CN107592253A - 一种ZigBee‑IP混合网络 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ZigBee‑IP混合网络，包括中控设备和分别与所述中控设备相连接的IP网络设备、中心节点，所述中心节点包括网关和协调器，所述中心节点与ZigBee网络设备连接，所述中控设备为整个网络的中心，其包括驱动程序的加载，所述网关具有两种网络的桥接设备，所述中控设备设置有对ZigBee网络中的设备进行特定的入网认证并自动加载相应的驱动程序。本发明能够对ZigBee网络做了一定程度的限定，采用有中心节点的网络结构，带来了网络规模的上限提高。

Description

一种ZigBee-IP混合网络

技术领域

本发明涉及网络系统应用领域，特别涉及一种ZigBee-IP混合网络。

背景技术

ZigBee是一种基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，ZigBee技术作为无线传感网络的一种，已经在很多领域得到广泛的应用。它具备Mesh网络结构的优点，是一个动态的、可自我修复的、不断扩展的网络，任意两个设备之间可以相互通信。同时具备低功耗的特点，可应用在一些小数据低成本的场合，因此在物联网，尤其是智能家居领域中应用广泛。

IP网络作为目前是整个互联网（包括移动互联网）的核心，物联网的普及过程实际上就是和互联网贯通的过程，各种ZigBee-IP网关设备也随着ZigBee的发展一同发展。

目前ZigBee-IP混合网络的特点是：

1.ZigBee采用无逻辑上的中心节点的网状结构，这是ZigBee的一大特点，即任意两个设备之间都可以直接通信。

2.ZigBee网络上存在一个协调器，作为唯一的组网发起者，一般也承担认证中心的功能，但其他设备在入网后，相互之间的通信一般不通过协调器。

3.ZigBee网络的协调器同时作为ZigBee-IP网关，IP网络上的其他设备通过网关间接和ZigBee网络设备通信

4.网关设备负责ZigBee网络管理的功能，包括建网、销网、选择频道、路由表管理、设备入网认证、设备之间的绑定管理等。

在ZigBee网络中，如果采用无中心节点的方式组网，虽然具备任意两个设备之间可以直接通信的优点，但因为Mesh网络的特点，每一条报文在网络中被大量重复发送，ZigBee是个低带宽的网络，这样对于稍微大一点规模的ZigBee网络，这个特点带来带宽浪费非常严重，会导致系统的时延加剧和成功率降低。

ZigBee-IP混合网络中，网关设备需要直接负责ZigBee网络管理，这种情况下，要么网关设备就是中控设备，对中控设备提出了具备ZigBee接口的要求；要么网关设备将ZigBee网络管理部分的控制权限掌握在自己手里，不对中控设备暴露。前者需要对中控设备进行专门定制才能扩展出ZigBee接口的能力，后者中控设备缺乏对ZigBee设备的入网认证管理。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种ZigBee-IP混合网络，以达到提高网络规模的上限的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种ZigBee-IP混合网络，一种ZigBee-IP混合网络，其特征在于，包括中控设备和分别与所述中控设备相连接的IP网络设备、中心节点，所述中心节点包括网关和协调器，所述中心节点与ZigBee网络设备连接，所述中控设备为整个网络的中心，其包括驱动程序的加载，所述网关具有两种网络的桥接设备，所述中控设备设置有对ZigBee网络中的设备进行特定的入网认证并自动加载相应的驱动程序。

优选的，所述中心节点设置为星型结构，应用报文都只存在于中心节点和某个非中心节点之间，同时保持链路层的mesh网络的特点，组网和路由发现等仍然是采用mesh网络结构。

