CN109600733A - 一种基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法，基于WiFi设备和ZigBee设备的直接通信技术，根据ZigBee节点的占空比，定义每次倒计时时长，并针对倒计时进行广播，在各个ZigBee节点按自身占空比醒来的时候，接收倒计时广播，并控制其按倒计时结束点时刻，再次唤醒，由此实现各个ZigBee节点在同一时间醒来，并实现相互发现，大大加快ZigBee节点之间的邻居发现，并且有效节省ZigBee用于邻居发现的能耗。

Description

一种基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法

技术领域

本发明涉及一种基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法，属于ZigBee节点通信技术领域。

背景技术

由于ZigBee节点之间的邻居发现是ZigBee节点实现相互通信的前提和基础，ZigBee节点的邻居发现可以交换节点的工作时间表，用于节点在固定时间段内的数据通信。在当前的低功耗ZigBee节点邻居发现中，通常要求节点按照固定占空比、或者节点占空比必须符合一定的要求进行邻居发现，这就严格限制了节点自由选择占空比的灵活性，更重要的是，当前邻居发现时间久，耗能多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法，利用WiFi设备和ZigBee设备的直接通信技术，通过倒计时控制方式，能够大大加快ZigBee节点之间的邻居发现，并且有效节省ZigBee用于邻居发现的能耗。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法，用于实现目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、各ZigBee节点之间的邻居发现，包括循环执行如下步骤：

步骤A.目标Wifi设备根据预设总时长，开始进行倒计时广播，并进入步骤B；

步骤B.伴随目标Wifi设备的倒计时广播，无线通信网络范围内随机自我醒来的各ZigBee节点，首先分别接收来自目标Wifi设备的倒计时广播，并分别将所接收到的时长信息作为其所对应的倒计时醒来时长；

然后该各ZigBee节点分别再次进入睡眠，并分别根据其所对应的倒计时醒来时长、开始倒计时，然后进入步骤C；

步骤C.待目标Wifi设备倒计时广播结束，即目标Wifi设备倒计时广播过程中自我醒来的各ZigBee节点，分别倒计时结束，则该各ZigBee节点同步自我唤醒，实现该各ZigBee节点之间的邻居发现。

作为本发明的一种优选技术方案：所述预设总时长的确定，首先获得目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、各ZigBee节点的占空比，并分别获取其中最大值的倒数、以及最小值的倒数，则预设总时长大于或等于最大值的倒数、且预设总时长小于或等于最小值的倒数。

作为本发明的一种优选技术方案：所述预设总时长，即为目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、所有ZigBee节点占空比最小值的倒数。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括步骤D如下，每次循环中步骤C执行完后，进入步骤D进行执行，执行完步骤D后单次循环结束；

步骤D.基于本次循环中步骤A至步骤C的执行，获得本次循环中同步自我唤醒的ZigBee节点的个数M(k)，根据预设总时长k，以及目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、ZigBee节点最小占空比的倒数K，按如下方程：

获得目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内ZigBee节点的预测数目N，其中，M(k)表示在预设总时长k下、经过本次循环步骤A至步骤C操作、同步自我唤醒的ZigBee节点的个数；α表示目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内的第α个ZigBee节点，i∈{0、…、k-1}，i表示基于预设总时长k倒计时下、广播第i+1个倒计时数字；j∈{1、…、K}，j表示基于K倒计时下、广播第j个倒计时数字，表示目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内的第α个ZigBee节点基于K倒计时后的状态，

作为本发明的一种优选技术方案：若目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、所有ZigBee节点占空比彼此相同，则还包括步骤D如下，每次循环中步骤C执行完后，进入步骤D进行执行，执行完步骤D后单次循环结束；

步骤D.基于本次循环中步骤A至步骤C的执行，获得本次循环中同步自我唤醒的ZigBee节点的个数M(k)，根据预设总时长k，以及目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、ZigBee节点占空比的倒数K'，按如下方程：

获得目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内ZigBee节点的预测数目N，其中，M(k)表示在预设总时长k下、经过本次循环步骤A至步骤C操作、同步自我唤醒的ZigBee节点的个数。

