CN103476053A - 一种基于ZigBee网络的故障设备智能退网方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于ZigBee网络的故障设备智能退网方法，该方法通过增加检测响应机制和智能退网处理机制，父节点自动检测子节点状态，根据子节点状态以及算法来判断后续行为，包括指定退网，误删保护，强制删除等行为，子节点则根据检测状态来恢复检测信息，或者尝试同步上级节点。该方法降低了设备节点的维护成本，并可以处理设备中的冗余路由信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种联网故障设备退网方法，特别是涉及一种基于ZigBee网络的故障设备智能退网方法。
背景技术
目前，在ZIGBEE网络下的设备节点（或者路由器）损坏需要更换或者维修的时候，需要将设备节点首先进行退网操作然后才能更换或者维修，否则在就会在协调器内产生冗余的设备信息，从而导致已绑定地址在后续的新增节点都无法使用，并且如果故障设备作为路由器的话，有可能导致故障设备的子节点都不可用。在ZIGBEE协议栈的网络层，存在这样的离网（NLME.LEAVE）原语可以指定设备进行退网操作，然而，在这种情况下，设备基本上已经不能接收并处理数据，所以采用离网（NLME.LEAVE）原语的行为是不够的，或者说是不能让故障设备退网的。
本发明主要涉及ZigBee网络中设备的入网退网管理，尤其是针对故障设备的退网管理。目前，在ZIGBEE网络下的设备节点出现了硬件或者软件问题，退网操作通常情况下无法执行，这时候就需要指定一种机制来降低故障设备的影响，并达到网络自优化的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于ZigBee网络的故障设备智能退网方法，该方法通过增加检测响应机制和智能退网处理机制，父节点自动检测子节点状态，根据子节点状态以及算法来判断后续行为，包括指定退网，误删保护，强制删除等行为，子节点则根据检测状态来恢复检测信息，或者尝试同步上级节点。该方法降低了设备节点的维护成本，并可以处理设备中的冗余路由信息。
本发明采用的技术方案如下：一种基于ZigBee网络的故障设备智能退网方法，其具体方法为：增加检测响应机制，通过广播，通知所有父节点针对子节点进入到检测响应机制，通过了检测响应流程，如果没有得到子节点的响应，则进入到智能退网处理流程；
所述检测响应流程的具体方法步骤为：进入到检测响应机制后，进入到等待响应状态，等待响应超时则进入智能退网处理流程；
所述智能退网处理流程的具体方法步骤为：一、通过网络层的LEAVE原语尝试进行指定设备退网操作；二、判断是否收到LEAVE失败消息，否则进入下一步；三、进入强制删除操作，删除节点分配的地址以及相关的路由信息；四、判断子节点是否是终端节点，是则结束，否则进入下一步；五、父节点进入接入流程状态，等待子节点的子节点重新同步。
作为优选，所述检测响应机制的触发时机为新设备入网时。
作为优选，所述检测响应流程中，等待响应状态中，等待时间由之前的RSSI值来决定，一旦等待响应超时便根据当前的重试次数，决定重试检测还是进入下一步，超过重试次数限制，则进入到智能退网处理流程。
作为优选，所述等待时间由RSSI值分档决定检测时长和检测次数。
作为优选，所述智能退网处理流程中的步骤二中，如果收到LEAVE失败消息，则流程结束。
作为优选，所述智能退网处理流程中的步骤五中，接入流程状态为等待孤立再接入的流程状态。
作为优选，所述步骤还包括，如果子节点收到了检测消息，但是没有回复，则回复离网失败，暂时不予离网。
作为优选，所述步骤还包括，如果子节点没有收到检测消息，同时收到了其他入网节点发布地址的广播，则尝试跟其他上级节点重新同步。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该方法降低了故障设备的影响，并达到网络自优化的目的，降低了设备节点的维护成本，并可以处理设备中的冗余路由信息。
