CN105636144A - 一种延长zigbee网络生命周期的方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
本发明涉及zigbee网络领域，具体的说属于在分簇策略下降低节点能量消耗延长zigbee网络的生命周期的方法。
背景技术
物联网是一种可以实现全IP覆盖，无所不在的网络。物联网包含了大量通信技术，而zigbee技术由于其自身的低功耗，低成本，大容量等优势，被广泛应用于智能家居，智能医疗，工业自动化等领域。如今能源的消耗已经成为全球关注的问题，虽然zigbee技术自身采用了很多降低能量消耗的方法，但是研究成果显示，zigbee技术在能量消耗部分仍然有很大的改进空间。由于zigbee技术起步不久，很多理论系统还未成熟，加上其硬件系统的复杂性，致使很多研究人员将目光放到了zigbee协议的网络层，针对实际构造的zigbee无线传感器网络采用的路由协议进行相应改进，更大的提高网络通信效率，降低网络能耗，从而解决zigbee技术在实际应用中遇到的网络能量不均衡，网络分割，网络易瘫痪等问题。
分簇算法采用混合式的网络结构形成处理和转发数据的骨干网络，具有可拓展性好，伸缩性强，灵活性高的特点，能够有效降低路由开销，节约能量消耗，易于网络通信与维护，减少拓扑结构变化，增强网络稳定性等。近年来，分簇算法在无线传感网络取得了良好的效果，但由于zigbee网络和其他无线传感网络的异构性，现有的分簇算法不能直接应用于zigbee网络中，因此本专利使用一种专门针对zigbee网络的分簇方法，优化网络层路由协议，用以减少单个节点不必要的能量消耗，延长单个节点的生存周期，尽可能的均衡整体网络负载，延缓网络分割出现时间，从整体上减少能量消耗，延长网络生命周期，满足实际中供电情况和网络性能的要求。
Zigbee无线传感网络协议基于IEEE802.15.4标准，将OSI网络互相参考模型简化为物理层(PHY),媒体接入控制层(MAC)，网络层(NWK)，应用层(APL)。其中网络层是国内外研究者研究和改进的热点和重点。而针对网络层的研究大致分为三个方面，分别为簇树路由研究，网状路由研究和混合路由研究。本方法结合了Cluster-Tree和AODVjr路由各自的特点，对混合路由算法进行改进。ZigBee在实际中将Cluster-Tree和AODVjr两种路由算法相混合使用，但并未提供一种完整的调度机制来有效的对它们进行整合，致使他们工作相对独立，不仅不能提高路由效率，反而为整体网络带来负担。对于AODVjr来说，尽管它可以较容易地发现最佳路由路径，但所有节点都参与到路由发现过程，产生大量冗余的RREQ分组，浪费网络资源，造成网络拥塞。随着网络规模的逐渐扩大，以上问题会越来越严重，充分暴露出以上算法所存在的缺陷。
大量学者对zigbee路由算法的完善和能量优化进行研究，如Zhang和Zhou等人(ARoutingalgorithmforZigbeeNetworkbasedondynamicenergyconsumptiondecisivepath)提出一种针对路径选择的路由算法，将节点的剩余能量和AODVjr路由算法相结合，以便找到能量感知路由和最短路径路由之间的平衡点.Lee和Kim等人(Cluster-basedzigbeeroutingprotocolwithhighscalability)是将zigbee分成若干个逻辑簇，并用簇标签对簇进行标识。Ran等人(zigbeeroutingselectionstrategybasedondataservicesandenery-balancedZigBeerouting)考虑zigbee规范中虽然使用了Cluster-Tree+AODVjr的混合路由算法，但几乎没有通过平衡二者来提高网络性能的设计方法，并由此提出一种基于数据服务和邻居节点能量平衡的zigbee网络路由选择策略，但该方法仅根据数据流的不同来设置协议中路由发现域相关的参数，并没有从路由本身出发来减少能量的消耗。
本发明在对zigbee协议规范深入研究后，发现虽然zigbee网络层采用Cluster-Tree+AODVjr的混合路由算法，但是现阶段几乎都是将二者各自分开研究，而现有的研究和规范中没有提及如何设置参数来进行路由策略的选择，缺少将二者优点结合使二者平衡的方法。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。
发明内容
本发明的目的是降低zigbee网络中节点的能量消耗，延长网络生命周期，能够有效的平衡通信效率和能量消耗，提高网络性能。
为了实现本发明的上述目的，提供以下技术方案：
本发明公开了一种延长zigbee网络生命周期的方法，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。
IEEE802.15.4标准将网络中节点按存储和计算能力分为全功能节点(FFD，FullFunctionDevice)和半功能节点(RFD，ReducedFunctionDevice)两类。FFD具有路由功能，拥有充足的存储空间和较好计算能力，可以与FFD或RFD之间进行数据接收和转发；而由于受存储空间和能量等方面的限制，RFD只能将数据传给对应的FFD设备，由FFD设备选择有效路径进行传输。ZigBee联盟又将这两类节点细分为协调器(ZC,ZigBeeCoordinator)，路由节点(ZR，ZigBeeRouter)和终端节点(ZED,ZigBeeEndDevice),其中，ZC是网络的发起者，网络中心；ZR是整个网络的主体，负责网络中的节点的链接和数据的转发。所述的步骤1)中的zigbee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0，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0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0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。
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PowerSufficient，偏低值PowerLow，警戒值PowerWarning，如下公式所示：
