2.2. Các thuật toán định tuyến trong mạng ZigBee
2.2.1. Định tuyến ZigBee
Cơ chế định tuyến của ZigBee đƣợc thiết kể ở tầng mạng. Gói dữ liệu đƣợc đóng gói tại DLL và thơng qua tầng vật lý để chuyển tiếp tới RD (thiết bị định tuyến- Routing Device). RD sẽ mở gói dữ liệu tại tầng liên kết dữ liệu của nó, kiểm tra thơng tin bƣớc truyền kế tiếp cho đích truyền riêng và đóng gói lại gói dữ liệu để vận chuyển. Node đích đầu tiên sẽ phải mở gói dữ liệu tại tầng liên kết dữ liệu của nó. Sau đó, gói dữ liệu tiếp tục đƣợc mở tại tầng tại tầng mạng và chuyển lên tầng cao hơn.
Hình 2.6: Mơ hình định tuyến ZigBee đơn giản
Các khung đƣợc định tuyến bởi ZC và ZR (Zigbee Routor: node đinh tuyến Zigbee) thông qua mạng PAN. Thiết bị cuối Zigbee (ZED) khơng tham gia vào việc chuyển tiếp gói tin. Chính vì thế ZED thực thi nhƣ những thiết bị RFD đơn thuần. Các cấu trúc mạng PAN khác nhau và các yêu cầu về mạng khác nhau cũng yêu cầu những khái niệm khác nhau về định tuyến hay là với mỗi mạng PAN có cấu trúc khác nhau ta cần một khái niệm định tuyến phù hợp.
Đối với mạng tĩnh, định tuyến từ nguồn (Source Routing) là một khái niệm thích hợp bởi vì nó cung cấp thơng tin định tuyến của mạng thông qua các bản ghi cấu hình mạng đƣợc định nghĩa trƣớc đó. Với việc sử dụng khái niệm định tuyến này sẽ rút ngắn khoảng thời gian định tuyến thành công qua mạng.
Đối với mạng động cần cung cấp khả năng thay đổi trong cấu trúc mạng, thiết bị ZigBee có thể rời khỏi phạm vi của ZR liên kết với nó và có thể liên kết với mạng thông qua một ZR khác. Trong trƣờng hợp này, định tuyến động đƣợc tạo ra bằng cách sử dụng các bản tin yêu cầu định tuyến RREQ cho các định tuyến chƣa biết hoặc các định tuyến chƣa làm việc sẽ hiệu quả hơn nhiều. Các RREQ là các gói dữ liệu ở tầng mạng, nó đƣợc truyền đi để xác định định tuyến tốt nhất, các đƣờng liên kết có sẵn thơng qua mạng để tới đƣợc node đích. Khi một thiết bị Zigbee (Zigbee Device –ZD) hay ZC nhận đƣợc yêu cầu định tuyến và một trong số node con ZED của nó hoặc là bản thân nó chính là đích thì nó sẽ trả lời bằng một bản tin trả lời (RREP - Route Reply). Mỗi node trên đƣờng tới mục tiêu sẽ tự tăng chi phí tích lũy định tuyến của nó lên. Bằng cách sử dụng chi phí định tuyến của mỗi bƣớc nhảy, nó có thể giúp chỉ ra con đƣờng tốt nhất tới đích cho node nguồn.
Đặc tả ZigBee sử dụng thuật toán Ad hoc On Demand Distance Vector - AODV làm thuật toán định tuyến. Với thuật toán định tuyến này, các RREQ đƣợc truyền tới tất cả các thiết bị trong mạng. Các thiết bị trong mạng sẽ trả lời bằng gói tin RREP. Mỗi bƣớc truyền chuyển tiếp các gói tin RREP, nó sẽ thêm vào gói tin thơng tin định tuyến bao gồm: chi phí định tuyến và thơng tin bƣớc truyền kế tiếp. Khi một RREP nhận đƣợc bởi RREQ khởi tạo nó (cho lần đầu tiên hoặc với chi phí định tuyến thấp hơn), bảng thông tin định tuyến sẽ đƣợc cập nhật hoặc tạo mới để ghi lại đƣờng định tuyến đó.
Truyền thơng tin thơng qua một mạng PAN có thể đƣợc thực hiện bằng việc đánh địa chỉ theo kiểu unicast, multicast, hoặc broadcast.