CN105848252A - 一种基于ZigBee网络的节点控制入网的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于ZigBee网络的节点控制入网的方法，所述的ZigBee网络包括协调器节点、路由节点以及终端节点，所述的节点控制入网的方法，包括：协调器节点上电开始自检，检查环境中ZigBee网络并创建ZigBee网络；协调器节点打开时间窗口，进而允许外部节点加入该协调节点所在的ZigBee网络；复位的子节点发送查找网络命令，扫描周围的ZigBee网络；子节点根据RSSI信号强度，选择周围ZigBee网络信号最强的网络加入；子节点将加入过的ZigBee网络参数保存在非易失性存储区。本发明的ZigBee入网控制方法简单可靠、特别的加强了ZigBee网络的安全，因此能够广泛应用于ZigBee网络控制中。本发明作为一种基于ZigBee网络的节点控制入网的方法，广泛适用于网络技术领域。

Description

一种基于 ZigBee 网络的节点控制入网的方法

技术领域

本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种基于ZigBee网络的节点控制入网的方法。

背景技术

近年来，物联网在计算机、互联网基础上发展迅速。而构成物联网的感知末梢是由无线传感器构成的分布式传感网络。无线传感器是通过无线方式通信，网络设置灵活，设备位置可随时更改。

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。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。

在无线传感网络中使用ZigBee技术进行传输，具有低功耗、高安全性、传播距离远。ZigBee采用星型或网状型机构，能将传输距离通过带路由功能节点进行转发最多可以扩展至65535个无线模块组成的一个无线数传网络平台。在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，其中每个网络节点间的距离可以从标准的75m进行无限扩展。

然而当前手机在使用过程中普遍存在以下不足：

1、现有ZigBee网络中，主设备（协调器）ID恒定不变，在传统加工生产和代码更新时不便。

2、传统节点设备在加入主设备（协调器）时，会发生串网现象，导致主设备与节点设备不能正常通信。

3、设备信息冗余，不能主动清除消息，加入新的ZigBee网络。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种简单、可靠、安全ZigBee入网的方法。

本发明提供了一种基于ZigBee网络的节点控制入网的方法，所述的ZigBee网络包括协调器节点、路由节点以及终端节点，所述的节点控制入网的方法，包括：

步骤ａ：协调器节点上电开始自检，检查环境中ZigBee网络并创建ZigBee网络；

步骤ｂ：协调器节点打开时间窗口，进而允许外部子节点加入该协调节点所在的ZigBee网络；

步骤ｃ：复位的子节点发送查找网络命令，扫描周围的ZigBee网络；

步骤ｄ：子节点根据RSSI信号强度，选择周围ZigBee网络信号最强的网络加入；

步骤ｅ：子节点将加入过的ZigBee网络参数保存在非易失性存储区；

其中，所述步骤b和步骤c先后顺序为先步骤b在步骤c，或者先步骤c再步骤b。

进一步，所述的步骤a具体包括子步骤：

a1：所述协调器节点在检查环境中存在ZigBee网络时，创建的网络ID号为原来的ID加1，并保存在非易失性存储区；

a2：所述协调器节点在检查环境中不存在ZigBee网络时，网络ID为默认建立的唯一标识。

进一步，所述步骤b具体包括子步骤：

b1：所述协调器在30s内启允许外部节点加入该协调节点所在的ZigBee网络；

b2： 超过30s关闭网络发现。

进一步，时间窗口的触发可以通过按键或上位机软件。

进一步，所述子节点为终端节点或路由节点。

进一步，所述子节点复位采用掉电检测程序，自动实现复位操作。

进一步，其还包括：步骤f，恢复出厂设置，等待加入新的ZigBee网络。

进一步，恢复出厂默认在短时间内的开关机，判定为正常开启和关闭。

进一步，将传统的ZigBee网络连接到互联网实现远程控制。

发明的有益效果是：在ZigBee网络中，节点控制方法解决了完全公开入网方法低安全性及传统秘钥配置复杂问题；节点设备的网络连接信息保存在内部非易失性存储区保证了下次开机启动的时候准确连接到ZigBee网络，实现ZigBee网络保持安全有效的连接；协调器采用时间窗口控制，在没有网络加入请求时，关闭了该ZigBee网络的发现，进一步降低了系统的功耗；对重新需要加入的节点子设备可以根据需要加入相应的ZigBee网络，从而加入新的网络有效的控制ZigBee网络中的设备，灵活度较高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明ZigBee网络系统示意图；

