Z-DMHCTR: 改进的ZigBee Cluster-Tree路由算法提升网络吞吐量

本文主要探讨了基于ZigBee无线网络的Cluster-Tree路由算法的问题以及一种改进算法——Z-DMHCTR的设计和优化。ZigBee作为一种低成本、低功耗的无线通信技术，因其在物联网中的广泛应用，尤其在工业自动化、农业和智能家居等领域展现出了显著优势。然而，标准的Cluster-Tree路由算法存在依赖于父子关系，且受传输带宽限制的局限性，导致在网络负载较大时，信息传输效率低下，易引发网络拥塞、丢包和吞吐量降低。 针对这些挑战，作者提出了Z-DMHCTR算法。该算法在原有等级树路由的基础上，引入了邻居列表信息，允许节点在负载超过阈值时寻找不与原路径重叠的备用路由，从而提高网络带宽利用率，提升了网络的吞吐量。这种方法旨在解决在高业务负载场景下，例如突发情况下对大量数据的快速传输需求，避免网络瓶颈。 文章的仿真实验着重分析了改进算法在网络吞吐量和端到端数据传输延时方面的性能。实验结果显示，Z-DMHCTR算法显著提高了网络的效率，有效减少了丢包率，降低了数据传输的延迟，这对于实时性和可靠性要求较高的应用场景具有实际意义。 1.1 ZigBee网络的地址分配与路由机制 ZigBee网络采用层次化的地址分配系统，全功能设备（FFD）作为协调器和路由器，负责管理子节点，而精简功能设备（RFD）则作为终端节点。每个节点拥有独特的64位IEEE扩展地址和16位由父节点分配的网络地址，这种树状结构便于管理和扩展。Cluster-Tree路由机制利用节点间的层级关系进行信息传递，但在负载均衡和带宽管理上存在不足，是Z-DMHCTR算法改进的出发点。 总结来说，这篇论文深入研究了ZigBee无线网络中的路由问题，并通过引入邻居列表信息和优化路由策略，解决了传统Cluster-Tree算法的局限性，提升了网络的整体性能。这对于提升ZigBee网络在实际应用中的可靠性和效率具有重要的理论价值和实践指导意义。