CN109041124B - 一种基于ZigBee网络的数据共享系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于ZigBee网络的数据共享系统，包括ZigBee网络终端、路由节点、网关节点和用户终端，所述ZigBee网络终端与路由节点网络连接，路由节点通过将数据进行分包发送给多个网关节点的方式降低网关节点的负载，同时加快数据传输速率，网关节点将数据再发送给用户终端，其中ZigBee网络终端具有双向通信能力，利用ZigBee网络终端还可以与其他的移动网络终端进行连接，从而扩大ZigBee网络的规模，本发明能够克服大规模ZigBee网络中网关节点负载大，容易崩溃的问题，而且本发明相比常规的数据共享系统具有更快的数据传输能力，且更加节能。

Description

一种基于ZigBee网络的数据共享系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于ZigBee网路的数据共享系统。
背景技术
ZigBee目前常用的一种短距离、低速路无线网路技术，具有功耗低、成本低、组网灵活等优点，在无线传感网应用中正获得越来越多的关注。
随着ZigBee技术应用的日益增加，通过ZigBee网关完成传感网和互联网之间的信息交换，实现数据的长距离高通量的传输已经成为该领域的一个研究热点，ZigBee网关用于汇总数据和转换数据，并与上级的网络进行数据传输，因此ZigBee网关是与以太网数据交换的中转站。
然而ZigBee网关的数据传输量通常并不高，在高通量的数据以及大范围ZigBee网络的数据传输中，对网关的数据处理能里要求很高，若网关出现故障，则整个网络就出现故障。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种能够进行多网关数据传输且访问终端更容易访问的基于ZigBee网络的数据共享系统。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种基于ZigBee网络的数据共享系统，包括ZigBee网络终端、路由节点、网关节点、用户终端，所述ZigBee网络终端与传感器或设备网络连接，所述ZigBee网络终端将采集的数据上传至路由节点进行汇总，路由节点将汇总数据进行分包并分别传送给多个网关节点，多个网关节点将分包的数据发送至用户终端。
在以上技术方案的基础上，优选的，每个路由节点分别与多个网关节点相互连接，所述路由节点汇总来自与之网络连接的ZigBee网络终端的数据，并将根据数据量进行分包处理，分包数量为数据总量与每个网关节点的最大通量的商值，所述商值向上取整，所述路由节点还包括每个相连网关节点的状态信息，所述状态信息包括网关节点的地址、路由节点与网关节点通信的路由成本、网关Active标志位，所述状态信息通过接受每个网关周期性发送的设备状态信息以更新。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述分包处理包括对每个数据包赋予标签，网关节点根据标签对数据包进行定向发送。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述网关节点包括通信模块、协议转换模块和电源管理模块，所述通信模块用于与ZigBee网络终端进行通信，同时对路由节点广播包含自身地址的设备状态信息，所述协议转换模块用于将所述ZigBee网络终端的数据进行地址和协议的转换，并通过以太网或无线网发送到指定IP地址的用户终端，所述电源管理模块用于提供驱动电能。
更进一步优选的，所述电源管理模块的工作方式包括：获取通信模块的传输功率，以及在该传输功率下的通信模块的通信成功率，若该通信成功率低于预设的成功率阈值，则电源管理模块提高通信模块的传输功率，并再次获取通信成功率。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括移动网络终端，所述移动网络终端与ZigBee网络终端或路由节点连接，判断与移动网络终端连接的设备是否为路由节点，若是则将该移动网络终端作为ZigBee网络终端与路由节点连接；若否则通过该ZigBee网络终端向路由节点发送网络加入请求，以使该移动网络终端作为ZigBee网络终端加入到路由节点中。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括，当与移动网络终端连接的设备为路由节点时，路由节点随机生成一个ID并发送给移动网络终端，路由节点根据所述ID将移动网络终端建立为相应的ZigBee网络终端，并将该ID在其他路由节点、网关节点以及用户终端中广播。
