【正文】 外文翻譯 題 目 : Using Limited Flooding in OnDemand Distance Vector Junior for Reduction Power Consumption in ZigBee Networks 姓 名 : 史順宗 學(xué) 院 : 工學(xué)院 專 業(yè) : 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí) : 信息 92 學(xué) 號(hào) : 32309203 指 導(dǎo)教師 : 汪小 旵 職稱 : 教授 2021年 3 月 20日 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制 Zigbee 網(wǎng)絡(luò) 中 采取有限洪泛源驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議減少功耗 Arman Zare, Hasan Taheri, and Meisam Nesary Moghaddam 電氣工程學(xué)院， Amirkabir科技大學(xué)，德黑蘭，伊朗 {arman .zare , htaheri, 摘要 ： ZigBee網(wǎng)絡(luò)采用 源驅(qū)動(dòng)路由 （ AODV）的簡(jiǎn)化版本，被稱為 AODV簡(jiǎn)化 協(xié)議（ AODVjr）。和 AODV 相比有三個(gè)主要的區(qū)別 ： 它沒(méi)有目的 節(jié)點(diǎn) 的序列號(hào)并且在一個(gè)節(jié)點(diǎn)崩潰時(shí)可以消除發(fā)送錯(cuò)誤分組 信息 。第三個(gè)不同的是，防止為檢測(cè)有源節(jié)點(diǎn)而周期性地發(fā)送 HELLO消息并且使用由目的節(jié)點(diǎn)傳送的連接信 息。兩者的其他功能都是相同的。其中之一是為尋找最短路徑而在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的廣播路由請(qǐng)求（ RREQ）。它導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中大量 功率 消耗。其結(jié)果是，由電池供電的 ZigBee節(jié)點(diǎn)會(huì) 過(guò)早衰竭 。因此，本文提出了一種 ZigBee網(wǎng)絡(luò) 中采取 有限 洪泛的 AODVjr（ flaodvjr）協(xié)議。這種方法使用的 是 限制 RREQ 分組廣播樹(shù)路由算法的信息。仿真結(jié)果 表明 這種方法有其先進(jìn)性 。 關(guān)鍵詞 ： ZigBee，有限 洪泛 ， 簡(jiǎn)化 源驅(qū)動(dòng) 路由 協(xié)議 ，功率消耗 1 介紹 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)是提供低數(shù)據(jù)速率，低功耗，低成本和可靠通信的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。由于這些特點(diǎn)被 用在多種用處。這是對(duì)許多不需要高數(shù)據(jù)并有外接電源網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)最佳選擇，比如自動(dòng)化監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用 [1]。 ZigBee的物理（ PHY）層和介質(zhì)訪問(wèn)控制（ MAC）層是基于 IEEE [2]， 是由 ZigBee 聯(lián)盟 [3]開(kāi)發(fā)。該技術(shù)工作在 868MHz、 915MHz和 頻率范圍，數(shù)據(jù)速率 20250kbps 還具有 10米 [2]的覆蓋范圍。 節(jié)點(diǎn) 可分為全功能設(shè)備（ FFD）和精簡(jiǎn)功能設(shè)備（ RFD）兩種類型。一個(gè) FFD節(jié)點(diǎn)可以作為協(xié)調(diào)器 、 路由器和終端設(shè)備。事實(shí)上，如果它作為一個(gè)協(xié)調(diào)器 ， 它可以形成一個(gè) 網(wǎng)絡(luò)，并 指定加入 節(jié)點(diǎn)的地址。此外， 它可以作為終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由數(shù)據(jù)包 ，即發(fā)送它的信息到父節(jié)點(diǎn)。另一種類型的節(jié)點(diǎn)， RFD， 只可以作為 網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備。從拓?fù)浣嵌葋?lái)看， ZigBee 有三 種 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括在圖 1 中所示的星形，樹(shù)形和網(wǎng)狀。在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，有一個(gè)協(xié)調(diào) 器 和其他幾個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到它。樹(shù) 結(jié)構(gòu)是基于父、子 節(jié)點(diǎn) 關(guān)系構(gòu)成的 。有一個(gè)協(xié)調(diào)器為根的樹(shù)和其他 子 加入的節(jié)點(diǎn)。如果一個(gè)子節(jié)點(diǎn)是路由器， 它能 在某些情況下 接受一些 子節(jié)點(diǎn) 。最后一種 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是網(wǎng)狀的 ， 這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有一個(gè)協(xié)調(diào) 器、 一些路由器和終端設(shè)備。如果他們 的 覆蓋范圍 相同， FFD節(jié)點(diǎn)可以與 其他節(jié)點(diǎn)通信 。因此，源 節(jié)點(diǎn) 和目標(biāo)節(jié)點(diǎn) 之間 可能存在 一些路徑 [3]。 為了找到最短路徑， ZigBee 采用基于 AODV 的 路由算法 [4]。通過(guò)使用廣播路由請(qǐng)求（ RREQ），它可以找到合適的路線。目的節(jié)點(diǎn)可能會(huì)收到 RREQ 路徑的包數(shù)。然后 ，它通過(guò)最短路徑發(fā)送路由回復(fù)（ RREP） 。 