[發(fā)明專利]一種改進(jìn)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)分層方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210339920.7
• 申請(qǐng)日: 2012-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN102802166A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫青林;龐毅;王超;陳增強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W16/22
• 分類號(hào): H04W16/22;H04W40/24;H04W84/18;H04L12/56
• 代理公司: 天津佳盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及對(duì)Zigbee網(wǎng)絡(luò)分層方法的改進(jìn)。

背景技術(shù)

由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，優(yōu)化路由算法從而延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)壽命已成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)，而對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理的層次劃分是路由算法優(yōu)化首先要解決的問(wèn)題。Zigbee網(wǎng)絡(luò)所用的是一種簇樹狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中雖然每個(gè)節(jié)點(diǎn)也有一個(gè)層數(shù)，但這個(gè)層數(shù)只是反應(yīng)節(jié)點(diǎn)是協(xié)調(diào)器的第幾代子節(jié)點(diǎn)，在一定情況下可以反應(yīng)距離上的深度，但是在某一個(gè)節(jié)點(diǎn)的子設(shè)備已滿的情況下會(huì)出現(xiàn)層數(shù)無(wú)法反應(yīng)距離的深度。如圖1中的情況：圖中黑色節(jié)點(diǎn)代表協(xié)調(diào)器，白色節(jié)點(diǎn)代表路由器節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)A距離協(xié)調(diào)器較近，但此時(shí)協(xié)調(diào)器的子節(jié)點(diǎn)數(shù)已經(jīng)達(dá)到最大，不能容納新的節(jié)點(diǎn)加入，所以A選擇與之較近的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)B加入網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)A的層數(shù)為2，但實(shí)際上A距協(xié)調(diào)器的距離與層數(shù)為1的節(jié)點(diǎn)相同。由于這種情況的出現(xiàn)，當(dāng)Zigbee網(wǎng)絡(luò)沒有上位機(jī)參與而自行進(jìn)行全網(wǎng)路由優(yōu)化時(shí)，節(jié)點(diǎn)層數(shù)不能完全反映節(jié)點(diǎn)之間的距離信息，從而得不到最優(yōu)解，甚至優(yōu)化后的結(jié)果使得數(shù)據(jù)發(fā)送不到網(wǎng)絡(luò)最邊緣的節(jié)點(diǎn)。

針對(duì)Zigbee網(wǎng)絡(luò)自帶分層方法的不足，期望一種節(jié)點(diǎn)層數(shù)能反映節(jié)點(diǎn)距離的Zigbee網(wǎng)絡(luò)分層方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)分層方法，替代Zigbee網(wǎng)絡(luò)自帶分層方法，解決節(jié)點(diǎn)層數(shù)不能反映本節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器距離關(guān)系的問(wèn)題，為進(jìn)一步優(yōu)化路由算法提供基礎(chǔ)。

本發(fā)明提供的改進(jìn)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)分層方法采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

第1、初始化

Zigbee網(wǎng)絡(luò)建立后，協(xié)調(diào)器初始化層數(shù)為0，并發(fā)送分層確認(rèn)幀，協(xié)調(diào)器發(fā)送的分層確認(rèn)幀，將被在協(xié)調(diào)器發(fā)射功率范圍內(nèi)的所有路由器節(jié)點(diǎn)收到；分層確認(rèn)幀攜帶的數(shù)據(jù)為分層確認(rèn)幀自身的被轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，這個(gè)被轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)的初始值為1；路由器節(jié)點(diǎn)將自身的層數(shù)初始化為大于本網(wǎng)絡(luò)最大估計(jì)層數(shù)的一個(gè)任意值；

第2、更新自身層數(shù)

Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的路由器節(jié)點(diǎn)收到分層確認(rèn)幀后，將自身層數(shù)與分層確認(rèn)幀所攜帶的分層確認(rèn)幀自身的被轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)相比較，若前者的值大于后者的值，則路由器節(jié)點(diǎn)將自身層數(shù)更新為分層確認(rèn)幀所攜帶的分層確認(rèn)幀自身的被轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，否則路由器節(jié)點(diǎn)不更新層數(shù)；

第3、轉(zhuǎn)發(fā)分層確認(rèn)幀

若路由器節(jié)點(diǎn)收到分層確認(rèn)幀后，更新了自身層數(shù)，則路由器節(jié)點(diǎn)將分層確認(rèn)幀所攜帶的分層確認(rèn)幀自身的被轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)加1，并將該條分層確認(rèn)幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，若路由器節(jié)點(diǎn)沒有更新層數(shù)，則不轉(zhuǎn)發(fā)該條分層確認(rèn)幀。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果

1)本發(fā)明提出的改進(jìn)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)分層方法，其分層確認(rèn)幀以洪泛路由方式發(fā)送到路由器節(jié)點(diǎn)，這種方式并不需要計(jì)算路由也不需要維護(hù)路由表，從而減少了節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能耗。

2)本發(fā)明方法對(duì)洪泛路由方式做了改進(jìn)，并不對(duì)所有的分層確認(rèn)幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，只轉(zhuǎn)發(fā)使更新層數(shù)變小的分層確認(rèn)幀，減少了資源的浪費(fèi)，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)爆問(wèn)題。

3)本發(fā)明方法中，當(dāng)洪泛過(guò)程結(jié)束時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的層數(shù)值為此節(jié)點(diǎn)本身與協(xié)調(diào)器之間的最小跳數(shù)值，即每個(gè)節(jié)點(diǎn)的層數(shù)都可以反映其與協(xié)調(diào)器之間的距離關(guān)系。

附圖說(shuō)明

圖1為Zigbee網(wǎng)絡(luò)分層方法示意圖；

圖2為改進(jìn)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)分層方法流程圖；

圖3為節(jié)點(diǎn)均勻分布情況下網(wǎng)絡(luò)分層仿真圖；

圖4分層實(shí)際運(yùn)行場(chǎng)景；

圖5分層確認(rèn)過(guò)程所抓取的數(shù)據(jù)包示意圖；

圖6協(xié)調(diào)器信息收集過(guò)程所抓取的數(shù)據(jù)包示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例做一描述。為了簡(jiǎn)潔起見，并非實(shí)施方案的所有特征都加以描述。在如下的描述中，對(duì)那些無(wú)線傳感器領(lǐng)域中眾所周知的功能或結(jié)構(gòu)不作詳細(xì)描述。

實(shí)施例1：

使用NS2（Network?Simulator?Version?2）對(duì)本發(fā)明提出的一種改進(jìn)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)分層進(jìn)行仿真。

使用NS2進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)仿真，需要使用C++和OTcl語(yǔ)言聯(lián)合編程，即需要在底層編寫C++代碼完成路由協(xié)議等組件的添加或修改，然后再編寫OTcl腳本仿真。NS2的具體結(jié)構(gòu)及編程方法可參考文獻(xiàn)[1]，黃化吉、馮穗力、秦麗嬌等所著書籍《NS網(wǎng)絡(luò)模擬和協(xié)議仿真》，人民郵電出版社，2006年。

需要在底層用C++語(yǔ)言編寫路由協(xié)議對(duì)應(yīng)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提出的方法。程序設(shè)計(jì)思路依照本發(fā)明方法如下：