CN108712772A - 一种zigbee网络组网方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种zigbee网络组网方法，其中所述zigbee网络具备n个zigbee基站，所述组网方法包括在正式组网传递前进行模拟组网以确认最佳传播路径。所述组网最佳路径为功率最优方案，其大大降低了zigbee基站的传输功耗负担。

Description

一种zigbee网络组网方法

技术领域

本发明涉及网络通信领域，具体而言，涉及一种zigbee网络组网方法。

背景技术

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称(又称紫蜂协议)来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。简单的说，ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。ZigBee是一个由可多到65000个无线数传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，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZigBee“基站”却不到1000元人民币。每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。

目前物联网很多都采取该网络，但zigbee组网成为一个研究对象，目前的组网思路都是基于如何快速传送信号，但很少有针对组网的发射功率考虑的，但是物联网中很多基站都是长期离散在外通过电池供电的基站，其游离的距离使得发射信号在变化，例如游离的较远后发射信号被迫增大，这样使得有的组网方式的功率消耗过大。这样使得基站的电池消耗太快，而使得物联网的维护成本尤其是人工成本居高不下。

发明内容

本发明提出了一种zigbee网络组网方法，其中所述zigbee网络具备n个zigbee基站，所述组网方法包括在正式组网传递前进行模拟组网以确认最佳传播路径。

其中，所述模拟组网过程包括：

(1)使用源服务器在所述zigbee网络中传递一组复数信号a_i至目标服务器，然后监测每个zigbee基站接收到的所述复数信号a_i，a_i＝αa_i-1+Δ_i，其中0<i≤n，α是一阶高斯-马尔科夫变化系数，Δ_i是过程噪声且服从均值为0、方差为的复正态分布；

(2)每个基站在接收到复数信号a_i之后，然后将该复数信号乘以β²后发至下一个基站直到所述目标服务器接收到多组复数信号，其中所述多组复数中的每一组来自不同的传播路径，其中其中p₁为该基站的最小发射功率，p₂为该基站的最大发射功率，h₁是所述服务器到该基站的无线信道增益的向量；

(3)所述源服务器来自不同传播路径的多组复数信号进行累积求和，然后比较所述求和的大小并确定求和值最小的一组复数信号对应的传播路径。

以及，使用所述确定的传播路径进行组网。

本发明所取得的有益技术效果是：降低了组网的能耗，从而降低了维护成本。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，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于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

实施例一。

本发明提出了一种zigbee网络组网方法，其中所述zigbee网络具备n个zigbee基站，所述组网方法包括在正式组网传递前进行模拟组网以确认最佳传播路径。

其中，所述模拟组网过程包括：

(1)使用源服务器在所述zigbee网络中传递一组复数信号a_i至目标服务器，然后监测每个zigbee基站接收到的所述复数信号a_i，a_i＝αa_i-1+Δ_i，其中0<i≤n，α是一阶高斯-马尔科夫变化系数，Δ_i是过程噪声且服从均值为0、方差为的复正态分布；

在误差零均值，同方差，且互不相关的线性回归模型中，回归系数的最佳无偏线性估计(BLUE)就是最小方差估计。一般而言，任何回归系数的线性组合的最佳无偏线性估计就是它的最小方差估计。在这个线性回归模型中，误差既不需要假定正态分布，也不需要假定独立(但是需要不相关这个更弱的条件)，还不需要假定同分布。

(2)每个基站在接收到复数信号a_i之后，然后将该复数信号乘以β²后发至下一个基站直到所述目标服务器接收到多组复数信号，其中所述多组复数中的每一组来自不同的传播路径，其中其中p₁为该基站的最小发射功率，p₂为该基站的最大发射功率，h₁是所述服务器到该基站的无线信道增益的向量；

(3)所述源服务器来自不同传播路径的多组复数信号进行累积求和，然后比较所述求和的大小并确定求和值最小的一组复数信号对应的传播路径。

然后，使用所述模拟方法确定的传播路径进行组网。

实施例二。

本发明提出了一种zigbee网络组网方法，其中所述zigbee网络具备n个zigbee基站，所述组网方法包括在正式组网传递前进行模拟组网以确认最佳传播路径。

其中，所述模拟组网过程包括：

(1)使用源服务器在所述zigbee网络中传递一组复数信号a_i至目标服务器，然后监测每个zigbee基站接收到的所述复数信号a_i，a_i＝αa_i-1+Δ_i，其中0<i≤n，α是一阶高斯-马尔科夫变化系数，Δ_i是过程噪声且服从均值为0、方差为的复正态分布；

在误差零均值，同方差，且互不相关的线性回归模型中，回归系数的最佳无偏线性估计(BLUE)就是最小方差估计。一般而言，任何回归系数的线性组合的最佳无偏线性估计就是它的最小方差估计。在这个线性回归模型中，误差既不需要假定正态分布，也不需要假定独立(但是需要不相关这个更弱的条件)，还不需要假定同分布。

(2)每个基站在接收到复数信号a_i之后，然后将该复数信号乘以β²后发至下一个基站直到所述目标服务器接收到多组复数信号，其中所述多组复数中的每一组来自不同的传播路径，其中其中p₁为该基站的最小发射功率，p₂为该基站的最大发射功率，h₁是所述服务器到该基站的无线信道增益的向量；

(3)所述源服务器来自不同传播路径的多组复数信号进行累积求和，然后比较所述求和的大小并确定求和值最小的一组复数信号对应的传播路径。在本实施例中，还可以通过Kalman Filter对接受到的复数信号进行观察以进行改善：

采用标准的卡尔曼滤波器根据以下方程来跟踪参数：

·预测步骤：

·预测MSE：

·Kalman增益：·观测更新：

·观察值：

最后，使用所述确定的传播路径进行组网。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (3)

1.一种zigbee网络组网方法，其中所述zigbee网络具备n个zigbee基站，所述组网方法包括在正式组网传递前进行模拟组网以确认最佳传播路径。

2.如权利要求1所述的组网方法，其特征在于，所述模拟组网过程包括：

(1)使用源服务器在所述zigbee网络中传递一组复数信号a_i至目标服务器，然后监测每个zigbee基站接收到的所述复数信号a_i，a_i＝αa_i-1+Δ_i，其中0<i≤n，α是一阶高斯-马尔科夫变化系数，Δ_i是过程噪声且服从均值为0、方差为的复正态分布；

(2)每个基站在接收到复数信号a_i之后，然后将该复数信号乘以β²后发至下一个基站直到所述目标服务器接收到多组复数信号，其中所述多组复数中的每一组来自不同的传播路径，其中其中p₁为该基站的最小发射功率，p₂为该基站的最大发射功率，h₁是所述服务器到该基站的无线信道增益的向量；

(3)所述源服务器来自不同传播路径的多组复数信号进行累积求和，然后比较所述求和的大小并确定求和值最小的一组复数信号对应的传播路径。

3.根据前述权利要求之一所述的组网方法，其特征在于，使用所述确定的传播路径进行组网。