其进一步的有益效果为：
1、检测响应机制的触发时机为新设备入网时，这样做是为了减少网络间数据量的传输，如果采用周期性监控，将会增加网络间数据量传输，性能上也不会有所增加，还会增加误删的可能性，因为设备故障更多的现实情况是采用更换的方式；
2、检测响应机制的实现采用的基于RSSI值分档决定检测时长和检测次数的做法，可以很大程度上解决误删问题，并且可以根据不同模块的覆盖以及性能进行定制；
3、智能退网机制的误删保护，定义了子节点的行为，是为了解决检测响应机制所遗漏的误删状况；
4、智能退网机制的强制删除机制，定义了子节点的行为，使得强制删除机制能够在不影响其他设备的情况下能够强制删除作为路由器的子节点。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的检测响应流程示意图。
图2为图1所示实施例中检测消息内容结构图。
图3为图1所示实施例的智能退网处理流程示意图。
图4为图1所示实施例的检测响应消息内容结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书中公开的所有特征，除了互相排除的特征以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
鉴于网络拓扑方式的不同，本发明设计涉及到网络中的两个部分，分别针对父节点以及子节点。父节点和子节点是相对定义的，其中，父节点的定义为，设备加入网络时它的上级节点称为父节点。而设备本身就称为子节点。
当此设备作为路由器允许其他设备加入网络时，也可以作为其他设备的父节点存在。
一种基于ZigBee网络的故障设备智能退网方法，其具体方法为：增加检测响应机制，通过广播，通知所有父节点针对子节点进入到检测响应机制，通过了检测响应流程，如果没有得到子节点的响应，则进入到智能退网处理流程；
所述检测响应流程的具体方法步骤为：进入到检测响应机制后，进入到等待响应状态，等待响应超时则进入智能退网处理流程；
所述智能退网处理流程的具体方法步骤为：一、通过网络层的LEAVE原语尝试进行指定设备退网操作；二、判断是否收到LEAVE失败消息，否则进入下一步；三、进入强制删除操作，删除节点分配的地址以及相关的路由信息；四、判断子节点是否是终端节点，是则结束，否则进入下一步；五、父节点进入接入流程状态，等待子节点的子节点重新同步。
所述检测响应机制的触发时机为新设备入网时。触发时机有可能采用时间周期触发的方式，会带来额外开销，效果一样。触发时机为新设备入网时，这样做是为了减少网络间数据量的传输，如果采用周期性监控，将会增加网络间数据量传输，性能上也不会有所增加，还会增加误删的可能性，因为设备故障更多的现实情况是采用更换的方式。
所述检测响应流程中，等待响应状态中，等待时间由之前的RSSI值来决定，一旦等待响应超时便根据当前的重试次数，决定重试检测还是进入下一步，超过重试次数限制，则进入到智能退网处理流程。检测响应机制的实施方有可能是父子节点约定发起时间，并由子节点发起，父节点采用定时等待的方式来做，但是效果是一样的。
所述等待时间由RSSI值分档决定检测时长和检测次数，这种做法，可以很大程度上解决误删问题，并且可以根据不同模块的覆盖以及性能进行定制。
在任一个父节点存在入网设备请求的时候，进行广播，通知所有父节点针对子节点进入到检测响应机制，鉴于父节点的定义，因此每个子节点只可能被检测到一次，不存在重复检测的情况。
检测响应具体流程如图1所示，父节点根据之前通信所记录下来的RSSI值（RSSI值可以用来测距，因此用来规避可能的信号损失以及底层处理时延），来决定检测消息的重试次数以及响应等待时间的等待时长。具体分为三档，每档的数据如图1显示，可根据实际需求进行选择设置。具体每档使用的RSSI门限值，根据不同ZigBee模块的覆盖范围和实际效果有所不同。但总的基准是RSSI越小，档位越高，表示预计的时延和损耗越大。