PowerSufficient＝αN×Power
PowerLow＝βN×Power
PowerWarning＝γN×Power
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PowerSufficient设定值，则为能量充足状态，若大于PowerLow而小于PowerSufficient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。网络中节点根据自己能量状况和节点类型选择Cluster-Tree策略或者AODVjr策略。由于动态更新节点能量，随着网络运行的时间加长，警戒节点在一定的条件下能够重新恢复为有效路由节点，但充足能量和偏低能量阈值系数均为恒定，以免影响路由发现过程。
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-1)
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-1)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，Cm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。
由于引入了节点能量分级并动态更新节点较于全部节点的能量状况，实现了AODVjr和Cluster-Tree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传统路由算法低，延长网络生命周期。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，所以在在同一运行时间内，比较于传统方法失效节点更少。
附图说明
图1是本发明与ME-AODV方法在网络整体能量消耗上的对比；
图2是本发明与ME-AODV方法在节点出现死亡时间上的对比；
图3是本发明的建簇方法的说明；
图3(a)是zigbee组建拓扑网络；
图3(b)是协调器建立第一个簇；
图3(c)是协调器寻找通信范围内新的节点；
图3(d)是协调器的叶子结点之间建立mesh链路；
图3(e)是建立新的簇；
图3(f)按照规则建簇完成；
图4是网络中节点在能量充足时信息传递的流程图；
图5是网络中节点在能量偏低时信息传递的流程图。
具体实施方式
逻辑建簇方法
本发明方法首先要进行zigbee组网如图3(a)所示，并按照一定的逻辑分簇，具体步骤如下：
S1：网络中第一个簇是由中心协调器作为簇首形成的，由它和它通信范围内的节点构成，记为簇0，如图3(b)所示。在该簇形成后，协调器广播信息给他发现的节点，如果发现的节点与他不是父子关系，则他们之间会建立一条mesh链路，用于他们之间的通信，如图3(c)中的节点0和节点16之间的mesh链路。
S2：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0的叶子节点，则他们之间为兄弟关系，则他们之间会建立一条mesh链路，且兄弟关系会被记忆。如图3(d)中节点2,3,4互为兄弟关系。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，并在他们之间通信范围内建立相应的mesh链路。如图3(e)所示，新发现的节点8,7,5成为新簇的簇首，节点4,3,2分别成为新建簇的网关。
S3：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。若他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。如图3(f)中节点7和8均已成为，但7拥有比8更高的连通度，则节点7成为簇首，节点8变为该簇的叶子节点。如果连通度持平，则拥有较小网络地址值的节点将会成为簇首。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。
S4：以新建立的簇的叶子节点作为当前节点，继续第二步发现过程，继续S2中的过程。若被发现的节点是其父节点的所在簇的叶子节点，则在他们之间建立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，则当前节点成为该簇的网关，如图3(f)中的节点9成为新簇簇首，节点8成为该簇网关。
S5：：重复S3到S4直到没有新的邻居节点被任何簇内的叶子节点发现。
整个建簇过程如图3所示。
能量水平分级方法
在本发明中将FFD节点能量分为三个等级，充足、偏低、警戒。根据不同的能量情况，簇首在收到RREQ分组后会选择不同的处理机制。当FFD节点能量充足，在簇内使用上图所示的多路径AODV算法，在簇外使用AODVjr算法；当FFD节点能量偏低，则节点按照Cluster-Tree算法转发或者回复RREQ分组；当节点能量处于警戒状态时，只有自己是目的节点的情况它才回复，其他情况下丢弃RREQ分组。
文献《ImprovedroutingalgorithmforZigBeemeshnetworks》定义了不同节点能量警戒值，均为动态更新，以便警戒点可以在一定条件下重新恢复为有效节点，但是充足和偏低的能量值都为固定值，无法动态更新，将会导致大量节点能量节点等级处于偏低的状态，影响网络性能。文献《改进的zigbee网络路由算法》中将警戒值设置为时间函数，随着运行时间的增长警戒值会慢慢变低，但仅仅考虑时间，仍不足以衡量整个网络的能量状况。综合考虑下本发明定义动态更新的节点能量的充足值，偏低值，警戒值如下公式所示：
PowerSufficient＝αN×Power
PowerLow＝βN×Power
PowerWarning＝γN×Power
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。FFD节点节点检测自身的能量状态，若大于PowerSufficient设定值，则为能量充足状态，若大于PowerLow而小于PowerSufficient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，并向协调器发送数据更新警戒节点计数WarningNodes。
