[发明专利]长链状ZigBee网络的网络地址分配方法和路由方法

说明书

技术领域

本发明是有关于长链状ZigBee网络，且特别是有关于一种长链状ZigBee网络的网络地址分配方法以及路由(routing)方法。

背景技术

在快速发展的无线传感网络(wireless sensor network)技术中，ZigBee网络协定是一项重要且普及的技术。ZigBee网络协定所定义的路由方法主要可分成二种：表格路由(table routing)与树状路由(tree routing)。

表格路由主要是通过查表的方式来知道下一个要传送的节点(node)。树状路由则是利用地址分配(address assignment)来进行路由，采用树状路由的网络都有预定的规则架构，根据地址就能知道每一个节点在网络中的位置，因此由附近节点的地址就能决定要传送的方向。然而这二种路由方式都有其缺点而均不适合长链状网络的使用。长链状网络就如图1所示，其中每个圆圈代表一个节点。长链状网络的主体是由很长的骨干网络组成，其分支网络的长度比较短。

表格路由的方式，通常是在每一个节点上以有限的空间，来存放一个路由表(routing table)。举例而言，当节点A要送封包至节点B时，节点A会先查路由表有没有存放到达节点B的路由信息。如果有，就依路由信息传送封包。如果没有，节点A会对下面的其他节点广播，以询问送封包至节点B的路径，得到路由信息后，再把原来的封包送至节点B。这种方式的缺点是成本太高，在进行路由时，可能会一直向周围的节点广播，才能得到路由信息，如此可能会有很长的广播时间，而且会造成网络拥塞以及不必要的传输浪费。

树状路由的方式是依附近节点的地址来决定路由的方向。ZigBee网络设备支持两种地址类型：一种是64位的IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，即国际电气电子工程师学会)地址，另一种是16位的网络地址(network address)。IEEE地址在所有ZigBee网络设备之中是唯一的。16位的网络地址则可以由使用者自定，来决定路由的信息。然而，由于网络地址只有16位，也就是最多只能分配2¹⁶个地址。

网络中每个节点只能有单一的网络地址，而且使用树状路由的网络架构(topology)必须为平衡树(balance tree)。以最大链结长度(MAX_DEPTH)为5，最大下级节点数量(MAX_CHILDREN)为6的网络架构为例，16位的网络地址最多只能有五层长度，如图2所示。由于全部节点太多，绘示不便，图2仅绘示其中一部分。若以最大下级节点数量为2的平衡树来计算，16位的网络地址最多只能有15层的网络链结长度，并不适用于链结长度通常会大于15的长链状网络。

由上述讨论可知，ZigBee网络协定所定义的二种路由方法，表格路由和树状路由，都不适用于长链状网络。

发明内容

本发明提供一种特别适用于长链状ZigBee网络的网络地址分配方法，可减少封包传输的成本。

本发明提供一种特别适用于长链状ZigBee网络的路由方法，可提升网络路由的效能。

本发明的长链状ZigBee网络包括多个集群(cluster)，每一集群包括一个集群首领(cluster header)以及多个集群成员(cluster member)。

本发明提出一种长链状ZigBee网络的网络地址分配方法，其特点是分配一网络地址至一长链状ZigBee网络的每一节点，其中每个网络地址包括一集群代号(cluster ID)与一节点代号(node ID)。集群代号用以识别长链状ZigBee网络的多个集群并且用以进行集群之间的封包路由。节点代号用以识别每一集群包括的多个节点并且用以进行每一集群之内的封包路由。从长链状ZigBee网络的协调器(coordinator)开始，各集群的集群代号是以递增或递减方式排列。也就是说，长链状ZigBee网络所有集群首领的集群代号组成严格递增数列或严格递减数列。若集群首领的集群代号组成严格递增数列，则集群首领的集群代号随对应的集群首领与协调器之间的距离增加而递增。若集群首领的集群代号组成严格递减数列，则集群首领的集群代号随对应的集群首领与协调器之间的距离增加而递减。每一个集群首领的节点代号设定为零，集群成员的节点代号则依照传统的ZigBee网络地址分配演算法进行分配。

在本发明的一实施例中，上述的每一集群皆为平衡树。每一个平衡树可以有相同的最大链结长度与最大下级节点数量，也可以有各自的最大链结长度与最大下级节点数量。