专利名称：一种zigbee网络协调器的制作方法
技术领域：
本发明属于网络通信技术领域，尤其涉及zigbee网络的可靠性管理，具体涉及一种zigbee网络协调器。
背景技术：
zigbee,在中国被译为“紫蜂”，它是一种依赖于IEEE 802. 15. 4标准所定义的物理层及MAC(媒体接入控制)层协议的，由zigbee联盟所制定的网络层和应用层标准，是一种短距离、低功耗的无线通信技术规范。具有近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯的技术特点。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用，可用于工业现场，家庭和建筑物自动化控制、智能电网管理等多种对可靠性和实时性要求较高的应用场合。现行的zigbee规范规定了一个网络有且仅有一个协调器设备，当协调器出现故障的时候，由于整个网络的信任管理中心一般来说位于协调器内部，这会导致该zigbee网络无法打开或者关闭，无法加入新的设备，无法更新密钥等多种问题。换句话说，zigbee协调器是一个zigbee网络的单点故障源，对整个zigbee网络的安全运行造成极大的隐患。
发明内容
为了解决现有zigbee网络的单点故障问题，本发明提供了一种通过受软件控制的硬件备份(冗余)机制来增强zigbee协调器的可靠性，从而避免协调器单点故障导致 zigbee网络工作异常的方案。由于zigbee规范定义了一个zigbee网络有且仅有一个协调器，在不违反zigbee 协议规范的前提条件下，我们无法从逻辑层面上引入一个备份的协调器。因此在物理实现上，我们考虑一个受软件控制的硬件上的备份(冗余)机制来增强该协调器的可靠性。一种zigbee网络协调器，包含控制端l、Zigbee收发器2，控制端1负责数据包的产生和解释，并和zigbee收发器2进行数据交换；zigbee收发器2完成MAC和物理层的数据收发工作，所述zigbee收发器2的个数为2个或2个以上，其中包含1个默认收发器21 和1个或1个以上的候补收发器22 ；所述zigbee收发器2通过有线/无线连接方式连接或受控于控制端1。前述的控制端1用以控制zigbee收发器2，可以采取如下方式来实现。即控制端 1包含扫描模块11、激发模块12、建网模块13、检测模块14、设置模块15、切换模块16、通信模块17，扫描模块11扫描并初始化zigbee收发器2，激发模块12激发默认收发器21为当前活动收发器，建网模块13建立网络并在控制端1保存网络参数，检测模块14检测默认收发器21的工作状态，设置模块15读取控制端1已经保存的网络参数并设置到当前活动收发器，切换模块16在检测模块14的指令下关闭存在故障的默认收发器21并切换到候补收发器22，通信模块17从当前的活动收发器发送或接收数据。所谓当前活动收发器，是指当前处于正常工作状态的zigbee收发器，它和本发明中唯一的控制端1处于正常工作的衔接状态，既向控制端1发送数据，也从控制端1接收数据，使由控制端1和收发器组2构成的增强型协调器能够正常地与所联系的zigbee网络通信，保证该zigbee网络畅通无阻。当前活动收发器一般是指默认收发器21，但当默认收发器21处于故障状态，造成协调器与该zigbee网络障碍时，控制端1会自动把当前活动收发器切换到候补收发器22，此时，候补收发器22就演变成当前活动收发器。其切换的机理在于控制端1中设置有切换模块16，它依赖于保存在控制端1中的zigbee收发器2的网络地址，短地址，网络密钥，网络ID，扩展网络ID等网络状态参数，结合控制端1的其它模块，如检测模块14、通信模块17等，从而完成所述的zigbee收发器2的工作状态切换。由于zigbee收发器2的网络状态参数(即上述的网络地址，短地址，网络密钥，网络ID，扩展网络ID等)是由控制端1存储并且维护的，所以切换活动收发器后与该控制端1进行通信的其他zigbee设备不会注意到该zigbee协调器此前发生的任何异常。上述的zigbee收发器2通过有线/无线连接方式连接或受控于控制端1。其具体的连接方式如USB，串行口，以太网接口等各种有线/无线连接方式方式，这样，zigbee收发器2连接或受控于控制端1，以完成二者的数据衔接，又由于始终存在一个当前活动收发器，故整个zigbee始终保持畅通。由于上述技术方案，本发明的有益效果是1、有效地解决单点故障问题。通过把易损坏的收发器从控制端分离，并加以冗余，而此时的控制端，仅工作在小电流低功耗的状态，可靠性极高，这样，本发明可以大大提高该zigbee协调器的可靠性，有效的解决zigbee 网络的单点故障问题；2、活动收发器切换迅速、平滑。由于zigbee收发器2的网络状态参数(即网络地址，短地址，网络密钥，网络ID，扩展网络ID等)是由控制端1存储并且维护的，所以切换活动收发器后与该控制端1进行通信的其他zigbee设备不会注意到该zigbee 协调器此前发生的任何异常。由于上述有益效果，本发明广泛应用于zigbee网络设计中。
