[發(fā)明專利]長(zhǎng)鏈狀ZigBee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址分配方法和路由方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710186598.8
• 申請(qǐng)日: 2007-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN101459586A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方華韋;劉永之
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人資訊工業(yè)策進(jìn)會(huì)
• 主分類號(hào): H04L12/56
• 分類號(hào): H04L12/56;H04L12/28
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 左一平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于長(zhǎng)鏈狀ZigBee網(wǎng)絡(luò)，且特別是有關(guān)于一種長(zhǎng)鏈狀ZigBee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址分配方法以及路由(routing)方法。

背景技術(shù)

在快速發(fā)展的無線傳感網(wǎng)絡(luò)(wireless?sensor?network)技術(shù)中，ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)定是一項(xiàng)重要且普及的技術(shù)。ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)定所定義的路由方法主要可分成二種：表格路由(table?routing)與樹狀路由(tree?routing)。

表格路由主要是通過查表的方式來知道下一個(gè)要傳送的節(jié)點(diǎn)(node)。樹狀路由則是利用地址分配(address?assignment)來進(jìn)行路由，采用樹狀路由的網(wǎng)絡(luò)都有預(yù)定的規(guī)則架構(gòu)，根據(jù)地址就能知道每一個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的位置，因此由附近節(jié)點(diǎn)的地址就能決定要傳送的方向。然而這二種路由方式都有其缺點(diǎn)而均不適合長(zhǎng)鏈狀網(wǎng)絡(luò)的使用。長(zhǎng)鏈狀網(wǎng)絡(luò)就如圖1所示，其中每個(gè)圓圈代表一個(gè)節(jié)點(diǎn)。長(zhǎng)鏈狀網(wǎng)絡(luò)的主體是由很長(zhǎng)的骨干網(wǎng)絡(luò)組成，其分支網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度比較短。

表格路由的方式，通常是在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上以有限的空間，來存放一個(gè)路由表(routing?table)。舉例而言，當(dāng)節(jié)點(diǎn)A要送封包至節(jié)點(diǎn)B時(shí)，節(jié)點(diǎn)A會(huì)先查路由表有沒有存放到達(dá)節(jié)點(diǎn)B的路由信息。如果有，就依路由信息傳送封包。如果沒有，節(jié)點(diǎn)A會(huì)對(duì)下面的其他節(jié)點(diǎn)廣播，以詢問送封包至節(jié)點(diǎn)B的路徑，得到路由信息后，再把原來的封包送至節(jié)點(diǎn)B。這種方式的缺點(diǎn)是成本太高，在進(jìn)行路由時(shí)，可能會(huì)一直向周圍的節(jié)點(diǎn)廣播，才能得到路由信息，如此可能會(huì)有很長(zhǎng)的廣播時(shí)間，而且會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)擁塞以及不必要的傳輸浪費(fèi)。

樹狀路由的方式是依附近節(jié)點(diǎn)的地址來決定路由的方向。ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持兩種地址類型：一種是64位的IEEE(Institute?of?Electrical?and?Electronics?Engineers，即國(guó)際電氣電子工程師學(xué)會(huì))地址，另一種是16位的網(wǎng)絡(luò)地址(network?address)。IEEE地址在所有ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之中是唯一的。16位的網(wǎng)絡(luò)地址則可以由使用者自定，來決定路由的信息。然而，由于網(wǎng)絡(luò)地址只有16位，也就是最多只能分配2¹⁶個(gè)地址。

網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能有單一的網(wǎng)絡(luò)地址，而且使用樹狀路由的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(topology)必須為平衡樹(balance?tree)。以最大鏈結(jié)長(zhǎng)度(MAX_DEPTH)為5，最大下級(jí)節(jié)點(diǎn)數(shù)量(MAX_CHILDREN)為6的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為例，16位的網(wǎng)絡(luò)地址最多只能有五層長(zhǎng)度，如圖2所示。由于全部節(jié)點(diǎn)太多，繪示不便，圖2僅繪示其中一部分。若以最大下級(jí)節(jié)點(diǎn)數(shù)量為2的平衡樹來計(jì)算，16位的網(wǎng)絡(luò)地址最多只能有15層的網(wǎng)絡(luò)鏈結(jié)長(zhǎng)度，并不適用于鏈結(jié)長(zhǎng)度通常會(huì)大于15的長(zhǎng)鏈狀網(wǎng)絡(luò)。

由上述討論可知，ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)定所定義的二種路由方法，表格路由和樹狀路由，都不適用于長(zhǎng)鏈狀網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種特別適用于長(zhǎng)鏈狀ZigBee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址分配方法，可減少封包傳輸?shù)某杀尽?/p>

本發(fā)明提供一種特別適用于長(zhǎng)鏈狀ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由方法，可提升網(wǎng)絡(luò)路由的效能。

本發(fā)明的長(zhǎng)鏈狀ZigBee網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)集群(cluster)，每一集群包括一個(gè)集群首領(lǐng)(cluster?header)以及多個(gè)集群成員(cluster?member)。

本發(fā)明提出一種長(zhǎng)鏈狀ZigBee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址分配方法，其特點(diǎn)是分配一網(wǎng)絡(luò)地址至一長(zhǎng)鏈狀ZigBee網(wǎng)絡(luò)的每一節(jié)點(diǎn)，其中每個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址包括一集群代號(hào)(cluster?ID)與一節(jié)點(diǎn)代號(hào)(node?ID)。集群代號(hào)用以識(shí)別長(zhǎng)鏈狀ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)集群并且用以進(jìn)行集群之間的封包路由。節(jié)點(diǎn)代號(hào)用以識(shí)別每一集群包括的多個(gè)節(jié)點(diǎn)并且用以進(jìn)行每一集群之內(nèi)的封包路由。從長(zhǎng)鏈狀ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器(coordinator)開始，各集群的集群代號(hào)是以遞增或遞減方式排列。也就是說，長(zhǎng)鏈狀ZigBee網(wǎng)絡(luò)所有集群首領(lǐng)的集群代號(hào)組成嚴(yán)格遞增數(shù)列或嚴(yán)格遞減數(shù)列。若集群首領(lǐng)的集群代號(hào)組成嚴(yán)格遞增數(shù)列，則集群首領(lǐng)的集群代號(hào)隨對(duì)應(yīng)的集群首領(lǐng)與協(xié)調(diào)器之間的距離增加而遞增。若集群首領(lǐng)的集群代號(hào)組成嚴(yán)格遞減數(shù)列，則集群首領(lǐng)的集群代號(hào)隨對(duì)應(yīng)的集群首領(lǐng)與協(xié)調(diào)器之間的距離增加而遞減。每一個(gè)集群首領(lǐng)的節(jié)點(diǎn)代號(hào)設(shè)定為零，集群成員的節(jié)點(diǎn)代號(hào)則依照傳統(tǒng)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)地址分配演算法進(jìn)行分配。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的每一集群皆為平衡樹。每一個(gè)平衡樹可以有相同的最大鏈結(jié)長(zhǎng)度與最大下級(jí)節(jié)點(diǎn)數(shù)量，也可以有各自的最大鏈結(jié)長(zhǎng)度與最大下級(jí)節(jié)點(diǎn)數(shù)量。