一種靜態(tài)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種靜態(tài)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法，步驟包括：將Zigbee無線節(jié)點配置為三種類型的無線節(jié)點、在安裝環(huán)境中測量有效通訊距離、設(shè)定路由器節(jié)點的數(shù)量及位置、建立Zigbee樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、為每個路由器節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址及管理的地址池、為終端節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址和擴展地址。該規(guī)劃方法建立了靜態(tài)樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，克服了層數(shù)限制，同時終端節(jié)點的區(qū)分使用2字節(jié)擴展地址，極大的提高了網(wǎng)絡(luò)容量，擴展了該監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍。
【專利說明】
一種靜態(tài)Z i gbee網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，尤其是一種靜態(tài)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在現(xiàn)有的Zigbee協(xié)議中，按照Cskip算法地址計算方法，其網(wǎng)絡(luò)深度最大為16級，超過此層數(shù)即無法獲得地址;使用DAAM機制對所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行地址分配，設(shè)置了最大層數(shù)限制。但是，當(dāng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍擴大，或者遇到地形復(fù)雜時，就難以做到對監(jiān)控區(qū)域的全覆蓋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的Zigbee協(xié)議難以滿足范圍較大且地形復(fù)雜環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種靜態(tài)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法，包括如下步驟:
步驟1，將Zigbee無線節(jié)點配置為協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由器節(jié)點以及終端節(jié)點這三種類型的無線節(jié)點；
步驟2，在Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的安裝環(huán)境中測量無線節(jié)點的有效通訊距離；
步驟3，根據(jù)Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控區(qū)域以及有效通訊距離，設(shè)定Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)中需要路由器節(jié)點的數(shù)量及位置，使每個路由器節(jié)點之間均可以通過一跳或多跳數(shù)據(jù)包進行通訊，且Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的無線信號可以覆蓋整個監(jiān)控區(qū)域；
步驟4，根據(jù)路由器節(jié)點的數(shù)量和位置建立Zigbee樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并確定Zigbee樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各個路由器節(jié)點的父子關(guān)系、每個層次的路由器節(jié)點數(shù)以及子節(jié)點分支；
步驟5，根據(jù)Zigbee樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為每個路由器節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址，并結(jié)合地址分配協(xié)議確定每個路由器節(jié)點管理的地址池；
步驟6，根據(jù)監(jiān)控區(qū)域中監(jiān)控目標(biāo)的分布設(shè)定各個終端節(jié)點的位置，終端節(jié)點根據(jù)入網(wǎng)協(xié)議自動加入網(wǎng)絡(luò)，并由作為終端節(jié)點父節(jié)點的路由器節(jié)點根據(jù)入網(wǎng)協(xié)議為終端節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址和擴展地址。
[0005]采用在安裝環(huán)境中測量無線節(jié)點的有效通訊距離，能夠根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境特征來安裝相應(yīng)的無線節(jié)點，從而有效克服環(huán)境影響因素，確保通信效果;采用路由器節(jié)點根據(jù)入網(wǎng)協(xié)議為終端節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址和擴展地址，網(wǎng)絡(luò)地址用于終端節(jié)點加入Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)，而擴展地址用于擴展終端節(jié)點的數(shù)量，且不影響網(wǎng)絡(luò)地址的使用數(shù)量，從而根據(jù)監(jiān)控需要在一個路由器節(jié)點下配置加入若干個終端節(jié)點，實現(xiàn)對監(jiān)控目標(biāo)的全方位監(jiān)控。
