于节点移动性较高时，BNM策略的工作原理将和ERD算法一致

37、而较短的仿真时间，使稳定区域的识别工作受到限制，影响了BNM策略的效率本仿真主要研究该策略的实时性能变化趋势，从中可以得出结论，BNM策略的路由性能不低于任一原有方法，而且性能变化也比较稳定，有最高的路由效率经测算，本仿真中BNM的平均效率相对于ERD算法，约提升5.6%图7 BNM策略网络结构突变情况下的路由性能Fig.7 Routing performance of BNM in sudden change ofnetwork structure本文对BNM策略长期工作中的总体路由性能网络和节点参数也进行了仿真仿真时间为12min，保持不变仿真过程如下：节点移动性初始设置为稳定网络状态，之

38、后每3min改变一次网络稳定性状态，共改变3次网络在稳定和不稳定状态下各运行6min仿真结果如表3所示表3 网络结构突变情况下不同路由方式的网络数据流量 Tab.3 Network loads of different routing modes in sud-denchange of network structure仿真不同阶段网络数据流量(bit·s-)路由方式03 min36 min69 min912 min平均数据流量/(bit·s-1)072.3125.1566.3为了方便分析，每3min称为仿真的一个阶段在仿真第1和第3阶段，网络结构比较稳定，SRD比ERD有

39、更好的路由效率对于BNM策略，在第1阶段，网络初始化后直接进入SRD工作方式，和SRD算法有非常接近的性能而在第3阶段，节点先前第2阶段工作在ERD方式时更新了自己的路由表，在网络回归稳定态后，这些信息可以继续用来优化路由，因此，BNM策略在第3阶段有更低的网络数据流量在第2和第4阶段，网路突发变为不稳定状态之后，ERD方式影响不大，而SRD方式的网络总体流图8 BNM策略在不可预测网络结构中的路由性能Fig.8 Routing performance of BNM in unpredictable net-work structure为了测试在网络结构不可预测网络中，BNM策略长期工作的性能

40、，本文进行了进一步的仿真仿真节点参数设置如下：节点数30个，仿真时间10min，保持当前位置时间的概率服从正态分布，均值等概率随机选取为5、20、50、150s中任一值每100s节点重新设置保持当前位置时间概率的均值，选取方法不·308· 天 津n 大n 学 学 报 第45卷 第4期变节点的数据传输参数的等参数保持不变仿真结果如表4所示nnnnSRD方式有最高的网络瞬时数据流量和平均数据流量在树型结构无法保持稳定的状态下，SRD的路由效率变化起伏最大而且平均性能最差ERD方式虽然在网络最高和最低瞬时流量之间相差最小，表现最稳定，但是网络平均数据流量较高BNM策略有最好的最高

41、和最低瞬时流量，以及网络平均数据流量说明该策略既提升了总体路由效率，也保证了瞬时的路由性能在网络结构不可预测的ZigBee网络中，BNM策略较原有的单一路由方式有更好的路由效率，相对于SRD和ERD算法，分别提升了6.6%和5.8%表4 不可预测的网络结构中不同路由方式的网络数据流量 Tab.4 Network loads of different routing modes in un-predictable network structure路由方式 SRD ERD BNM最低瞬时数据 流量/(bit·s-1)7 305.7 8 075.2 7 182.3最高瞬时数据 流量/(b

42、it·s-1)8 873.0 8 152.9 8 021.5平均数据 流量/(bit·s-1)8 214.1 8 091.4 7 669.5Magazine，2007，45(4)：70-77.4 Ran Peng，Sun Maoheng，Zou Youmin. ZigBee routingselection strategy based on data services and energy-balanced ZigBee routingC/ IEEE Asia-Pacific Confer-ence on Services Computing. Guangzhou，Chi

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