数据传输方法
在初始化阶段，中心协调器根据网络地址分配机制为每个节点分配唯一的网络地址，并将自身的剩余能量与节点能量等级定义的临界值比较，判断出节点所在的能量区域，从而在传输数据时选择不同的路由策略。在分簇结束后，各个簇首掌握着整个网络的拓扑结构以及各簇内信息，并进入数据传输阶段。主要分为三方面情况，节点能量充足，节点能量偏低，节点能量处于警戒状态。
1)当节点能量充足时，此处的节点为所有接受到RREQ包的节点。
S1：判断节点是否是RFD节点，若是，则交由父节点转发。若为FFD节点则进行下一步。
S2：路由节点接收到数据帧，首先判断源节点与目的节点是否拥有同一簇ID，若不是，RREQ报文将按照传统AODV路由过程进行转发；若是同一个簇内，则判断他们之间有没有mesh链路。
S3：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报文的节点会遵循AODVjr方式对该报文进行转发以及回复RREP报文。数据发送流程如图4.
2)当节点能量偏低时，此处的节点为所有接受到RREQ包的节点。
S1：判断源节点是否是RFD节点，若是，则交由父节点转发。若为FFD节点，则判断自身能量水平，若为警戒状态，则停止数据发送，并向中心协调器发动数据并由中心协调器更新新警戒节点计数WaringNodes；若大于警戒值，则进行下一步。
S2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-1)
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-1)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，否则不是其后代节点。
S3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，由下式计算提出
其中，Cm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；
S4：若为本簇成员，则将数据帧发送给他的父节点，若目的节点也不为本簇成员，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。
S5：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。数据发送流程如图5所示。
当节点能量处于警戒状态时：
3)若节点能量水平为警戒状态，此处的节点为所有接受到RREQ包的节点。
此时节点停止数据转发，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。并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。
通过能量分级的引入，针对不同的节点能量状况进行相应的数据传输策略的选择，能够降低zigbee网络节点的能量消耗，延长整个网络的生命周期。针对本发明的效果验证，采用NS-2网络仿真平台，NS-2自身带有IEEE8802.15.4定义的物理层和MAC层的相关协议模型，在进行网络层算法仿真时，只需编写网络层算法的协议模块，底层直接调用IEEE802.15.4标准的物理层和MAC层协议模块即可。本次仿真设置通信距离为100m×100m,网络节点数目设置为100个，节点初始能量设置为1000J，α，β，γ分别设置为0.75，0.5和0.25.将警戒节点/全部节点的临界值设置为0.5，数据包发送速率为250Kbits/s，每个数据包长度为128bit。如图1所示，由于引入了节点能量分级并动态更新节点较于全部节点的能量状况，实现了AODVjr和Cluster-Tree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。
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，所以在在同一运行时间内，失效节点较少。
Claims (4)
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zigbee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0，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0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0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PowerSufficient，偏低值PowerLow，警戒值PowerWarning，如下公式所示：
PowerSufficient＝αN×Power
PowerLow＝βN×Power
PowerWarning＝γN×Power
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PowerSufficient设定值，则为能量充足状态，若大于PowerLow而小于PowerSufficient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-1)
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-1)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，Cm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。
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| CN201610038715.5A CN105636144A (zh) | 2016-01-20 | 2016-01-20 | 一种延长zigbee网络生命周期的方法 |
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