本发明所述一种基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明所设计的一种基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法，基于WiFi设备和ZigBee设备的直接通信技术，根据ZigBee节点的占空比，定义每次倒计时时长，并针对倒计时进行广播，在各个ZigBee节点按自身占空比醒来的时候，接收倒计时广播，并控制其按倒计时结束点时刻，再次唤醒，由此实现各个ZigBee节点在同一时间醒来，并实现相互发现，大大加快ZigBee节点之间的邻居发现，并且有效节省ZigBee用于邻居发现的能耗。

附图说明

图1是本发明所设计基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明设计了一种基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法，用于实现目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、各ZigBee节点之间的邻居发现，实际应用当中，如图1所示，具体包括循环执行如下步骤：

步骤A.目标Wifi设备根据预设总时长，开始进行倒计时广播，并进入步骤B。

步骤B.伴随目标Wifi设备的倒计时广播，无线通信网络范围内随机自我醒来的各ZigBee节点，首先分别接收来自目标Wifi设备的倒计时广播，并分别将所接收到的时长信息作为其所对应的倒计时醒来时长。

然后该各ZigBee节点分别再次进入睡眠，并分别根据其所对应的倒计时醒来时长、开始倒计时，然后进入步骤C。

步骤C.待目标Wifi设备倒计时广播结束，即目标Wifi设备倒计时广播过程中自我醒来的各ZigBee节点，分别倒计时结束，则该各ZigBee节点同步自我唤醒，实现该各ZigBee节点之间的邻居发现。

实际应用中，对于上述技术方案中的预设总时长的确定，首先获得目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、各ZigBee节点的占空比，并分别获取其中最大值的倒数、以及最小值的倒数，则预设总时长大于或等于最大值的倒数、且预设总时长小于或等于最小值的倒数。

基于上述对预设总时长的定义，当预设总时长，即为目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、所有ZigBee节点占空比最小值的倒数时，则再一次倒计时广播过程中，目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、所有ZigBee节点将均会醒来一次，并接收到倒计时广播的时刻，然后按所接收倒计时时刻继续进行倒计时，最后在倒计时结束时，所有ZigBee节点同时醒来，即可实现相互发现，即一次广播，即可完成目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、所有ZigBee节点的同时醒来，并相互发现。

不仅如此，当预设总时长小于最小值的倒数时，即一次倒计时广播结束，将有可能无法实现目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、所有ZigBee节点的同时醒来，这就意味着要进行多次倒计时广播，也就是说要多次执行步骤A至步骤C。当每次执行一遍步骤A至步骤C的操作后，将会有部分ZigBee节点同时醒来、并相互发现，此时，即可根据该轮步骤A至步骤C的操作后，去估算出目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内ZigBee节点的个数，对此，本发明针对此情形下、单轮步骤A至步骤C的操作之后，加入步骤D，不过这里又要分为两种情形，即第一种，当目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、所有ZigBee节点占空比并非全部一样时，步骤D如下。

步骤D.基于本次循环中步骤A至步骤C的执行，获得本次循环中同步自我唤醒的ZigBee节点的个数M(k)，根据预设总时长k，以及目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、ZigBee节点最小占空比的倒数K，按如下方程：

获得目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内ZigBee节点的预测数目N，其中，M(k)表示在预设总时长k下、经过本次循环步骤A至步骤C操作、同步自我唤醒的ZigBee节点的个数；α表示目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内的第α个ZigBee节点，i∈{0、…、k-1}，i表示基于预设总时长k倒计时下、广播第i+1个倒计时数字；j∈{1、…、K}，j表示基于K倒计时下、广播第j个倒计时数字，表示目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内的第α个ZigBee节点基于K倒计时后的状态，

第二种，当目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、所有ZigBee节点占空比全部相同时，步骤D如下。

步骤D.基于本次循环中步骤A至步骤C的执行，获得本次循环中同步自我唤醒的ZigBee节点的个数M(k)，根据预设总时长k，以及目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、ZigBee节点占空比的倒数K'，按如下方程：