所发送的检测消息，内容结构如图2所示。
发送消息后，进入到等待响应状态，等待时间由之前的RSSI值来决定。一旦等待响应超时便根据当前的重试次数，决定重试检测还是进入下一步。
超过重试次数限制，则进入到智能退网处理流程。
如图3所示，首先会通过网络层的LEAVE原语尝试进行指定设备退网操作。如果收到了LEAVE失败消息，说明这里是误删操作，父节点不会继续进行删除操作，流程结束。误删保护的行为也可以采用误删恢复的方式，具体为：在收到Leave指示消息的时候，回复成功离网消息，并根据当前状态，重新入网。
如果没有收到LEAVE确认消息，说明删除正确，进入强制删除操作，删除节点分配的地址以及相关的路由信息。这里会再次出现分支。
如果子节点是路由器并且存在其他子节点，此时父节点进入到等待孤立再接入的状态，等待子节点的子节点重新同步。同步完成，表示异常节点已经删除，原有的网络继续运作。本具体实施例强制删除操作中的子节点后处理采用的是孤立重接入的流程，但是同时也可以采用其他的ZigBee协议流程，可以采用的流程有网络层的在接入流程，离网+接入的流程等。
如果子节点是终端节点，则结束。
子节点的行为步骤如下：
1、如果子节点收到了检测消息，测量RSSI，并记录检测状态，回复检测响应消息，内容结构如图4所示：
在这里，父节点可以使用子节点上报的RSSI值作为判决标准也可以自行测量检测响应消息的RSSI值作为判决标准。
2、如果子节点收到了检测消息，但是没有回复，造成进入了删除状态接受到了删除消息，则回复离网失败，暂时不予离网。智能退网处理机制的误删保护，定义了子节点的行为，是为了解决检测响应机制所遗漏的误删状况。
3、如果子节点没有收到检测消息（检测状态不明），同时收到了其他入网节点发布地址的广播，则认为父节点已经被智能退网，进入到孤立接入状态，尝试跟其他上级节点重新同步。智能退网处理机制的强制删除机制，定义了子节点的行为，使得强制删除机制能够在不影响其他设备的情况下能够强制删除作为路由器的子节点。
Claims (8)
1.一种基于ZigBee网络的故障设备智能退网方法，其具体方法为：增加检测响应机制，通过广播，通知所有父节点针对子节点进入到检测响应机制，通过了检测响应流程，如果没有得到子节点的响应，则进入到智能退网处理流程；
所述检测响应流程的具体方法步骤为：进入到检测响应机制后，进入到等待响应状态，等待响应超时则进入智能退网处理流程；
所述智能退网处理流程的具体方法步骤为：一、通过网络层的LEAVE原语尝试进行指定设备退网操作；二、判断是否收到LEAVE失败消息，否则进入下一步；三、进入强制删除操作，删除节点分配的地址以及相关的路由信息；四、判断子节点是否是终端节点，是则结束，否则进入下一步；五、父节点进入接入流程状态，等待子节点的子节点重新同步。
2.根据权利要求1所述的方法，所述检测响应机制的触发时机为新设备入网时。
3.根据权利要求1所述的方法，所述检测响应流程中，等待响应状态中，等待时间由之前的RSSI值来决定，一旦等待响应超时便根据当前的重试次数，决定重试检测还是进入下一步，超过重试次数限制，则进入到智能退网处理流程。
4.根据权利要求3所述的方法，所述等待时间由RSSI值分档决定检测时长和检测次数。
5.根据权利要求1所述的方法，所述智能退网处理流程中的步骤二中，如果收到LEAVE失败消息，则流程结束。
6.根据权利要求1所述的方法，所述智能退网处理流程中的步骤五中，接入流程状态为等待孤立再接入的流程状态。
7.根据权利要求1所述的方法，所述步骤还包括，如果子节点收到了检测消息，但是没有回复，则回复离网失败，暂时不予离网。
8.根据权利要求1所述的方法，所述步骤还包括，如果子节点没有收到检测消息，同时收到了其他入网节点发布地址的广播，则尝试跟其他上级节点重新同步。
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