CN103974307A - 在物联网中用于管理ZigBee网络的方法 - Google Patents

在物联网中用于管理ZigBee网络的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在物联网的ZigBee协作节点中用于报告ZigBee网络的网络信息的方法，其中，所述ZigBee协作节点与构成所述ZigBee网络的多个ZigBee节点相连接，并且所述物联网中还包括处于IP网络中的自动配置服务器，所述ZigBee协作节点与所述自动配置服务器通过网关相连接，所述方法包括步骤：向所述网关发送基于ZigBee设备对象的第一信令，所述第一信令中包括针对所述ZigBee网络中的每个ZigBee节点的网络描述信息和邻居列表信息。依据本发明的方案，使得使用TR-069管理ZigBee网络成为可能，并且在ZigBee网络发生故障的情况下，使得ZigBee网络的管理者能够迅速了解故障原因，进而能够快速定位、排除故障，提高网络管理的效率。

Description

在物联网中用于管理ZigBee网络的方法
技术领域
本发明涉及物联网，具体地，涉及在物联网中用于管理ZigBee网络的方法。
背景技术
物联网的发展日益迅猛。例如保健、家庭自动化、能量管理、环境观测等应用中广泛使用了传感器网络。常用的传感器网络基于ZigBee技术(使用IEEE802.15.4)来提供低成本、低功耗的双工通信。其中，IEEE802.15.4定义了物理层和媒体接入层的标准，ZigBee联盟定义了上层标准，包括网络层和应用层的标准。通常为了实现与传感器网络的通信，采用被称为ZigBee协作点的网络控制器来通过网关(例如宽带路由器)将ZigBee网络连接至因特网。
为了以稳定的方式运行ZigBee网络/设备，需要对ZigBee网络/设备进行管理。例如，采用TR-069标准来进行远程管理。
目前，ZigBee协作点已能够使用ZigBee设备对象(ZigBee DeviceObject：ZDO)来获得关于单个ZigBee设备状态的信息(例如ZigBee设备的IEEE地址、网络地址、工作状态等)，并将有关单个ZigBee设备状态的信息转换成TR-069标准的格式，发送至处于IP网络中的自动配置服务器(Auto Configuration Server：ACS)。自动配置服务器在对ZigBee网络中的设备进行管理时可以使用其接收到的关于单个ZigBee设备的状态的信息。由此能够实现使用TR-069管理ZigBee设备。
然而，运行商、业务提供商或用户在对ZigBee网络进行管理时不仅需要设备信息还需要网络信息(例如网络中链路故障等)。依据现有技术，处于IP网络中的自动配置服务器仍无法获得ZigBee网络的网络信息。
发明内容
基于以上考虑，如果能够提出一种提供ZigBee网络的网络信息以便于管理ZigBee网络的方法将是非常有益的。
根据本发明的第一方面，提出了一种在物联网的ZigBee协作节点中用于报告ZigBee网络的网络信息的方法，其中，所述ZigBee协作节点与构成所述ZigBee网络的多个ZigBee节点相连接，并且所述物联网中还包括处于IP网络中的自动配置服务器，所述ZigBee协作节点与所述自动配置服务器通过网关相连接，所述方法包括如下步骤：向所述网关发送基于ZigBee设备对象的第一信令，所述第一信令中包括针对所述ZigBee网络中的每个ZigBee节点的网络描述信息和邻居列表信息。
根据本发明的方案，提出了一种网络对象，其包括ZigBee设备对象层面的核心参数。由此使得ZigBee网络的管理者能够获知有关该网络的信息，例如，网络协议、网络拓扑等，从而便于管理者管理ZigBee网络。
在依据本发明的一个实施例中，所述第一信令中还包括针对所述ZigBee网络中的网络故障原因信息，所述故障原因信息用于描述在网络层中出现的故障和情况。
由此，在ZigBee网络发生故障的情况下，使得ZigBee网络的管理者能够迅速了解故障原因，进而能够快速定位、排除故障，提高网络管理的效率。
根据本发明的第二方面，提出了一种在物联网的网关中用于辅助报告ZigBee网络的网络信息的方法，其中，所述物联网中还包括处于IP网络中的自动配置服务器和处于非IP网络中的ZigBee协作节点，所述ZigBee协作节点与构成所述ZigBee网络的多个ZigBee节点相连接，并且与所述自动配置服务器通过所述网关相连接，所述方法包括如下步骤：接收来自所述ZigBee协作节点的基于ZigBee设备对象的第一信令，所述第一信令中包括针对所述ZigBee网络中的每个ZigBee节点的网络描述信息和邻居列表信息；记录所述第一信令中包括的信息；将所述第一信令中包括的信息转换成基于TR-069的消息格式，并将转换后的信息发送至所述自动配置服务器。
