縮減ZigBee無線感測網路孤立節點之延伸連結機制

10.6451/JETE.200809.0343

宋天文；楊竹星

ZigBee ； 無線感測網路 ； IEEE 802.15.4 ； 孤立節點 ； 網路連結率

工程科技與教育學刊

5卷3期（2008 / 09 / 01）

343 - 360

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ZigBee乃是基於IEEE 802.15.4低速率無線個人網路(LR-WPAN)PHY & MAC標準所發展訂定之無線隨意網路(Wireless Ad-hoc Networks)與無線感測網路(Wireless Sensor Networks)標準，適合不同大小規模之各方面應用，諸如智慧型家庭與大樓、工業自動化、環境監測等等，相當多元廣泛。然而ZigBee網路的功能運作，與無線感測裝置之佈署以及裝置間自我組建(Self-organization)之網路連結(Connection)有極密切之關係，在某些應用情況下，譬如需隨機與大量佈署感測裝置之環境監控(Environmental Surveillance)應用，極可能出現某些節點在自我組建之連結程序上，並無法順利連結至所欲參與運作的感測網路中，這些裝置將形成被孤立的節點，並且無法進行監測資料或事件通報之傳輸運作。此情形發生之原因極可能是由於和ZigBee分散式位址分配機制(Distributed Address Allocation Mechanism)有關的網路參數限制所造成，在此情況下，無法正常運作的孤立節點，除了將影響原本所期望之網路功效外，也同時平白浪費了此部分孤立裝置之佈建成本。本文針對此一問題，提出一個能夠有效減少孤立節點產生之機制，提升ZigBee網路自我組建時之網路連結率(Join Ratio)，藉此可增加網路節點裝置之可用率(Availability)，使網路更能發揮其所被賦予之任務運作效用，且此一機制並不需修改ZigBee既有之網路位址分配以及樹狀路由(Tree Routing)等重要機制，僅需修改連結相關運作程序，可與原有ZigBee協定相容。本文所提出之機制設計，經由網路模擬實驗結果顯示，將有效提升整體ZigBee網路之節點連結率，減少孤立節點的形成。