在以上技术方案的基础上，优选的，当与移动网络终端连接的设备是ZigBee网络终端时，判断移动网络终端是否获取到路由节点广播的ID；
当获取到所述ID时，路由节点根据所述ID将移动网络终端建立为ZigBee网络终端并进行网络连接；
当未获取到所述ID时，与所述网络终端相连接的ZigBee网络终端则向路由节点发出ID生成请求，同时路由节点生成一个ID，并根据该ID将移动网络终端建立为相应的ZigBee网络终端，同时将该ID在其他路由节点、网关节点以及用户终端中广播。
本发明的一种基于ZigBee网络的数据共享系统相对于现有技术具有以下有益效果：
本发明提供了一种基于ZigBee网络的数据共享系统，该系统能够应用于大范围的ZigBee网络传输系统以及具有大通量的无线网络传输环境，本发明具有ZigBee网络终端、路由节点、网关节点和用户终端，路由节点对ZigBee网络终端进行数据的管理和汇总，同时路由节点将汇总的数据进行分包上传，避免了单个网关节点在面对大通量数据传输出现崩溃，且分包上传也能够大大提高数据的传输速率。
其次为了应对大通量的数据传输，对网关节点设置了电源管理模块，防止大通量的数据传输下，网关节点的传输功率不足导致数据传输成功率低，且自动调节功率也能够起到节约能源的作用。
最后本发明还提供了一种增加ZigBee终端的方法，常规的ZigBee传输网络中无法应对突发增加ZigBee终端的情况，本发明提供一种能够将移动网络终端连入ZigBee网络并参与数据传输的方法，能够良好地适应复杂多变的无线网络环境。
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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的基于ZigBee网络的数据共享系统的结构框图；
图2为本发明的网关节点的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，结合图2，本发明的一种基于ZigBee网络的数据共享系统，其包括ZigBee网络终端、路由节点、网关节点、用户终端，所述ZigBee网络终端与传感器或设备网络连接，所述ZigBee网络终端将采集的数据上传至路由节点进行汇总，路由节点将汇总数据进行分包并分别传送给多个网关节点，多个网关节点将分包的数据发送至用户终端。
在一具体实施方式中，每个路由节点分别与多个网关节点相互连接，所述路由节点汇总来自与之网络连接的ZigBee网络终端的数据，并将根据数据量进行分包处理，分包数量为数据总量与每个网关节点的最大通量的商值，所述商值向上取整，所述路由节点还包括每个相连网关节点的状态信息，所述状态信息包括网关的地址、路由与网关通信的路由成本、网关Active标志位，所述状态信息通过接受每个网关周期性发送的设备状态信息以更新。
在一具体实施方式中，所述分包处理包括对每个数据包赋予标签，网关节点根据分包数据的标签进行定向发送。
在一具体实施方式中，所述网关节点包括通信模块、协议转换模块和电源管理模块，所述通信模块用于与ZigBee网络终端进行通信，同时对路由节点广播包含自身地址的设备状态信息，所述协议转换模块用于将所述ZigBee网络终端的数据进行地址和协议的转换，并通过以太网或无线网发送到指定IP地址的用户终端，所述电源管理模块用于提供驱动电能。
在一具体实施方式中，所述电源管理模块的工作方式包括：获取通信模块的传输功率，以及在该传输功率下的通信模块的通信成功率，若该通信成功率低于预设的成功率阈值，则电源管理模块提高通信模块的传输功率，并再次获取通信成功率。