图1是本发明的模块示意图2是本发明控制端1的模块示意图。
具体实施例方式下面结合附图来进一步阐述本发明的具体实施方式
。如图1所示，一种zigbee网络协调器，包含控制端1和2个zigbee收发器2，控制端1负责数据包的产生和解释，并和zigbee收发器2进行数据交换；zigbee收发器2完成MAC和物理层的数据收发工作，zigbee收发器2中包含1个默认收发器21和1个候补收发器22 ；zigbee收发器2通过无线连接方式受控于控制端1。
zigbee收发器2作为简单的IEEE 802. 15. 4收发器存在，并且其MAC地址由控制端1设置，zigbee收发器2本身工作在无状态模式，而zigbee网络有关的状态机则由控制端1维护。这样一旦当前活动收发器出现异常，则控制端1可以立刻激活待机状态的收发器并通过新的收发器发送接收数据。由于网络状态机及其相关联的网络状态参数由控制端存储并且维护的，所以切换收发器后与该协调器进行通信的其他zigbee设备不会注意到该协调器此前发生的任何异常。如图2所示，控制端1包含扫描模块11、激发模块12、建网模块13、检测模块14、 设置模块15、切换模块16、通信模块17，扫描模块11扫描并初始化zigbee收发器2，激发模块12激发默认收发器21为当前活动收发器，建网模块13建立网络并在控制端1保存网络参数，检测模块14检测默认收发器21的工作状态，如检测到其状态工作正常，则默认收发器21仍为当前活动收发器，如检测到其状态工作异常，则切换模块16在检测模块14的指令下关闭存在故障的默认收发器21并切换到候补收发器22，此时，候补收发器22为当前活动收发器，设置模块15读取控制端1已经保存的网络参数并设置到当前活动收发器，通信模块17从当前的活动收发器发送或接收数据。如此，整个zigbee始终有且仅有一个活动收发器，符合zigbee规范，活动收发器和控制端1进行数据交换，使整个zigbee始终处于畅通状态，且该种切换迅速、平滑，其它的zigbee设备根本觉察不到异常。又由于把易损坏的收发器从控制端分离，并加以冗余，而此时的控制端，仅工作在小电流低功耗的状态， 可靠性极高，这样，本发明可以大大提高该zigbee协调器的可靠性，有效的解决zigbee网络的单点故障问题。
权利要求
1.一种Zigbee网络协调器，其特征在于包含控制端(1)、zigbee收发器(2)，所述的控制端(1)负责数据包的产生和解释，并和所述的zigbee收发器(2)进行数据交换；所述的 zigbee收发器(2)完成MAC和物理层的数据收发工作，所述zigbee收发器(2)的个数为2 个或2个以上，其中包含1个默认收发器(21)和1个或1个以上的候补收发器(22)；所述 zigbee收发器(2)通过有线/无线连接方式连接或受控于所述的控制端(1)。
2.根据权利要求1所述的一种zigbee网络协调器，其特征在于所述的控制端(1)包含扫描模块(11)、激发模块(12)、建网模块(13)、检测模块(14)、设置模块(15)、切换模块 (16)、通信模块(17)，所述的扫描模块(11)扫描并初始化所述的zigbee收发器(2)，所述的激发模块(12)激发所述的默认收发器(21)为当前活动收发器，所述的建网模块(13)建立网络并在所述的控制端(1)保存网络参数，所述的检测模块(14)检测所述的默认收发器 (21)的工作状态，所述的设置模块(15)读取所述的控制端(1)已经保存的网络参数并设置到当前活动收发器，所述的切换模块(16)在所述的检测模块(14)的指令下关闭存在故障的默认收发器(21)并切换到候补收发器(22)，所述的通信模块(17)从当前的活动收发器发送或接收数据。
3.根据权利要求1所述的一种zigbee网络协调器，其特征在于所述zigbee收发器 (2)通过USB，串行口，以太网接口等各种有线/无线连接方式方式连接或受控于所述的控制端(1)。
4.根据权利要求2所述的一种zigbee网络协调器，其特征在于所述的切换模块(16) 依赖于保存在控制端(1)中的zigbee收发器(2)的网络地址，短地址，网络密钥，网络ID， 扩展网络ID等网络状态参数，以此完成所述的zigbee收发器(2)的工作状态切换。
全文摘要
本发明公开了一种zigbee网络协调器，它包含控制端(1)、zigbee收发器(2)，控制端(1)负责数据包的产生和解释，并和zigbee收发器(2)进行数据交换；zigbee收发器(2)完成MAC和物理层的数据收发工作，zigbee收发器(2)的个数为2个或2个以上，其中包含1个默认收发器(21)和1个或1个以上的候补收发器(22)；zigbee收发器(2)通过有线/无线连接方式连接或受控于控制端(1)。本发明能有效解决zigbee网络的单点故障问题，广泛应用于zigbee网络设计中。
文档编号H04W84/18GK102421205SQ201110411260
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者梁佩莹 申请人:佛山科学技术学院