根据本发明的第三方面，提出了一种在物联网的处于IP网络中的自动配置服务器中用于管理ZigBee网络的方法，其中，所述物联网中还包括ZigBee协作节点，其与构成所述ZigBee网络的多个ZigBee节点相连接，并且，所述ZigBee协作节点与所述自动配置服务器通过网关相连接，所述方法包括如下步骤：从所述网关接收基于TR-069的第一信令，所述第一信令中包括针对所述ZigBee网络中的每个ZigBee节点的网络描述信息和邻居列表信息。
依据本发明的方案，能够向处于IP网络中的自动配置服务器提供ZigBee网络的参数，使得使用TR-069管理ZigBee网络成为可能。
本发明的各个方面将通过下文中的具体实施例的说明而更加清晰。
附图说明
通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。附图中：
图1示出了依据本发明的物联网网络架构示意图；
图2示出了依据本发明的一个实施方式的方法流图。
在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相对应的部件或特征。
具体实施方式
在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。
图1示出了依据本发明的物联网网络架构。如图所示，物联网中包括处于IP网络中的自动配置服务器ACS110、网关120、ZigBee协作节点CN130。其中ZigBee网络中包含多个与ZigBee协作节点CN130相连接的ZigBee设备。在下文中，将与ZigBee协作节点CN130相连接的ZigBee设备称为ZigBee节点。
本领域技术人员能够理解的是，在此，仅示出了对于理解本发明必要的设备，物联网中还能够包含其他设备，例如，另一个Zigbee网络及其相应的ZigBee协作节点等。
在依据图1所示的实施例中，自动配置服务器ACS110位于IP网络中。网关GW120能够将基于TR-069的消息转换为基于ZigBee设备对象的消息，亦能够将基于ZigBee设备对象的消息转换为基于TR-069的消息。ZigBee协作节点CN130能够将由网关GW120转发的、源自自动配置服务器ACS110的数据包路由至ZigBee网络中的目的节点，亦能够将源自ZigBee网络中ZigBee节点的数据包发送至网关GW120，进而发送至自动配置服务器ACS110。
具体地，在自动配置服务器ACS110和网关GW120之间的通信基于TR-069协议，在网关GW120和ZigBee协作节点CN130之间的通信基于ZigBee设备对象。
在依据本发明的一个实施例中，ZigBee协作节点CN130代表ZigBee网络通过网关GW120与自动配置服务器ACS110通信。
图2示出了依据本发明的一个实施方式的方法流图。
在方法步骤S201中，ZigBee协作节点CN130向网关GW120发送基于ZigBee设备对象的第一信令，该第一信令中包括针对该ZigBee协作节点CN130所在的ZigBee网络中的每个ZigBee节点的网络描述信息和邻居列表信息。
本领域技术人员能够理解的是，在依据本发明的一个实施例中，第一信令能够是ZigBee协作节点CN130主动通过网关GW120向自动配置服务器ACS110报告的。在依据本发明的另一个实施例中，第一信令也能够是ZigBee协作节点CN130响应于自动配置服务器ACS110的请求，通过网关GW120向自动配置服务器ACS110报告的。
具体地，在方法步骤S201之前，还能够包括：自动配置服务器ACS110向网关GW120发送基于TR-069的第一请求消息，该第一请求消息用于请求ZigBee协作节点CN130报告第一信令。随后，网关GW120在接收到来自自动配置服务器ACS110的基于TR-069的第一请求消息之后，将该第一请求消息转换成基于ZigBee设备对象的格式，并将转换后的基于ZigBee设备对象的第一请求消息发送至ZigBee协作节点CN130。
随后在方法步骤S202中，网关GW120记录第一信令中包括的信息。并在方法步骤S203中将第一信令中包括的信息转换成基于TR-069的消息格式，并在方法步骤S204中将转换后的基于TR-069的第一信令发送至自动配置服务器ACS110。