[0006]作為本發(fā)明的進一步限定方案，步驟I中，配置的協(xié)調(diào)器節(jié)點用于建立網(wǎng)絡(luò)，具有2字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址;配置的路由節(jié)點用于路由轉(zhuǎn)發(fā)，具有2字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址;配置的終端節(jié)點為末端節(jié)點，具有2字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和2字節(jié)的擴展地址。采用三種類型的無線節(jié)點能夠滿足監(jiān)控區(qū)域內(nèi)監(jiān)控目標(biāo)的實時監(jiān)控、監(jiān)控信息轉(zhuǎn)發(fā)以及與監(jiān)控中心的通信。
[0007]作為本發(fā)明的進一步限定方案，步驟5中，地址分配協(xié)議設(shè)定:網(wǎng)絡(luò)地址由2字節(jié)數(shù)據(jù)表示且為Zigbee無線節(jié)點的唯一標(biāo)識;地址池是父節(jié)點分配給子節(jié)點的地址空間；父節(jié)點的地址池包含了子節(jié)點的地址以及子節(jié)點的地址池；協(xié)調(diào)器節(jié)點為根節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)地址為0，地址池空間為O?65535;協(xié)調(diào)器節(jié)點和路由器節(jié)點的位置和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是靜態(tài)的，共同組成了網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸骨干鏈路。采用父節(jié)點分配給子節(jié)點地址空間并在父節(jié)點的地址池中包含子節(jié)點的地址以及子節(jié)點的地址池，從而滿足網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)地址的有效分配。
[0008]作為本發(fā)明的進一步限定方案，步驟6中，入網(wǎng)協(xié)議設(shè)定:終端節(jié)點發(fā)出入網(wǎng)廣播申請并收到入網(wǎng)應(yīng)答后，選擇信號最強的父節(jié)點；由父節(jié)點為終端節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址，且該網(wǎng)絡(luò)地址與父節(jié)點網(wǎng)絡(luò)地址相同；由父節(jié)點為終端節(jié)點分配擴展地址，且該擴展地址按終端節(jié)點在父節(jié)點中的入網(wǎng)順序依次排序。采用父節(jié)點為終端節(jié)點分配擴展地址，且該擴展地址按終端節(jié)點在父節(jié)點中的入網(wǎng)順序依次排序，從而使得父節(jié)點下可以擴展若干個終端節(jié)點。
[0009]作為本發(fā)明的進一步限定方案，終端節(jié)點為移動節(jié)點，可在各個路由器節(jié)點間移動，移動后重新根據(jù)入網(wǎng)協(xié)議自動加入網(wǎng)絡(luò)。將終端節(jié)點設(shè)置為移動節(jié)點能夠進一步增強了終端節(jié)點使用的靈活性，增強了對監(jiān)控目標(biāo)的監(jiān)控效果。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:(I)采用在安裝環(huán)境中測量無線節(jié)點的有效通訊距離，能夠根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境特征來安裝相應(yīng)的無線節(jié)點，從而有效克服環(huán)境影響因素，確保通信效果；
(2)采用路由器節(jié)點根據(jù)入網(wǎng)協(xié)議為終端節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址和擴展地址，網(wǎng)絡(luò)地址用于終端節(jié)點加入Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)，而擴展地址用于擴展終端節(jié)點的數(shù)量，且不影響網(wǎng)絡(luò)地址的使用數(shù)量，從而根據(jù)監(jiān)控需要在一個路由器節(jié)點下配置加入若干個終端節(jié)點，實現(xiàn)對監(jiān)控目標(biāo)的全方位監(jiān)控。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種靜態(tài)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法，包括如下步驟:
步驟1，將Zigbee無線節(jié)點配置為協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由器節(jié)點以及終端節(jié)點這三種類型的無線節(jié)點；
步驟2，在Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的安裝環(huán)境中測量無線節(jié)點的有效通訊距離；
步驟3，根據(jù)Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控區(qū)域以及有效通訊距離，設(shè)定Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)中需要路由器節(jié)點的數(shù)量及位置，使每個路由器節(jié)點之間均可以通過一跳或多跳數(shù)據(jù)包進行通訊，且Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的無線信號可以覆蓋整個監(jiān)控區(qū)域；
步驟4，根據(jù)路由器節(jié)點的數(shù)量和位置建立Zigbee樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并確定Zigbee樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各個路由器節(jié)點的父子關(guān)系、每個層次的路由器節(jié)點數(shù)以及子節(jié)點分支；
