肖 鹏，沈苏彬

(南京邮电大学 计算机学院，江苏 南京 210003)

1 概 述

ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，具有低功耗、低成本、低复杂度等优点，在无线传感器网络应用中扮演着非常重要的角色[1-2]。ZigBee网关的主要功能是数据汇总和协议转换，能够将ZigBee网络的数据上传到以太网[3]。另一方面，能对以太网发送过来的命令通过数据转换和地址解析，发送给ZigBee网络节点，控制相关设备[4]。

ZigBee网络的传感节点和Internet之间的数据交互必须通过网关，因此网关成为传感节点和Internet交互的瓶颈。在单网关模式下的ZigBee网络结构中，数据集中汇聚在一个网关节点带来的问题如下：

(1)网关节点数据转换速率有限，在网络的上行模式下，当短时间有大量数据需要交互时，容易造成网关以及周围路由节点产生拥塞，导致整个网络的上行吞吐量降低；

(2)网络规模较大，单网关模式无法满足偏远终端节点的数据实时性要求，端到端的时延会随着网络规模的增加而增加，同时终端节点掉包率也会提高；

(3)网关周围部署的路由节点需要存储大量的路由信息，并且持续转发来自终端节点的数据，导致过早消耗能量。当某个路由节点因电量耗尽而宕机，势必加重其他路由节点的负担，造成连锁效应，从而影响网络的稳定性。

从图1中看出，终端节点D的数据若需要发送给网关节点，有三条路径可以选择。第一条路径为D→R1→R2→G1,第二条路径为D→R1→R3→R4→G2,第三条路径为D→R1→R5→R6→R7→G3，在只考虑路由跳数的情况下，显然第一条路径是最优的，G1网关是最优网关。……