[发明专利]Zigbee无线传感网络快速修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感网络修复方法，尤其涉及一种Zigbee无线传感网络快速修复方法，属于无线网络技术领域。

背景技术

作为短距离无线通信标准之一的Zigbee，具有低成本、低功耗以及实现简单等的优势，非常适合构建无线传感器网络。然而，在实际应用中，由于无线链路的不稳定性以及路由节点的能量耗尽，导致网络中经常出现一些孤立节点。这些孤立节点必须尽快地关联到网络中，以便其采集的数据能够及时地被传输到控制端。

Zigbee提供一种修复方式，即当节点变成孤立状态时，它首先对给定的若干信道进行扫描，搜索潜在的可用父节点；在搜索完成之后，选择一个可用父节点执行关联过程；这样孤立节点便加入到网络中。然而，由于扫描过程和关联过程都比较耗时，导致整个修复时间过长。

现有减少网络修复时间的方法主要通过以下三种途径：第一，通过减少信道扫描的时间来减少修复时间，例如文献[Meng F.L, Han Y.G. A New Association Scheme of IEEE 802.15.4 for Real Time Application. 5th International Conference on Wireless Communications., Networking and Mobile Computing (WiCom), 2009: 1 – 5.]中所述方法；第二，通过减少关联过程的时间来减少修复时间，例如文献[Zhang F, Wang F, Dai B, et al. Performance Evaluation of IEEE 802.15.4 Beacon Enabled Association Process. 22th International Conference on Advanced Information Networking and Applications. 2008: 541 – 546.]中所述方法；第三，将关联过程穿插在扫描过程中来减少修复时间，例如文献[Skender B.A, Andre C, Anis K, et al. Fault Tolerance Mechanisms for Zigbee Wireless Sensor Networks. Proceedings of the 19th Euromicro Conference on Real Time System (ECRTS), 2007]中所述方法。然而，使用这些方法对减少修复时间的效果都不是太明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有Zigbee无线传感器网络中的网络修复过程所需时间太长的不足之处，提供一种可极大减少网络修复时间的Zigbee无线传感网络快速修复方法。

Zigbee无线传感网络通常为树型信标网络。在网络中，存在三种不同功能的节点：协调器节点、路由器节点和终端节点。协调器和路由器以不同的周期发送信标，以告知终端节点自身的情况。终端节点可以利用信标与协调器或路由器进行时间同步并进行通信。本发明的思路是利用信标机制，使终端节点预先记录若干备用父节点；当终端节点发现自已成为孤立节点时，直接从备用父节点中选择一个进行关联即可，而无需在关联之前进行信道扫描，这样就可极大地减少修复时间，提高网络修复效率。

本发明具体采用以下技术方案：

一种Zigbee无线传感网络快速修复方法，该网络为Zigbee树型信标网络，包括三

种节点：协调器节点、路由器节点和终端节点，协调器节点和路由器节点以不同的周期发送信标，告知终端节点自身的情况，终端节点利用信标与协调器或路由器进行时间同步并进行通信，所述方法包括：该网络中每一个终端节点存在一个父节点记录表，可记录                                                个节点的信标信息，为预先设定的大于1的自然数；终端节点在首次加入该网络前，先进行一次完整的信道扫描，直到所有的信道都被扫描或接收到的信标帧数目达到时结束扫描；终端节点记录这些信标信息，并从父节点记录表中选择一个节点进行关联，该节点称为当前父节点，表中的其余节点作为备用父节点；终端节点周期地跟踪表中所有节点的信标帧，并不断地用接收到的新信标信息对表中节点的旧信标信息进行更新；当终端节点发现自身已经变成了孤点设备，则从表中删除当前父节点的信标信息，然后直接从表中选择一个节点进行重新关联。