步驟5，根據(jù)Zigbee樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為每個路由器節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址，并結(jié)合地址分配協(xié)議確定每個路由器節(jié)點管理的地址池； 步驟6，根據(jù)監(jiān)控區(qū)域中監(jiān)控目標(biāo)的分布設(shè)定各個終端節(jié)點的位置，終端節(jié)點根據(jù)入網(wǎng)協(xié)議自動加入網(wǎng)絡(luò)，并由作為終端節(jié)點父節(jié)點的路由器節(jié)點根據(jù)入網(wǎng)協(xié)議為終端節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址和擴展地址。
[0013]其中，步驟I中，配置的協(xié)調(diào)器節(jié)點用于建立網(wǎng)絡(luò)，具有2字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址；配置的路由節(jié)點用于路由轉(zhuǎn)發(fā)，具有2字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址;配置的終端節(jié)點為末端節(jié)點，具有2字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和2字節(jié)的擴展地址。
[0014]步驟5中，地址分配協(xié)議設(shè)定:網(wǎng)絡(luò)地址由2字節(jié)數(shù)據(jù)表示且為Zigbee無線節(jié)點的唯一標(biāo)識;地址池是父節(jié)點分配給子節(jié)點的地址空間；父節(jié)點的地址池包含了子節(jié)點的地址以及子節(jié)點的地址池;協(xié)調(diào)器節(jié)點為根節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)地址為O，地址池空間為O?65535 ；協(xié)調(diào)器節(jié)點和路由器節(jié)點的位置和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是靜態(tài)的，共同組成了網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸骨干鏈路。
[0015]步驟6中，入網(wǎng)協(xié)議設(shè)定:終端節(jié)點發(fā)出入網(wǎng)廣播申請并收到入網(wǎng)應(yīng)答后，選擇信號最強的父節(jié)點；由父節(jié)點為終端節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址，且該網(wǎng)絡(luò)地址與父節(jié)點網(wǎng)絡(luò)地址相同；由父節(jié)點為終端節(jié)點分配擴展地址，且該擴展地址按終端節(jié)點在父節(jié)點中的入網(wǎng)順序依次排序。
[0016]為了增加監(jiān)控的靈活性，本發(fā)明的終端節(jié)點配置為移動節(jié)點，可在各個路由器節(jié)點間移動，移動后重新根據(jù)入網(wǎng)協(xié)議自動加入網(wǎng)絡(luò)。
[0017]本發(fā)明提出的靜態(tài)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法根據(jù)靜態(tài)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境特點(包括但不限于應(yīng)用環(huán)境的范圍、應(yīng)用環(huán)境的地形特征、監(jiān)控節(jié)點規(guī)模等)，設(shè)定靜態(tài)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并向每個入網(wǎng)節(jié)點分配地址空間，克服了Zigbee協(xié)議中DAAM地址分配機制中網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)深度的限制，避免了地址空間的浪費，大大擴展了Zigbee網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用規(guī)模和范圍。同時，考慮到Zigbee網(wǎng)絡(luò)在組網(wǎng)成功后系統(tǒng)工作可靠性較高，可以綜合考慮布網(wǎng)成本和網(wǎng)絡(luò)覆蓋冗余，適當(dāng)降低網(wǎng)絡(luò)節(jié)點總數(shù)，從而降低網(wǎng)絡(luò)綜合成本。該規(guī)劃方法在大范圍、多節(jié)點的無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中十分有效。
[0018]本發(fā)明的規(guī)劃方法和現(xiàn)有技術(shù)相比的特點和意義在于:
1、現(xiàn)有Zigbee協(xié)議中，按照Cskip算法地址計算方法，其網(wǎng)絡(luò)深度最大為16級，超過此層數(shù)即無法獲得地址。本方法根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的地理信息，建立靜態(tài)樹形拓?fù)洌朔藢訑?shù)限制。同時不需要考慮網(wǎng)絡(luò)對稱特征，地址分配方法簡單，避免了地址空間浪費，極大的提高了網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性。
[0019]2、本發(fā)明規(guī)劃方法中的終端節(jié)點網(wǎng)絡(luò)地址與其父節(jié)點網(wǎng)絡(luò)地址相同，同時增加了2字節(jié)擴展地址。因此，同一個父節(jié)點下的終端子節(jié)點僅占用一個網(wǎng)絡(luò)地址，終端節(jié)點的區(qū)分使用2字節(jié)擴展地址，極大的提高了網(wǎng)絡(luò)容量，擴展了該監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍。
