[发明专利]一种基于Zigbee传感器网络的组网方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于Zigbee传感器网络的组网方法。

背景技术

近年来，随着传感器技术和无线技术的发展，Zigbee无线传感网络以众多优点从无线技术中脱颖而出。Zigbee技术以低功耗、低成本、大容量、可靠和时延短的特点著称。但是随着传感器网络的扩大，用户对无线网络性能的要求越来越高，于是传统的Zigbee无线传感器网络功耗问题和网络内部的时延问题就显现出来。网络功耗过大会使得网络部分瘫痪或者全部瘫痪，而网络延时使得用户的体验出现停滞，在紧急情况下有可能会造成严重的后果。所以解决该问题迫在眉睫。针对上述网络功耗和网络内部的时延问题，高效的路由算法是解决网络高性能需求的有效方案。高效的路由算法可以降低网络的通信功耗，减小网络延时，提高网络的性能，延长网络的寿命。高效的路由算法和高速的数据传输方式使得传感器网络性能得到提高，管理更加及时。因此，高效的路由研究对Zigbee网络和物联网的发展具有重要意义。

在本发明作出之前，在Zigbee网络的通信过程中，一个节点与另外一个节点需要知道这个节点的传输路径，传输路径直接决定了信息传输的效率，而效率就决定了网络通信的功耗和网络中的时延。传输路径的确定有两种方式，一种方式是在网络初始化过程中，已经组好的网络关系中查找是否有目标路由，另一种是路由发现来查找目标路径。通信传输路径所用的跳数越小，路由发现所用的消耗越小，功耗就会越小，时延也会减小。因此传输路径的确定是优化路由算法的关键步骤。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制一种基于Zigbee传感器网络的组网方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于Zigbee传感器网络的组网方法，其主要技术特征在于步骤如下：

(1)协调器初始化网络；

(2)协调器发送信标让邻居节点加入网络；

(3)路由器节点加入网络后发送信标让邻居节点加入网络；

(4)节点向邻居路由器申请加入网络；

(5)协调器让节点加入消息所经过的路由跳数最小路径的路由器；

(6)检测是否还有节点未加入网络；

(7)直至组网成功。

所述步骤(4)中，节点通过多条路径申请加入网络。

所述步骤(5)中，所述跳数最小路径是指网络中的节点向协调器发送信息的所经过程中信息转发的次数最少，以最小转发次数到达协调器。

所述步骤(6)后，如果节点与网络失去联系，则主动发送入网请求给邻居节点，和步骤(4)一样加入网络。

所述步骤(6)后，如果仍有节点未加入，则重复步骤(2)至步骤(4)，直至加入成功。

本发明的优点和效果在于采用自组网的方式。在组网过程中，未加入网络的节点通过邻居节点中已经加入网络的路由器向协调器申请加入网络。由于可能存在多条路径，由协调器判断那一条路径到申请加入网络的节点的跳数最小，并允许节点加入该条路径的协调器。在组网的同时实现了节点到协调器的最小跳数，不需要重新查找路由路径，降低了开销，使整个网络通信变得高效，而且降低了网络消耗，延长了网络的寿命。

综上所述该方法采用自组网的同时实现了节点到协调器的最小跳数，不需要重新查找路由路径，降低了开销，使整个网络通信变得高效，而且降低了网络消耗，延长了网络的寿命。同时完成了硬件电路的设计，应用所述的方法设计的自组网路由方法可以实现上述的功能。

附图说明

图1——本发明ZigBee自组网流程示意图。

图2——本发明ZigBee网络组网之前潜在可连接关系示意图。

图3——本发明ZigBee网络组网之后关系示意图。

具体实施方式

本发明的基本技术思路是：

拟针对Zigbee传感器网络的路由的优化问题，从节点与协调器通信优化这个方面进行研究。在网络自组网时，根据节点自身的位置，选择加入距协调器跳数最小的路径上的路由器，这样每个节点与协调器通行时总是最小跳数，优化网络性能，提高通信效率，不需要通过路由查询最短路径，减少功耗，延长网络寿命。

以下结合附图，通过具体实施方式对本发明进行详细描述。

本发明包括组网方法和硬件实现。各部分实现功能分别如下：