[發(fā)明專利]一種基于zigbee的無線傳感器網(wǎng)絡的優(yōu)化方法

有效

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• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103763714B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設計）人: 馬三元;謝昆;郭磊;張鋒國
• 申請（專利權）人: 大唐電信(天津)技術服務有限公司
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W84/18;H04L29/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)技術領域，涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡的優(yōu)化方法，尤其是一種基于zigbee的無線傳感器網(wǎng)絡的優(yōu)化方法。

背景技術

物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡概念。

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

無線傳感器網(wǎng)絡，即WSN，是英文Wireless Sensor Network的簡寫，是大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網(wǎng)絡，其目的是協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡覆蓋地理區(qū)域內感知對象的監(jiān)測信息，并報告給用戶。包括負責傳感器數(shù)據(jù)采集的無線傳感器節(jié)點設備、負責數(shù)據(jù)中繼的路由設備和負責數(shù)據(jù)匯聚的網(wǎng)關設備。

Zigbee是一種新興的短距離、低速率的無線網(wǎng)絡技術。主要用于近距離無線連接。它有自己的協(xié)議標準，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調實現(xiàn)通信。

當前關于物聯(lián)網(wǎng)的應用越來越廣泛，而作為物聯(lián)網(wǎng)的主要感知設備的無線傳感器節(jié)點也進入了大規(guī)模的商業(yè)應用，無線傳感器節(jié)點通過無線通信方式與路由形成的一個多跳的自組織網(wǎng)絡系統(tǒng)。同時也帶來了針對無線傳感網(wǎng)絡管理效率的問題。傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡采用單zigbee無線模塊的協(xié)調器設計，一般在協(xié)調器上集成一個zigbee無線模塊，不具有輔助zigbee無線模塊，在遇到無線信道重疊或附近信號干擾的情況下無法有效率的進行輔助zigbee無線模塊的切換，同時在配置無線網(wǎng)絡參數(shù)方面通過輔助zigbee無線模塊可以更加有效率地進行無線網(wǎng)絡的管理。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供一種基于zigbee的無線傳感器網(wǎng)絡的優(yōu)化方法，該方法可以有效改善物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡配置過程中的實時性和安全性問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

這種基于zigbee的無線傳感器網(wǎng)絡的優(yōu)化方法，使用協(xié)調器加路由再加傳感節(jié)點作為組成模式，使傳感節(jié)點作為傳感器數(shù)據(jù)采集層，路由作為傳感器數(shù)據(jù)傳輸層，協(xié)調器作為整個傳感器網(wǎng)絡的匯聚設備；協(xié)調器作為配置管理整個傳感器網(wǎng)絡的中心設備，負責整個傳感器網(wǎng)絡的配置及優(yōu)化，所述協(xié)調器配置兩個zigbee無線模塊，分別稱為A模塊和B模塊，所述協(xié)調器稱為雙核協(xié)調器。

進一步的，上述B模塊默認采用一個固定地址，在優(yōu)化網(wǎng)絡的時候參與工作。

上述傳感節(jié)點和路由采用zigbee信道自搜索模式，并且都綁定了協(xié)調器中的兩個zigbee無線模塊的MAC地址，根據(jù)初始配置參數(shù)連接到協(xié)調器中A模塊和B模塊的其中一個的MAC地址。

進一步的，上述協(xié)調器中的A模塊作為主用方式，B模塊作為輔助方式，所建立的傳感網(wǎng)絡受到近似頻段強干擾后，且持續(xù)維持1個小時，此時協(xié)調器則認為此干擾源無法排除，將A模塊置于切換方式，同時廣播整個傳感器網(wǎng)絡內的路由和節(jié)點設備，并將B模塊設置為探測模式，通過信號隔離優(yōu)化算法檢測當前可用的信道，并將B模塊置于主用方式，同時將原來處于切換方式的A模塊設置為輔助方式，從而實現(xiàn)A和B兩個zigbee無線模塊的無縫切換。

進一步的，上述協(xié)調器中的A模塊作為主用方式，B模塊作為輔助方式；上位機調整傳感網(wǎng)絡無線參數(shù)時，只將調整后的無線參數(shù)下發(fā)到雙核協(xié)調器上，雙核協(xié)調器的A模塊將調整數(shù)據(jù)包通過WSNC協(xié)議將無線參數(shù)下發(fā)到網(wǎng)絡內每個路由和節(jié)點設備，待收到每個設備的確認數(shù)據(jù)包后，將復位信號下發(fā)到每個路由和節(jié)點設備，同時雙核協(xié)調器的工作從A模塊切換到B模塊上。

以上在通過ZIGBEE鏈路傳輸前采用WSNC協(xié)議對網(wǎng)絡優(yōu)化指令進行封裝，通過WSNC協(xié)議進行無線傳感網(wǎng)絡的優(yōu)化；WSNC協(xié)議的報文格式和數(shù)據(jù)字段如下：

WSNC報文格式：