[发明专利]Zigbee设备节能方法

说明书

本发明提供一种Zigbee设备节能方法，包括：为每个Zigbee设备配置Zigbee协议参数，包括：将超帧序号SO(macSuperframeOrder)的值设置为6，以及将信标序号BO(macBeaconOrder)的值设置为12；及将各个Zigbee设备基于上述配置的Zigbee协议参数下建立通讯连接。本发明可通过调整Zigbee设备的Zigbee协议参数来最大化降低Zigbee设备的能量消耗。

技术领域

本发明涉及一种Zigbee设备节能方法。

背景技术

为了满足小型、低成本设备的无线联网要求，2000年12月IEEE标准委员会正式批准成立了TG4(Task Group 4)工作组，开发低速无线个域网(Low-Rate Wireless PersonalArea Network，LR-WPAN)标准，命名为IEEE802.15.4协议，即ZigBee技术。LR-WPAN具有结构简单、数据传输率较低、通信距离近、功耗低，成本低等特点，作为无线传感器网络的有效解决方案，ZigBee技术在工业控制、农业监管、交通监控、家庭自动化、医学检测等领域都有广泛的应用。LR-WPAN最为突出的特点和要求就是节能，处在网络中的设备可以连续工作数月甚至几年。协议本身采取了一些策略，在保证数据传输质量的基础上达到较小的功率消耗。但是如何尽可能的降低能量消耗，仍然是ZigBee技术的关键议题。

在Zigbee网络中，可以选用以超帧为周期组织网络内设备间的通信。每个超帧都以网络协调器发出信标帧(beacon)为起始，在这个信标帧中包含了超帧将持续的时间以及对这段时间的分配等信息，主要用于向网络中的从设备描述超帧的结构，使其识别PAN(Personal Area Network，个人局域网)并实现设备与协调器的同步。超帧将通信时间划分为活跃和休眠两个部分。在休眠期间，PAN网络中的设备不会相互通信以节省能量。

超帧的活跃周期包含16个等长的时隙(slot)，并被划分为三个阶段：信标帧发送周期、竞争接入周期(Contention Access Period，CAP)和免竞争周期(Contention-FreePeriod，CFP)，其中CFP内的保护时隙(Guaranteed Time Slot，GTS)机制为可选。每个时隙的长度、竞争访问时段包含的时隙数等参数都由协调器设定，并通过超帧开始时发出的信标帧广播到整个网络中。当网络中的从设备接收到信标帧后，就可以根据其中的内容安排自己的任务，所有事务的处理需要在下一个网络信标时隙前完成，例如进入休眠状态直到这个超帧结束。

活跃周期和休眠周期主要是利用信标序号BO(macBeaconOrder)以及超帧序号SO(macSuperframeOrder)这两个值来描述的。其中信标序号BO定义了信标帧被协调器传送的时间间隔等级，超帧序号SO定义了描述超帧中活跃周期的间隔等级，有效取值范围都在0至15之间。信标序号BO和超帧序号SO除了可实现超帧的简单描述外，亦与参数信标帧间隔(Beacon Interval，BI)、超帧持续时间(Superframe Duration，SD)以及超帧休眠周期持续时间(Inactive Period Duration，ID)有相关性，具体计算公式如下：

BI＝aBaseSuperframeDuration*2^BOsymbols

SD＝aBaseSuperframeDuration*2^SOsymbols

ID＝aBaseSuperframeDuration*2^(BO-SO)symbols

其中0≤SO≤BO≤14。由此可以看出，SO＜BO保证了超帧活跃周期在信标帧间隔范围内，只有当休眠周期不存在，即SO＝BO时，信标帧间隔时间才与超帧活跃周期的持续时间相等。当SO＝0时，超帧的活跃周期持续时间SD达到最小值，即等于aBaseSuperframeDuration的大小。

发明内容