在一具体实施方式中，还包括移动网络终端，所述移动网络终端与ZigBee网络终端或路由节点连接，判断与移动网络终端连接的设备是否为路由节点，若是则将该移动网络终端作为ZigBee网络终端与路由节点连接；若否则通过该ZigBee网络终端向路由节点发送网络加入请求，以使该移动网络终端作为ZigBee网络终端加入到路由节点中。
在一具体实施方式中，还包括，当与移动网络终端连接的设备为路由节点时，路由节点随机生成一个ID并发送给移动网络终端，路由节点根据所述ID将移动网络终端建立为相应的ZigBee网络终端，并将该ID在其他路由节点、网关节点以及用户终端中广播。
在一具体实施方式中，当与移动网络终端连接的设备是ZigBee网络终端时，判断移动网络终端是否获取到路由节点广播的ID；
当获取到所述ID时，路由节点根据所述ID将移动网络终端建立为ZigBee网络终端并进行网络连接；
当未获取到所述ID时，与所述网络终端相连接的ZigBee网络终端则向路由节点发出ID生成请求，同时路由节点生成一个ID，并根据该ID将移动网络终端建立为相应的ZigBee网络终端，同时将该ID在其他路由节点、网关节点以及用户终端中广播。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于ZigBee网络的数据共享系统，其特征在于，包括ZigBee网络终端、路由节点、网关节点和用户终端，所述ZigBee网络终端与传感器或设备网络连接，所述ZigBee网络终端将采集的数据上传至路由节点进行汇总，路由节点将汇总数据进行分包并分别传送给多个网关节点，多个网关节点将分包的数据发送至用户终端，每个路由节点分别与多个网关节点相互连接，所述路由节点汇总来自与之网络连接的ZigBee网络终端的数据，并将根据数据量进行分包处理，分包数量为数据总量与每个网关节点的最大通量的商值，所述商值向上取整，所述路由节点还包括每个相连网关节点的状态信息，所述状态信息包括网关节点的地址、路由节点与网关节点通信的路由成本、网关Active标志位，所述状态信息通过接受每个网关周期性发送的设备状态信息以更新，所述网关节点包括通信模块、协议转换模块和电源管理模块，所述通信模块用于与ZigBee网络终端进行通信，同时对路由节点广播包含自身地址的设备状态信息，所述协议转换模块用于将所述ZigBee网络终端的数据进行地址和协议的转换，并通过以太网或无线网发送到指定IP地址的用户终端，所述电源管理模块用于提供驱动电能，所述电源管理模块的工作方式包括：获取通信模块的传输功率，以及在该传输功率下的通信模块的通信成功率，若该通信成功率低于预设的成功率阈值，则电源管理模块提高通信模块的传输功率，并再次获取通信成功率。
2.如权利要求1所述的一种基于ZigBee网络的数据共享系统，其特征在于，所述分包处理包括对每个数据包赋予标签，网关节点根据标签对数据包进行定向发送。
3.如权利要求1所述的一种基于ZigBee网络的数据共享系统，其特征在于，还包括移动网络终端，所述移动网络终端与ZigBee网络终端或路由节点连接，判断与移动网络终端连接的设备是否为路由节点，若是则将该移动网络终端作为ZigBee网络终端与路由节点连接；若否则通过该ZigBee网络终端向路由节点发送网络加入请求，以使该移动网络终端作为ZigBee网络终端加入到路由节点中。
4.如权利要求3所述的一种基于ZigBee网络的数据共享系统，其特征在于，还包括，当与移动网络终端连接的设备为路由节点时，路由节点随机生成一个ID并发送给移动网络终端，路由节点根据所述ID将移动网络终端建立为相应的ZigBee网络终端，并将该ID在其他路由节点、网关节点以及用户终端中广播。
5.如权利要求4所述的一种基于ZigBee网络的数据共享系统，其特征在于，当与移动网络终端连接的设备是ZigBee网络终端时，判断移动网络终端是否获取到路由节点广播的ID；
当获取到所述ID时，路由节点根据所述ID将移动网络终端建立为ZigBee网络终端并进行网络连接；
当未获取到所述ID时，与所述网络终端相连接的ZigBee网络终端则向路由节点发出ID生成请求，同时路由节点生成一个ID，并根据该ID将移动网络终端建立为相应的ZigBee网络终端，同时将该ID在其他路由节点、网关节点以及用户终端中广播。
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