無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點密集，數(shù)量巨大且分布在十分廣泛的區(qū)域。目前，發(fā)展前景最為看好的是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常并不需要較高的傳輸帶寬，但卻需要較低的傳輸延時和極低的功率消耗，使用戶能擁有較長的電池壽命和較多的器件陣列，而ZigBee的出現(xiàn)正好解決了這一問題。ZigBee有著高通信效率、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本、高安全性以及全數(shù)字化等諸多優(yōu)點。這些優(yōu)點使得ZigBee與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)完美地結(jié)合在一起。目前，基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究和開發(fā)已得到越來越多的關(guān)注。

ZigBee是一個由多到65 000個無線數(shù)傳模塊組成的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺，十分類似現(xiàn)有的移動通信CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動網(wǎng)絡(luò)的一個基站，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進行相互通信。不同的是，ZigBee網(wǎng)絡(luò)主要為自動化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點既可以與監(jiān)控對象直接進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，還可以自動中轉(zhuǎn)其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)資料。除此之外，每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點還可在自己信號覆蓋的范圍內(nèi)，與多個不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立子節(jié)點無線連接。ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可支持31個傳感器和受控設(shè)備，每個傳感器與受控設(shè)備有8種不同的接口方式，用來采集、傳輸數(shù)字量和模擬量。

1 WSN路由基本算法

ZigBee WSN中的節(jié)點大體可以分為兩種類型：有路由容量的節(jié)點和沒有路由容量的節(jié)點。對于樹簇拓?fù)涞腤SN來說，終端設(shè)備通常是RFD精簡設(shè)備，因此沒有路由容量;而路由器與協(xié)調(diào)器是由FFD全功能設(shè)備組成的，因此有路由容量。

樹簇型拓?fù)涞腤SN中，通常采用樹簇算法與AODVjr算法相結(jié)合的路由算法，其中樹簇算法指的是消息沿著樹型拓?fù)溥M行傳輸?shù)乃惴ǎ�它是靜態(tài)的，不需要存儲路由表。該算法適用于節(jié)點靜止或者移動較少的場合。而AODVjr算法則是對Ad Hoc按需距離矢量路由算法的改進，考慮到節(jié)能、應(yīng)用方便性留了等因素，對AODV的一些特點進行了簡化，但是仍然保留了AODV的原始功能。

這兩種算法的結(jié)合使用確定了WSN路由的三種模式，即：禁止路由模式、使能路由模式和強制路由模式。禁止路由模式就是禁止對路徑進行查找，因此處于該模式的網(wǎng)絡(luò)只能使用樹簇算法沿著樹型拓?fù)溥M行路由。使能路由模式是將樹簇算法與AODVjr算法相結(jié)合，視具體情況來決定到底采用哪種路由算法。強制路由模式完全使用了AODVjr算法，只要設(shè)備具有路徑查找能力，不管消息傳輸?shù)穆窂绞欠褚呀?jīng)存在，都要啟動一個路徑查找過程，當(dāng)查找完成，數(shù)據(jù)包將沿著計算出來的路徑傳送。

2 路由方式

路由的設(shè)定通常有三種模式：禁止路由發(fā)現(xiàn)、使能路由發(fā)現(xiàn)及強制路由發(fā)現(xiàn)。

禁止路由發(fā)現(xiàn)(SUPPRESS)：如果發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由器存在，數(shù)據(jù)包路由指向該路由器。否則，數(shù)據(jù)包沿著樹形推進。

使能路由發(fā)現(xiàn)(ENABLE)：如果發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由器存在，數(shù)據(jù)包路由指向該路由器。如果網(wǎng)絡(luò)路由器不能確定，路由器可以啟動一個路由發(fā)現(xiàn)過程，當(dāng)發(fā)現(xiàn)完成，數(shù)據(jù)包將沿著計算出來的路由傳送。如果該路由器沒有路由發(fā)現(xiàn)能力，數(shù)據(jù)包將沿著樹形推進。

強制路由發(fā)現(xiàn)(FORCE)：如果路由器有路由發(fā)現(xiàn)能力，不管路由是否已經(jīng)存在，都將啟動一個路由發(fā)現(xiàn)過程。發(fā)現(xiàn)完成，數(shù)據(jù)包將沿著計算出來的路由傳送。如果這個路由器沒有路由發(fā)現(xiàn)能力，數(shù)據(jù)包將沿著樹形推進。這個選擇必須小心使用，因為它會產(chǎn)生較大的網(wǎng)絡(luò)冗余。它的主要用途是修復(fù)破壞了的路由。

對于樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)備間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，通常將源地址簡化為上行路由(route up)或下行路由(route down)。如果LocalAddr < DestAddr < LocalAddr + CSkip(d-1) 為下行路由，否則為上行路由。通常網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器或路由器都含有一個鄰接設(shè)備表，該表記錄了一定區(qū)域內(nèi)與其具有鄰接關(guān)系的設(shè)備。若想使用鄰接表進行路由，只要目標(biāo)設(shè)備在物理區(qū)域內(nèi)可見，即可直接發(fā)送信息。而對于網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，則要使用路由表來進行路由。通常協(xié)調(diào)器或路由器都擁有自己的路由表，如果目標(biāo)設(shè)備在路由表中有相關(guān)的記錄，則信息就可以根據(jù)路由表中的記錄進行發(fā)送，否則就要沿著樹形拓?fù)鋪韨鬏敂?shù)據(jù)。

3 路由過程

路由過程主要為以下幾個步驟：

一個設(shè)備發(fā)出路由請求命令幀啟動路由發(fā)現(xiàn)過程;

(2)對應(yīng)的接收設(shè)備收到該命令后，回復(fù)應(yīng)答命令幀;

(3)對潛在的各條路徑花費(跳轉(zhuǎn)次數(shù)、延遲時間)進行評估比較;

(4)最佳路由記錄添加到此路徑上各個設(shè)備的路由表中。