依据本发明的一个实施例中，第一信令中的网络描述信息包括当前ZigBee节点所在的个域网(Personal Area Network：PAN)的信息。具体地，网络描述信息能够包括如下参数：
表1：网络描述信息参数
在依据本发明的一个实施例中，邻居列表信息包括在网络发现和加入阶段可能是备选父节点的路由器的信息，或者在当前ZigBee节点加入所述ZigBee网络后在所述ZigBee网络中与邻居ZigBee节点的关系和连接状态信息。
本领域技术人员能够理解的是，备选父节点应当处于当前ZigBee节点的射频接收范围内。
具体地，在依据本发明的一个实施例中，邻居列表信息能够包括如下参数：
表2：邻居列表信息参数
在依据本发明的一个实施例中，第一信令中还包括针对所述ZigBee网络中的网络故障原因信息，所述故障原因信息用于描述在网络层中出现的故障和情况，以便于Zigbee网络管理者诊断Zigbee网络中出现的问题。
在依据本发明的一个实施例中，故障原因信息包括出现故障的目的地地址信息和指示网络故障的状态编码信息。
具体地，故障原因信息能够包括如下参数：
表3：故障原因信息参数
名称 类型 描述
目的地址 字符 数据帧出现错误的目的地地址
状态码 字符 网络错误的详细描述
在依据本发明的一个具体的实施例中，状态码可以是：
无可用路由：表示没有发现到目的地址的路由；
树链路故障：表示由于尝试沿树路由数据帧失败而导致的路由故障；
无树链路故障：表示路由故障不是由于尝试沿树路由数据帧所产生的；
低电平：表示由于中继设备电量不足导致数据帧没有被转发；
无路由能力：表示由于中继设备没有路由能力而发生的故障；
无定向能力：表示由于尝试为休眠的子终端设备缓存数据帧，而中继设备没有缓存能力所导致的故障；
非定向事务过期：表示为休眠的子终端设备缓存的数据帧由于超时而被丢弃；
目标设备不可用：表示由于某些原因中继设备的子终端设备不可用；
目标地址未分配：表示数据帧的目的地址是一个不存在的中继设备的子终端设备；
父链路故障：表示由于到设备的父节点的射频链路故障导致的故障；
验证路径：表示在目的地地址字段中标识的组播路由应当被验证；
源路由故障：表示发生源路由故障；
多对一路由故障：表示由于多对一路由请求而建立的路由发生故障；
地址冲突：表示目的地地址字段中的地址被确定为用于两个或多个设备；
验证地址：表示源设备的IEEE地址在源IEEE地址字段中，并且如果存在目的地IEEE地址字段，则其包含的值是期望的目的地的IEEE地址；
PAN标识更新：表示设备的网络PAN标识已更新；
网络地址更新：表示设备的网络地址已更新；
坏帧计数器：表示在接收到的帧中报告的帧计数器的值小于或等于存储在nwkSecurityMaterialSet中的值；
坏密钥序列号：表示在接收到的帧中报告的密钥序列号与nwkActiveKeySeqNumber不匹配。
由此，给出了对网络故障的具体描述，从而在ZigBee网络发生故障的情况下，使得ZigBee网络的管理者能够迅速了解故障原因，进而能够快速定位、排除故障，提高网络管理的效率。
需要说明的是，上述实施例仅是示范性的，而非对本发明的限制。任何不背离本发明精神的技术方案均应落入本发明的保护范围之内。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；“包括”一词不排除其它权利要求或说明书中未列出的装置或步骤；装置前的“一个”不排除多个这样的装置的存在。

Claims (15)

1.一种在物联网的ZigBee协作节点中用于报告ZigBee网络的网络信息的方法，其中，所述ZigBee协作节点与构成所述ZigBee网络的多个ZigBee节点相连接，并且所述物联网中还包括处于IP网络中的自动配置服务器，所述ZigBee协作节点与所述自动配置服务器通过网关相连接，所述方法包括如下步骤：
a.向所述网关发送基于ZigBee设备对象的第一信令，所述第一信令中包括针对所述ZigBee网络中的每个ZigBee节点的网络描述信息和邻居列表信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信令中还包括针对所述ZigBee网络中的网络故障原因信息，所述故障原因信息用于描述在网络层中出现的故障和情况。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络描述信息包括当前ZigBee节点所在的个域网的信息；所述邻居列表信息包括在网络发现和加入阶段可能是备选父节点的路由器的信息，或者在当前ZigBee节点加入所述ZigBee网络后在所述ZigBee网络中与邻居ZigBee节点的关系和连接状态信息。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述故障原因信息包括出现故障的目的地地址信息和指示网络故障的状态编码信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤a之前还包括如下步骤：
