[發(fā)明專利]一種發(fā)送數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)以及節(jié)點(diǎn)設(shè)備和協(xié)調(diào)設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610145939.2
• 申請(qǐng)日: 2006-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN101193054A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷志慧;張玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H04L12/56
• 分類號(hào): H04L12/56;H04L12/24;H04L29/02
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王琦;王誠(chéng)華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及Zigbee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別涉及一種發(fā)送數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)以及節(jié)點(diǎn)設(shè)備和協(xié)調(diào)設(shè)備。

背景技術(shù)

Zigbee是一種新興的短距離、低速率、低成本、低功耗的無線通信技術(shù)，主要應(yīng)用于家庭控制、工業(yè)檢測(cè)和傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。Zigbee網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)由眾多無線傳送節(jié)點(diǎn)組成的無線網(wǎng)絡(luò)，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，這些傳送節(jié)點(diǎn)相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

Zigbee主要工作在868MHz(歐洲)、915MHz(美國(guó))以及2.4GHz(全球)這三個(gè)頻段，傳輸速率小于250Kb/s，通信距離在100米范圍之內(nèi)，以IEEE?802.15.4標(biāo)準(zhǔn)作為物理層和媒體訪問控制(MAC)層標(biāo)準(zhǔn)，另由Zigbee聯(lián)盟制定應(yīng)用層及網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)準(zhǔn)。

Zigbee網(wǎng)絡(luò)包括協(xié)調(diào)者、轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)以及終端節(jié)點(diǎn)三種設(shè)備類型，其中，協(xié)調(diào)者負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)，包括網(wǎng)絡(luò)的建立、一級(jí)地址分配等，是網(wǎng)絡(luò)的核心部分；轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)具有路由功能，也可以作為父節(jié)點(diǎn)接收新節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求，并為其分配地址；終端節(jié)點(diǎn)無轉(zhuǎn)發(fā)功能，是網(wǎng)絡(luò)的末梢。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，可以將Zigbee網(wǎng)絡(luò)分為星型網(wǎng)、樹狀網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)；根據(jù)MAC層數(shù)據(jù)傳輸模式的不同，Zigbee網(wǎng)絡(luò)又可以被分為信標(biāo)(beacon)網(wǎng)絡(luò)和非-信標(biāo)(no-beacon)網(wǎng)絡(luò)。在no-beacon網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點(diǎn)均以載波監(jiān)聽多路訪問/沖突防止(CSMA/CA)的方式競(jìng)爭(zhēng)接入信道發(fā)送數(shù)據(jù)；在beacon網(wǎng)絡(luò)中，由beacon幀完成時(shí)間同步和時(shí)隙分配，節(jié)點(diǎn)按有保證時(shí)隙(GTS)或CSMA/CA方式發(fā)送數(shù)據(jù)。

目前，在Zigbee網(wǎng)絡(luò)中所有的數(shù)據(jù)均被平等的發(fā)送與傳輸，按照時(shí)間順序提供數(shù)據(jù)發(fā)送服務(wù)，在Zigbee?beacon網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，應(yīng)用層首先構(gòu)造應(yīng)用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(APDU)，并向網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送應(yīng)用支持子層數(shù)據(jù)實(shí)體數(shù)據(jù)請(qǐng)求(APSDE-DATA.REQUEST)命令，該命令中攜帶目的地址等信息；網(wǎng)絡(luò)層向MAC層發(fā)送網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體數(shù)據(jù)請(qǐng)求(NLDE-DATA.REQUEST)命令，并在接收的APDU前添加網(wǎng)絡(luò)層報(bào)文頭發(fā)送給MAC層；MAC層在接收到網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)后，發(fā)送MAC層公共部分子層數(shù)據(jù)請(qǐng)求(MCPS-DATA.REQUEST)命令，并在網(wǎng)絡(luò)層報(bào)文前添加MAC層幀頭，寫入發(fā)送緩存，然后按照GTS或CSMA/CA機(jī)制進(jìn)行幀的發(fā)送。

Beacon網(wǎng)絡(luò)中，時(shí)間被劃分為連續(xù)的超幀間隔，圖1為Zigbee?beacon網(wǎng)絡(luò)中超幀結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，每個(gè)超幀都包括活躍期和非活躍期，活躍期又被分為16個(gè)時(shí)隙，其中的0時(shí)隙用來發(fā)送beacon幀，用于時(shí)間同步和時(shí)隙分配；其余的15個(gè)時(shí)隙分為非競(jìng)爭(zhēng)期(CFP)和競(jìng)爭(zhēng)接入期(CAP)，在應(yīng)用GTS機(jī)制傳輸數(shù)據(jù)的beacon網(wǎng)絡(luò)中，CFP由若干GTS組成，GTS為用于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)隙；CAP則為節(jié)點(diǎn)采用CSMA/CA方式競(jìng)爭(zhēng)接入信道發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)隙。

圖2為Zigbee?beacon網(wǎng)絡(luò)中用GTS機(jī)制發(fā)送數(shù)據(jù)的流程圖，如圖2所示，包括以下步驟：

步驟201：網(wǎng)絡(luò)中某一節(jié)點(diǎn)要在MAC層發(fā)送數(shù)據(jù)，該節(jié)點(diǎn)首先查看本節(jié)點(diǎn)中是否還有可使用的GTS，若有，則執(zhí)行步驟202，否則，執(zhí)行步驟203。

步驟202：該節(jié)點(diǎn)用現(xiàn)有GTS時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后結(jié)束本流程。

步驟203：節(jié)點(diǎn)向協(xié)調(diào)者發(fā)送GTS請(qǐng)求命令。

GTS請(qǐng)求命令中攜帶有GTS長(zhǎng)度域(GTS?length)、GTS方向域(GTSdirection)和特征類型域(Characteristics?type)：其中，GTS?length標(biāo)識(shí)請(qǐng)求的時(shí)隙數(shù)；GTS?direction設(shè)為0，標(biāo)識(shí)該GTS用于發(fā)送；Characteristics?type設(shè)為1，標(biāo)識(shí)該GTS請(qǐng)求為請(qǐng)求分配時(shí)隙。

步驟204：協(xié)調(diào)者按照先到先分配的原則為節(jié)點(diǎn)分配時(shí)隙。

假設(shè)所述節(jié)點(diǎn)的GTS請(qǐng)求命令最先達(dá)到，協(xié)調(diào)者為該節(jié)點(diǎn)分配GTS時(shí)隙。

步驟205：協(xié)調(diào)者構(gòu)造GTS描述，將開始時(shí)隙域設(shè)為該GTS在超幀中的開始時(shí)隙，長(zhǎng)度域設(shè)為所分配的時(shí)隙數(shù)，并將該描述封裝在beacon幀中，在超幀的0時(shí)隙廣播給網(wǎng)絡(luò)中的個(gè)節(jié)點(diǎn)。

步驟206：所述節(jié)點(diǎn)按照GTS描述中的指示，在分配的GTS時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)。

步驟207：數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，所述節(jié)點(diǎn)向協(xié)調(diào)者發(fā)送釋放GTS請(qǐng)求消息。

步驟208：協(xié)調(diào)者釋放GTS，并將釋放的GTS分配給其它的GTS請(qǐng)求或CAP，結(jié)束流程。