优选的，所述ZigBee网络设备包括Many To One和Source Route两种技术。

通过上述技术方案，本发明提供的一种ZigBee-IP混合网络，提出了一种增加中心节点的网络结构，对ZigBee网络做了一定程度的限定，带来了网络规模的上限提高，每个ZigBee节点都与中心节点进行通信，逻辑上变成星型网络结构，而链路上仍旧保持Mesh网络的特点，将入网认证的过程分成两段，ZigBee网络入网认证和中控设备管理下的系统入网认证，ZigBee入网认证是标准的，各家统一，而系统入网认证一般是各家制造商自定义的，这部分交由中控设备去管理，可以通过加载不同的驱动程序方式做到支持，让不同的制造商的设备做到互联互通。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例所公开的一种ZigBee-IP混合网络的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供的一种ZigBee-IP混合网络，如图1所示，包括中控设备和分别与所述中控设备相连接的IP网络设备、中心节点，所述中心节点包括网关和协调器，所述中心节点与ZigBee网络设备连接，所述中心节点设置为星型结构，应用报文都只存在于中心节点和某个非中心节点之间，同时保持链路层的mesh网络的特点，组网和路由发现等仍然是采用mesh网络结构，通过多跳，保留动态、自我修复和可不断扩展等优点，所述中控设备为整个网络的中心，负责所有设备的管理，其包括驱动程序的加载，所述网关具有两种网络的桥接设备，并不需要其他的处理器和存储器资源要求，成本较低，中控设备也不需要具备不常用的ZigBee接口，可以由现有的很多设备替代，更重要的是，所述中控设备设置有对ZigBee网络中的设备进行特定的入网认证并自动加载相应的驱动程序，所述ZigBee网络设备包括Many To One和Source Route两种技术，Many To One为ZigBee标准中的一项技术，可使所有其他设备向某一中心设备汇报路由路径，Source Route——ZigBee标准中的一项技术，通过指定路由路径的方式发送报文，mesh为一种利用多跳技术的网络结构，具备动态变化、可自我修复和不断扩展的优点。

中心节点在路由发现时通过广播发送Many To One路由发现报文，所有非中心节点在收到此Many To One路由发现报文后，等待一个随机的时间，向中心节点回复一个路由发现回复报文，此报文在经过任何一个中继节点时，中继节点向报文中添加自己的地址和路径成本信息，这样当此回复报文抵达中心节点后，就有多个版本的路由路径，中心节点根据路径成本信息选择最优路径，存储保存。在应用消息的收发中指定使用此路径，这样比自由转发的报文节省了大量的带宽，让大规模ZigBee网络的节点数量可以得到提高。

IP网络中的中控设备可以不具备ZigBee接口，通过在网络中添加低成本的网关就可以做到对ZigBee网络的支持，并且可以做到ZigBee子设备的入网认证和驱动程序自动安装，只要支持ZigBee标准的入网认证、路由发现和Basic Cluster的设备，就可以做到互联互通。ZigBee设备入网过程定义如下：网关设备在收到中控设备的入网窗口开启命令后，开启ZigBee网络的入网使能，ZigBee设备在经过ZigBee标准的入网过程之后加入了网络，在此阶段待认证设备可以通过ZigBee和网关进行通信，然后网关通过标准的Basic Cluster读取设备的制造商、型号等信息，并将这些信息通过IP网络通知中控设备，中控设备根据应用程序的要求决定是否允许此设备入网，如果允许则自动加载对应的驱动程序，让此设备的应用报文得到正确解析，如果拒绝，由网关负责将此设备移出ZigBee网络。

本发明公开的一种ZigBee-IP混合网络，提出了一种增加中心节点的网络结构，每个ZigBee节点都与中心节点进行通信，逻辑上变成星型网络结构，而链路上仍旧保持Mesh网络的特点，将入网认证的过程分成两段，ZigBee网络入网认证和中控设备管理下的系统入网认证，ZigBee入网认证是标准的，各家统一，而系统入网认证一般是各家制造商自定义的，这部分交由中控设备去管理，可以通过加载不同的驱动程序方式做到支持，让不同的制造商的设备做到互联互通。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种ZigBee-IP混合网络，其特征在于，包括中控设备和分别与所述中控设备相连接的IP网络设备、中心节点，所述ZigBee中心节点包括网关和协调器，所述中心节点与ZigBee网络设备连接，所述中控设备为整个网络的中心，其包括驱动程序的加载，所述网关具有两种网络的桥接设备，所述中控设备设置有对ZigBee网络中的设备进行特定的入网认证并自动加载相应的驱动程序。

2.根据权利要求1所述的一种ZigBee-IP混合网络，其特征在于，所述中心节点设置为星型结构，应用报文都只存在于中心节点和某个非中心节点之间，同时保持链路层的mesh网络的特点，组网和路由发现等仍然是采用mesh网络结构。

3.根据权利要求1所述的一种ZigBee-IP混合网络，其特征在于，所述ZigBee网络设备包括Many To One和Source Route两种技术。