图2为本发明节点入网控制流程图；

图3为本发明协调器的控制流程图；

图4为本发明子节点控制流程图；

图5为本发明节点恢复出厂设置程序流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1，一种基于ZigBee网络的节点控制入网的方法，ZigBee网络系统包括一个ZigBee协调器和一个或者多个路由节点、多个终端节点。其中，协调器是网络控制中心，负责组建整个ZigBee网络；路由节点和终端节点是ZigBee的外设节点。

所述协调器组建整个ZigBee网络并启用网络发现，所述路由节点在ZigBee网络可以将ZigBee信号进行放大和延展,加大了整个ZigBee网络的覆盖面积，所述路由节点加入了协调器所在网络后，路由器可以将保持ZigBee网络，当协调器丢失后ZigBee网络中的设备仍可以正常通信。

参照图2节点入网控制流程图

步骤21，协调器上电30s内ZigBee网络信号被启用发现，进而允许终端节点加入该协调器所在的ZigBee网络。

步骤22，终端节点上电查找网络，在指定的多个频道上进行网络搜索，并执行扫描网络操作，根据RSSI强度加入ZigBee网络。

在终端节点与协调器相同信道时，将只执行步骤22中的查找网络操作，终端节点在发现需要加入的ZigBee网络后请求协调器获取ZigBee网路参数。

步骤23，协调器收到终端发送的请求之后，向该终端节点发送网络参数。

所述网络参数为：网络ID号、频道号、密钥等。在相同的信道情况下，仅需发送网络ID号。

步骤24，终端节点向ZigBee网络发送加入网络命令。

步骤25，协调器允许该终端节点加入ZigBee网络，而ZigBee网络给协调器加入网络指示响应，将终端节点的相关信息保存在自身的非易失性存储区。

所述加入网络指示响应为协调器内部网络层向应用层的响应。

步骤26，协调器向ZigBee网络发送允许加入网络命令，以便终端节点确认已经加入ZigBee网络，进而将当前网络的信息写入该终端节点的非易失性存储区。

所述ZigBee的协调器部分1可以换成路由节点，将重复步骤21-步骤25进行连接。

进一步作为优选的实施方式，ZigBee网络部分2可以换成路由节点，将重复步骤21-步骤25的连接机制。

进一步作为优选的实施方式，ZigBee的终端节点部分3可以换成路由节点，将重复步骤21-步骤25连接机制

参照图2，进一步作为优选的实施方式：所述整个ZigBee网络还包括路由器节点在ZigBee网络2。

参照图3协调器的控制流程图，所述上电检测网络并组建网络仅开机启动的第一次有效。

进一步作为优选的实施方式，从第二次启动开始，网络ID号将不会改变，仅开启30s的网络发现

进一步作为优选的实施方式，协调器节点创建了自主网络具有唯一标识。在30s内子节点可以找到ZigBee网络。

进一步作为优选的实施方式，在允许绑定的时间范围内，协调器节点将指定信息传输到ZigBee节点上。

进一步作为优选的实施方式，协调器节点将加入的子设备的信息条目保存在内部非易失性存储区。

进一步，作为优选的实施方式，建立通信后将发送控制相应节点的数据和命令，实现无线多点通信。

进一步，作为作为优选的实施方式，节点的设备状态将通过网卡转发到上层应用，实现实时反馈，与此同时，上层应用可根据需要，控制相应的设备实现联动控制。

参照图2-3进一步作为优选的实施方式，所述协调器可以由路由器节点替代将启用发现当前ZigBee网络。

参照图4子节点控制流程图，所述上电自检为内部读取非易失性存储区里面的内容，并和扫描到的周围环境的ZigBee网络进行比对，比对成功则连接上当前的ZigBee网络。