-从所述网关接收基于ZigBee设备对象的第一请求消息，所述第一请求消息用于请求所述ZigBee协作节点报告所述第一信令。
6.一种在物联网的网关中用于辅助报告ZigBee网络的网络信息的方法，其中，所述物联网中还包括处于IP网络中的自动配置服务器和处于非IP网络中的ZigBee协作节点，所述ZigBee协作节点与构成所述ZigBee网络的多个ZigBee节点相连接，并且与所述自动配置服务器通过所述网关相连接，所述方法包括如下步骤：
I.接收来自所述ZigBee协作节点的基于ZigBee设备对象的第一信令，所述第一信令中包括针对所述ZigBee网络中的每个ZigBee节点的网络描述信息和邻居列表信息；
II.记录所述第一信令中包括的信息；
III.将所述第一信令中包括的信息转换成基于TR-069的消息格式，并将转换后的信息发送至所述自动配置服务器。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一信令中还包含针对所述ZigBee网络中的网络故障原因信息，所述故障原因信息用于描述在网络层中出现的故障和情况。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述网络描述信息包括当前ZigBee节点所在的个域网的信息；所述邻居列表信息包括在网络发现和加入阶段可能是备选父节点的路由器的信息，或者在当前ZigBee节点加入所述ZigBee网络后在所述ZigBee网络中与邻居ZigBee节点的关系和连接状态信息。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述故障原因信息包括出现故障的目的地地址信息和指示网络故障的状态编码信息。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤I之前还包括如下步骤：
-接收来自所述自动配置服务器的基于TR-069的第一请求消息，所述第一请求消息用于请求所述ZigBee协作节点报告所述第一信令；
-将所述第一请求消息转换成基于ZigBee设备对象的格式，并转发至所述ZigBee协作节点。
11.一种在物联网的处于IP网络中的自动配置服务器中用于管理ZigBee网络的方法，其中，所述物联网中还包括ZigBee协作节点，其与构成所述ZigBee网络的多个ZigBee节点相连接，并且，所述ZigBee协作节点与所述自动配置服务器通过网关相连接，所述方法包括如下步骤：
A.从所述网关接收基于TR-069的第一信令，所述第一信令中包括针对所述ZigBee网络中的每个ZigBee节点的网络描述信息和邻居列表信息。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一信令中还包含针对所述ZigBee网络中的网络故障原因信息，所述故障原因信息用于描述在网络层中出现的故障和情况。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述网络描述信息包括当前ZigBee节点所在的个域网的信息；所述邻居列表信息包括在网络发现和加入阶段可能是备选父节点的路由器的信息，或者在当前ZigBee节点加入所述ZigBee网络后在所述ZigBee网络中与邻居ZigBee节点的关系和连接状态信息。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述故障原因信息包括出现故障的目的地地址信息和指示网络故障的状态编码信息。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述步骤A之前还包括如下步骤：
-向所述网关发送基于TR-069的第一请求消息，所述第一请求消息用于请求所述ZigBee协作节点报告所述第一信令。
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