ZigBee路由网络及其通信路由协议的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及路由网络及其通信路由协议，尤其涉及一种ZigBee路由网络及其通信路由协议。
【背景技术】
[0002]ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的一种短距离、低功耗的无线通信技术，也是无线传感网络中具有代表性的通信技术。ZigBee的低成本、低功耗、短时延、高容量使得它在智能建筑、精细农业、自动化工业等方面都有着广泛的应用前景。ZigBee联盟在IEEE802.15.4定义的物理层和媒体接入层的基础之上定义了网络层和应用层，构成了 ZigBee的标准协议，其中网络层规范是ZigBee标准的重要组成部分，主要功能是建立新的网络，处理节点的加入和离开网络，并提供网络的路由查找和传送数据功能，路由算法是它的核心。
[0003]路由协议的设计和分析是无线传感网络的核心问题。目前，ZigBee网络支持的路由算法协议可以被分为两种类别，一类称为表格控制的路由协议。在表格控制的路由协议中，所有的路由信息不管是最新的还是一直都存在的都保存在所有节点内去作用的每个节点，如DSDV。另一类称为按需路由协议。在按需路由协议中，路由是在被需要的时候建立的。如果一个源节点需要找一个目的节点，它会调用路由发现机制去找到连接目的节点的路径，如 TORA、DSR 和 A0DV。
[0004]上述无线传感网络的路由协议各有其优缺点，并各有其适用的情况，如规模和移动性不同等情况，它们都在一定程度上达到了 Ad hoc网络的某些要求。由于它们采用了广泛的路由发现和维护机制，在节点固定并且负载量大的网络中，最大的问题是会产生大量的重复分组，占用网络资源，使路由器和链路的资源过于浪费，以致效率很低，制约网络性能。在实际应用中，无线传感网络节点由电池供电，由于节点长时间工作于无人值守的恶劣环境，会影响网络的运行。传感器节点的电源能量限制和路由算法应用使路由协议成为ZigBee网络中一个非常重要的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种简单高效且节能的ZigBee路由网络及其通信路由协议。
[0006]为了达到上述目的，一方面，本发明提供了一种ZigBee路由网络，所述ZigBee路由网络由父子关系的节点组成，每个节点都保存一张邻居节点列表，所述邻居节点列表存储有该节点传输范围内的邻居节点的以下信息:(1)从源节点得到的各邻居节点的标识符；(2) —个数据包从各邻居节点到达基站节点的绝对时间以及各邻居节点的剩余能量。
[0007]另一方面，本发明提供了基于本发明第一方面所述ZigBee路由网络的通信路由协议，其包括以下步骤:
[0008]步骤A，初始化设置；
[0009]步骤B，数据转发；
[0010]步骤C，数据聚合；
[0011]步骤D，路由维护。
[0012]本发明的有益效果是:所述ZigBee路由网络虽然是由父子关系节点形成的，但是整个路由线路中节点只需要知道其邻居节点的路由信息，直接与基站节点链接，这样就减少了每个节点的内存需求。此外每个节点可根据需要选择最近的节点将数据包传送给基站节点，更加高效和节能。
【附图说明】
[0013]图1为本发明通信路由协议的具体步骤的框线图；
[0014]图2为本发明通信路由协议的数据转发步骤的框线图；
[0015]图3为本发明通信路由协议的数据聚合步骤的框线图；
[0016]图4为本发明通信路由协议的数据转发步骤的示意图。
【具体实施方式】
[0017]一方面，一方面，本发明提供了一种ZigBee路由网络，所述ZigBee路由网络由父子关系的节点组成，每个节点都保存一张邻居节点列表，所述邻居节点列表存储有该节点传输范围内的邻居节点的以下信息:(1)从源节点得到的各邻居节点的标识符；(2) —个数据包从各邻居节点到达基站节点的绝对时间以及各邻居节点的剩余能量。
[0018]优选的，所述各邻居节点的标识符为PNA标示符，每个独立的邻居节点对应一个唯一的PNA标示符。利用该PAN标识符，可采用16位的短地址码进行节点间的通信。
[0019]另一方面，本发明提供了基于本发明第一方面所述ZigBee路由网络的通信路由协议，如图1所示，其包括以下步骤:
[0020]步骤A，初始化设置；
[0021]步骤B，数据转发；
[0022]步骤C，数据聚合；
[0023]步骤D，路由维护。
[0024]优选的，所述步骤A初始化设置包括，在基站发出广播和所有节点上电后，对各节点的邻居节点列表赋予到达基站节点的绝对时间以及剩余能量初始值，至所有节点匹配到基站节点。进一步优选的，在初始化设置过程中，如果有节点能量耗尽，则启动步骤D路由维护功能来更新邻居节点列表。考虑到路由中所有节点接收信息的有效性，每个节点在初始化过程中只应答一次。更进一步优选的，所述路由修复功能为周期性的。具体的，取决于网络的实际情况和应用场合。
[0025]如此，初始化设置结束后，每个节点到达基站节点的绝对时间和剩余能量被赋予初始值，用到达基站节点的绝对时间这个参考量比选择路径跳数在减少延迟和拥堵方面更为优秀。如图4所示，我们规定S为源节点，1、2、3分别为中间节点，D为基站，如果我们用跳数来作为发包基础，那么S-1-D显然为理想路径，但是这条路径有可能出现拥堵，因此，在送包过程中极有可能出现丢包和延长数据汇聚时间。而本发明的路由协议完美的解决了这个问题，根据到达基站节点的绝对时间这一参量的记录，节点会发现S-1-D这个路径所花的时间要长，则判断其正处在路由修复时期，固重新选择了 S-2-3-D这个路径来替代，这样做可以保证更少的时间来到达基站，更重要的是采取了一个不拥挤的路径来避免丢包现象，那么图4也可以视为是源节点到目的节点的一个子网协议。
[0026]进一步优选的，如图2所示，所述步骤B数据转发包括:当一个节点感知到一个事件，它就会执行以下步骤，
[0027]B1:创建一个数据分组并判断此数据的优先级，并执行步骤B2或B4 ;
[0028]B2:若所述数据是优先类型，则会计算邻居节点列表内各节点的a/X+bY值，a/X+bY值最高的节点进行转发，其中，X为该节点到达基站节点的绝对时间的当前值，Y为该节点剩余能量的当前值，a、b为变系数；
[0029]B3:收到数据的节