进一步，作为优选的实施方式，所述带路由功能的节点将在连接上ZigBee网络的30s内启用发现该ZigBee网络。

进一步，作为优选的实施方式，所述子节点全部为带路由功能的子节点。

进一步，建立ZigBee网络通信后将发送控制相应节点的数据和命令，实现无线多点通信。

参照图5节点恢复出厂设置程序流程图，所述节点上电自检为内部读取非易失性存储区里面的内容，没有和周围的ZigBee网络比对成功，则需要将插座恢复出厂设置连接到新的ZigBee网络中去。

进一步作为优选的实施方式，所述节点设备开机上电需要等待10s确认没有和保存过的ZigBee网络比对上。

进一步所述节点设备开始检测掉电事故，短时间的开关机系统默认为是进入恢复出厂的状态，将事故原因记录下来。

进一步作为优选的实施方式，所述子节点将事故记录到有三次连续的动作，则执行恢复出厂动作，期间开关机间隔小于3s

进一步作为优选的实施方式，所子节点进入恢复出厂状态后没有在3s内完成系统恢复出厂，则需要等待下一次进入恢复出厂状态。

进一步作为优选的实施方式，对于节点封装在特殊的装置中，比如：胶装的LED球泡灯，可以通过掉电检测，实现恢复出厂默认，进一步增加了该方法的使用范围。

其中CC2430芯片或CC2530芯片均属于德州仪器TI公司的ZigBee无线芯片，无线芯片集合增强型8051 CPU、RF收发器等组合在一块芯片上。

发明的有益效果是：在ZigBee网络中，节点控制方法解决了完全公开入网方法低安全性及传统秘钥配置复杂问题；节点设备的网络连接信息保存在内部非易失性存储区保证了下次开机启动的时候准确连接到ZigBee网络，实现ZigBee网络保持安全有效的连接；协调器采用时间窗口控制，在没有网络加入请求时，关闭了该ZigBee网络的发现，进一步降低了系统的功耗；对重新需要加入的节点子设备可以根据需要加入相应的ZigBee网络，从而加入新的网络有效的控制ZigBee网络中的设备，灵活度较高；。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种基于ZigBee网络的节点控制入网的方法，所述的ZigBee网络包括协调器节点、路由节点以及终端节点，其特征在于，所述的节点控制入网的方法，包括：

步骤ａ：协调器节点上电开始自检，检查环境中ZigBee网络并创建ZigBee网络；

步骤ｂ：协调器节点打开时间窗口，进而允许外部的子节点加入该协调节点所在的ZigBee网络；

步骤ｃ：复位的子节点发送查找网络命令，扫描周围的ZigBee网络；

步骤ｄ：子节点根据RSSI信号强度，选择周围ZigBee网络信号最强的网络加入；

步骤ｅ：子节点将加入过的ZigBee网络参数保存在非易失性存储区；

其中，所述步骤b和步骤c先后顺序为先步骤b在步骤c，或者先步骤c再步骤b。

2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee网络的节点控制入网的方法，其特征在于，所述的步骤a具体包括子步骤：

a1：所述协调器节点在检查环境中存在ZigBee网络时，创建的网络ID号为原来的ID加1，并保存在非易失性存储区；

a2：所述协调器节点在检查环境中不存在ZigBee网络时，网络ID为默认建立的唯一标识。

3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee网络的节点控制入网的方法，其特征在于，所述步骤b具体包括子步骤：

b1：所述协调器在30s的时间窗口内启允许外部节点加入该协调节点所在的ZigBee网络；

b2： 超过30s关闭网络发现。

4.根据权利要求3所述的一种基于ZigBee网络的节点控制入网的方法，其特征在于：所述时间窗口的开启或关闭状态可以通过按键或上位机软件触发。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于ZigBee网络的节点控制入网的方法，其特征在于：所述子节点为终端节点或路由节点。

6.根据权利要求5所述的一种基于ZigBee网络的节点控制入网的方法，其特征在于：所述子节点复位采用掉电检测程序，自动实现复位操作。

7.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee网络的节点控制入网的方法，其特征在于，其还包括：步骤f，协调节点恢复出厂设置，等待加入新的ZigBee网络。

8.根据权利要求7所述的一种基于ZigBee网络的节点控制入网的方法，其特征在于：恢复出厂默认在短时间内的开关机，判定为正常开启和关闭。