[發明專利]一種基于統計優化的ZigBee層級路由組網方法

無效

• 申請號: 201210508652.7
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN103051531A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 饒若楠
• 申請（專利權）人: 無錫交大聯云科技有限公司
• 主分類號: H04L12/701
• 分類號: H04L12/701;H04W40/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種基于統計優化的ZigBee層級路由組網方法。

背景技術

ZigBee技術是一種短距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術或無線網絡技術，是一組基于IEEE?802.15.4?無線標準研制開發的有關組網、安全和應用軟件方面的無線通信技術。ZigBee技術在實際運用中也具有常規無線通信的傳輸數據能量消耗大、信號不均勻和大規模覆蓋面積有限等缺點。路由算法的選擇是解決以上問題的根本，在其最佳路徑選擇中起著至關重要的作用。

傳統無線傳感網絡的路由算法可以分為平面路由協議、網絡分層路由協議、地理位置信息路由協議。Zigbee協議底層采用IEEE?802.15.4協議，在IEEE?802.15.4協議確保一跳通信可靠性的基礎上通過定義網絡層路由協議擴展網絡規模，可以實現星型，樹型和網狀網拓撲結構。具體路由可以分為層級路由策略和網狀網路由策略。

針對室內定位系統無線網絡的特殊性，標準ZigBee路由算法不能很好的滿足其需求。其中網狀網路由策略是一種按需路由策略，采用類似泛洪的機制，對于單位面積內節點容量很大的情況會出現網絡堵塞；層級路由是一種主動路由算法，相比網狀網路由不需要路徑選擇，占用更少的路由表資源，而且基于的父子結構的路由路徑在網絡建立的時候已經確定。層級路由對于室內定位大量參考節點固定的情況比較有效，但是由于定位系統的特殊性，網絡負載不均勻，所以固定的路徑有時未必是最佳的路徑。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種實時統計路由數據負載量，按業務需求分配、調度路由，實現在室內定位系統中保證網絡通信質量、可大規模部署的高效層級路由優化組網方法。

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：

一種基于統計優化的ZigBee層級路由組網方法，該網絡包括協調器和節點路由器，包括下述步驟：

（1）為網絡里每個設備增加一個層級屬性，作為標識設備所在網絡中的層次的屬性Depth，默認值為0xff，這個屬性包含在設備發送的信標幀的載荷中作為標識；在協調器上電并成功組網后，發送層次為0的信標幀；之后其他路由設備入網，父節點為協調器的設備層級屬性為1，其子節點層級屬性為2，依次類推，網絡最深層次為N，設備關聯入網之后，修改Depth為當前所處層級；

（2）所有設備成功組網后，每個設備維護一個轉發計數的參數Count，默認值為0，每當設備轉發一包數據，轉發計數增一；

（3）系統在一定時間到達之后執行路由維護，由處在最低層的設備Depth=N-1發送路由審核報文給父節點，且報文內容也包含其本身IEEE?64位的長地址，轉發計數Count和所在層次Depth的信息；

（4）Depth=N-2的設備收到所有子節點的審核報文后，內置自身的IEEE?64位長地址，再次轉發計數Count和所在層次Depth的信息至上一級父節點；

（5）Depth=N-3的設備收到所有子節點的審核報文后，選出轉發計數最大的Depth=N-1的設備和轉發計數最小的Depth=N-2的設備，將其Count值進行對比，如果Depth=?N-1的設備在單維護周期轉發數大于Depth=?N-2的設備的轉發數，則給Depth=?N-1的這個設備發送層次提升報文，提升報文中主要內容是Depth=N-3的設備下所有子節點的轉發計數Count的值升序排列表，表中最大值則為Depth=N-1設備的當前父節點，Depth=N-1的設備收到這個列表后主動查詢DepthN-2設備層轉發計數值列表，篩選出最小計數值的設備，并確認在其射頻范圍內有效，即可進行升級操作，反之，則繼續嘗試列表中下一個設備，直至父節點，若仍無法關聯則取消升級操作；若關聯成功，則給其發送層次降低報文，報文包含Depth=N-1設備的轉發計數升序表，同理，Depth=N-2的設備收到降級報文后按照該流程執行降級操作；

（6）在Depth=N-3的設備執行完以上流程后，在審核報文中刪去Depth=N-1的設備信息，加上自身的IEEE長地址，轉發計數Count和層次信息發給父節點；

（7）Depth=N-4的設備同樣執行Depth=N-3設備的路由維護流程調整路由路徑直至Depth=1的設備，最終遞歸執行到協調器，至此，完成一次路由維護過程，每次維護結束后，Count值自動清零。

本發明旨在改變傳感網組網方式和路由方式，實現組網方法優化，不改變網絡硬件組成。本發明方法應用方便，準確度高，實用性強，可廣泛應用于各種室內定位系統。