获得目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内ZigBee节点的预测数目N，其中，M(k)表示在预设总时长k下、经过本次循环步骤A至步骤C操作、同步自我唤醒的ZigBee节点的个数。

对于第二种情形下、步骤D的执行过程，当ZigBee节点的占空比均为1/100，当倒计时广播最大值为10，广播完成后发现有20个节点醒来实现邻居发现，则目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、ZigBee节点的数量N＝200。

上述技术方案所设计基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法，基于WiFi设备和ZigBee设备的直接通信技术，根据ZigBee节点的占空比，定义每次倒计时时长，并针对倒计时进行广播，在各个ZigBee节点按自身占空比醒来的时候，接收倒计时广播，并控制其按倒计时结束点时刻，再次唤醒，由此实现各个ZigBee节点在同一时间醒来，并实现相互发现，大大加快ZigBee节点之间的邻居发现，并且有效节省ZigBee用于邻居发现的能耗。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法，其特征在于：用于实现目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、各ZigBee节点之间的邻居发现，包括循环执行如下步骤：

步骤A.目标Wifi设备根据预设总时长，开始进行倒计时广播，并进入步骤B；

步骤B.伴随目标Wifi设备的倒计时广播，无线通信网络范围内随机自我醒来的各ZigBee节点，首先分别接收来自目标Wifi设备的倒计时广播，并分别将所接收到的时长信息作为其所对应的倒计时醒来时长；

然后该各ZigBee节点分别再次进入睡眠，并分别根据其所对应的倒计时醒来时长、开始倒计时，然后进入步骤C；

步骤C.待目标Wifi设备倒计时广播结束，即目标Wifi设备倒计时广播过程中自我醒来的各ZigBee节点，分别倒计时结束，则该各ZigBee节点同步自我唤醒，实现该各ZigBee节点之间的邻居发现。

2.根据权利要求1所述一种基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法，其特征在于：所述预设总时长的确定，首先获得目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、各ZigBee节点的占空比，并分别获取其中最大值的倒数、以及最小值的倒数，则预设总时长大于或等于最大值的倒数、且预设总时长小于或等于最小值的倒数。

3.根据权利要求2所述一种基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法，其特征在于：所述预设总时长，即为目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、所有ZigBee节点占空比最小值的倒数。

4.根据权利要求1所述一种基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法，其特征在于：还包括步骤D如下，每次循环中步骤C执行完后，进入步骤D进行执行，执行完步骤D后单次循环结束；

步骤D.基于本次循环中步骤A至步骤C的执行，获得本次循环中同步自我唤醒的ZigBee节点的个数M(k)，根据预设总时长k，以及目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、ZigBee节点最小占空比的倒数K，按如下方程：

获得目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内ZigBee节点的预测数目N，其中，M(k)表示在预设总时长k下、经过本次循环步骤A至步骤C操作、同步自我唤醒的ZigBee节点的个数；α表示目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内的第α个ZigBee节点，i∈{0、…、k-1}，i表示基于预设总时长k倒计时下、广播第i+1个倒计时数字；j∈{1、…、K}，j表示基于K倒计时下、广播第j个倒计时数字，表示目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内的第α个ZigBee节点基于K倒计时后的状态，

5.根据权利要求4所述一种基于Wifi通信的ZigBee节点邻居发现方法，其特征在于：若目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、所有ZigBee节点占空比彼此相同，则还包括步骤D如下，每次循环中步骤C执行完后，进入步骤D进行执行，执行完步骤D后单次循环结束；

步骤D.基于本次循环中步骤A至步骤C的执行，获得本次循环中同步自我唤醒的ZigBee节点的个数M(k)，根据预设总时长k，以及目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内、ZigBee节点占空比的倒数K'，按如下方程：

获得目标Wifi设备所对应无线通信网络范围内ZigBee节点的预测数目N，其中，M(k)表示在预设总时长k下、经过本次循环步骤A至步骤C操作、同步自我唤醒的ZigBee节点的个数。