圖 1 ZigBee技術(shù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：（ a） 星形 （ b）網(wǎng) 狀 （ C） 樹(shù)形 此外，該算法 為 檢測(cè)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)定期發(fā)送 Hello報(bào)文 ， 此功能會(huì)消耗 功率 ， 這對(duì) ZigBee 技術(shù) 而言 是不適合的。他們之間的主要區(qū)別是 在 AODVjr 中 不 再 發(fā)送Hello 消息和前體的列表，只是目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送連接消息。它是 為了 了解 一條 路線的情況。如果源節(jié)點(diǎn)接收到這個(gè)包，它可以 通過(guò)這條路線發(fā)送數(shù)據(jù)包 。這種差異減少 了 發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量和功率消耗，但 AODVjr 類似在廣播 RREQ 分組 中的AODV，它消耗了 很高的 功率 。因此，本文提出 的 尋找一種合適的方法，以減少發(fā)送 的 路由信息包是非常重要的。它使用在 AODVjr 中的樹(shù)狀路由信息。 本文的組織如下：第 2 節(jié)介紹了 ZigBee 路由協(xié)議，第 3 條是有關(guān)建議的路由方法的概述，第 4節(jié)給出了所討論的問(wèn)題 的 模擬 及 結(jié)果 ， 最后一節(jié)總結(jié)本文 。 2 ZigBee 路由協(xié)議概述 ZigBee技 術(shù)有兩個(gè)主要的路由協(xié)議 ： 其一是樹(shù) 狀 路由 ，另一個(gè)則是 AODV 樹(shù)狀路由 樹(shù)路由算法是基于 被 稱 為 “CSKIP”的 解決方案。它分配一個(gè)地址到每個(gè) 加入網(wǎng)絡(luò)中的 節(jié)點(diǎn) 。它 的 操作 是基于 三個(gè)參數(shù)的基礎(chǔ)上 ， 包括 路由器父節(jié)點(diǎn)下最大子節(jié)點(diǎn)數(shù) Lm， 網(wǎng)絡(luò)的最大深度和 父節(jié)點(diǎn)的 最大數(shù)目 Cm。地址由 CSKIP（ D）和分配給他們 父 節(jié)點(diǎn) 數(shù)計(jì)算出 。 公式如下 ：該式中， d是 網(wǎng)絡(luò)中路由節(jié)點(diǎn)的 深度 。 如果 CSKIP（ d）為 0，路由器節(jié)點(diǎn)可以不接受其他節(jié)點(diǎn)作為它 的子節(jié)點(diǎn) 。如果其 CSKIP（ D）大于等于 1， 一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)可以分配地址到其 子節(jié)點(diǎn) 。連接到一個(gè)節(jié)點(diǎn)的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址是一個(gè)超過(guò)它的父節(jié)點(diǎn) 的地址并且 下一個(gè)子節(jié)點(diǎn)將有一個(gè)與以前的路由器子節(jié)點(diǎn) 相比 具有 CSKIP（ d）差異的地址。如果父節(jié)點(diǎn)的地址 AP，第 n個(gè)路由器的 子節(jié)點(diǎn) ARP的地址是： 并且 它的第 m個(gè)終端設(shè)備的地址將是： 分配地址到所有節(jié)點(diǎn)后，樹(shù)路由算法使用它和 父子 節(jié)點(diǎn) 之間關(guān)系發(fā)送數(shù)據(jù)包。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，它必須基于目標(biāo)地址將它 發(fā)送到父子節(jié)點(diǎn) 。如果目的地址是其子之間的地址，它會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)包 給其子節(jié)點(diǎn) ，否則將發(fā)送給它的 父 節(jié)點(diǎn) 。 AODVjr 該算法 會(huì)像之前說(shuō)的那樣 采用廣播數(shù)據(jù)包路由尋找源和目的地之間的路徑。當(dāng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收到 RREQ，它 會(huì)像 圖 2所示那樣 中 發(fā)送 RREP去 尋 找 它們之間的一個(gè)合適的節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)。為 明確 這個(gè)路徑是 活躍 的，目的 節(jié)點(diǎn) 定期 傳送連接消息 至 源 節(jié)點(diǎn) 。 圖 2 AODVjr 中的路由發(fā)現(xiàn) 3 使用有限洪泛的 AODVjr 在網(wǎng)絡(luò)中廣播 RREQ 分組消耗 要很高的 功率 ， 這 在一般使用電池作為電源的 ZigBee 技術(shù) 中 ，降低了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。 為 減小發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)中路由數(shù)據(jù)包的數(shù)目， 提出一種 方法，該方法 [6]被施加到 AODVjr 中 。在該方法中，樹(shù)路由的信息用于限制 RREQ 的 分組 洪泛 。此數(shù)據(jù)包將 被 跳數(shù) 不為 0 的節(jié)點(diǎn) 發(fā)送。當(dāng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送 完，其 跳數(shù)遞減一個(gè)單位 。因此，我們可以用它來(lái)限制廣播 RREQ包。這種方法被命名為 有限洪泛的 AODVjr（ FLAODVjr）。 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè) 基于 CSKIP 解決方案 的 唯一地址。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送信息到目的 節(jié)點(diǎn) ，它 會(huì) 基于樹(shù)路由信息 制定跳數(shù)。樹(shù)路由 中 ，當(dāng)節(jié)點(diǎn) A 想要 發(fā)送數(shù)據(jù)包 到節(jié)點(diǎn) B，該數(shù)據(jù)包發(fā)送到節(jié)點(diǎn) A 和 B