【主權(quán)項】
1.一種靜態(tài)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟I，將Zigbee無線節(jié)點配置為協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由器節(jié)點以及終端節(jié)點這三種類型的無線節(jié)點； 步驟2，在Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的安裝環(huán)境中測量無線節(jié)點的有效通訊距離； 步驟3，根據(jù)Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控區(qū)域以及有效通訊距離，設(shè)定Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)中需要路由器節(jié)點的數(shù)量及位置，使每個路由器節(jié)點之間均可以通過一跳或多跳數(shù)據(jù)包進行通訊，且Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的無線信號可以覆蓋整個監(jiān)控區(qū)域； 步驟4，根據(jù)路由器節(jié)點的數(shù)量和位置建立Zigbee樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并確定Zigbee樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各個路由器節(jié)點的父子關(guān)系、每個層次的路由器節(jié)點數(shù)以及子節(jié)點分支； 步驟5，根據(jù)Zigbee樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為每個路由器節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址，并結(jié)合地址分配協(xié)議確定每個路由器節(jié)點管理的地址池； 步驟6，根據(jù)監(jiān)控區(qū)域中監(jiān)控目標(biāo)的分布設(shè)定各個終端節(jié)點的位置，終端節(jié)點根據(jù)入網(wǎng)協(xié)議自動加入網(wǎng)絡(luò)，并由作為終端節(jié)點父節(jié)點的路由器節(jié)點根據(jù)入網(wǎng)協(xié)議為終端節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址和擴展地址。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法，其特征在于，步驟I中，配置的協(xié)調(diào)器節(jié)點用于建立網(wǎng)絡(luò)，具有2字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址;配置的路由節(jié)點用于路由轉(zhuǎn)發(fā)，具有2字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址;配置的終端節(jié)點為末端節(jié)點，具有2字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和2字節(jié)的擴展地址。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜態(tài)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法，其特征在于，步驟5中，地址分配協(xié)議設(shè)定:網(wǎng)絡(luò)地址由2字節(jié)數(shù)據(jù)表示且為Zigbee無線節(jié)點的唯一標(biāo)識;地址池是父節(jié)點分配給子節(jié)點的地址空間；父節(jié)點的地址池包含了子節(jié)點的地址以及子節(jié)點的地址池；協(xié)調(diào)器節(jié)點為根節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)地址為O，地址池空間為O?65535;協(xié)調(diào)器節(jié)點和路由器節(jié)點的位置和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是靜態(tài)的，共同組成了網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸骨干鏈路。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜態(tài)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法，其特征在于，步驟6中，入網(wǎng)協(xié)議設(shè)定:終端節(jié)點發(fā)出入網(wǎng)廣播申請并收到入網(wǎng)應(yīng)答后，選擇信號最強的父節(jié)點；由父節(jié)點為終端節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址，且該網(wǎng)絡(luò)地址與父節(jié)點網(wǎng)絡(luò)地址相同；由父節(jié)點為終端節(jié)點分配擴展地址，且該擴展地址按終端節(jié)點在父節(jié)點中的入網(wǎng)順序依次排序。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜態(tài)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法，其特征在于，終端節(jié)點為移動節(jié)點，可在各個路由器節(jié)點間移動，移動后重新根據(jù)入網(wǎng)協(xié)議自動加入網(wǎng)絡(luò)。
【文檔編號】H04W84/18GK105873027SQ201610227443
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】辛博, 朱張青, 王森, 胡建, 潘虎磊
【申請人】南京大學(xué)