一种基于zigbee的无线传感器网络的优化方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于zigbee的无线传感器网络的优化方法，使用协调器+路由+传感器节点作为组成模式，节点作为传感器数据采集层，路由作为传感器数据传输层，协调器作为整个传感器网络的汇聚设备。协调器作为配置管理整个传感器网络的中心设备，负责整个传感器网络的配置及优化，配置两个zigbee无线模块，分别称为A模块和B模块，A模块和B模块根据当前网络优化配置模式进行自动切换，由WSNCP协议进行优化管理。该方法可以有效改善物联网传感器网络运行过程中的稳定性和安全性的问题，使其成为一种安全，易于管理，实时性高的无线传感器网络的优化方法。
【专利说明】—种基于zigbee的无线传感器网络的优化方法
【技术领域】
[0001]本发明属于物联网【技术领域】，涉及一种无线传感器网络的优化方法，尤其是一种基于zigbee的无线传感器网络的优化方法。
【背景技术】
[0002]物联网是在互联网的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。
[0003]传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
[0004]无线传感器网络，即WSN,是英文Wireless Sensor Network的简写,是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。包括负责传感器数据采集的无线传感器节点设备、负责数据中继的路由设备和负责数据汇聚的网关设备。
[0005]Zigbee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。主要用于近距离无线连接。它有自己的协议标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。
[0006]当前关于物联网的应用越来越广泛，而作为物联网的主要感知设备的无线传感器节点也进入了大规模的商业应用，无线传感器节点通过无线通信方式与路由形成的一个多跳的自组织网络系统。同时也带来了针对无线传感网络管理效率的问题。传统的无线传感器网络采用单zigbee无线模块的协调器设计，一般在协调器上集成一个zigbee无线模块，不具有辅助zigbee无线模块，在遇到无线信道重叠或附近信号干扰的情况下无法有效率的进行辅助zigbee无线模块的切换，同时在配置无线网络参数方面通过辅助zigbee无线模块可以更加有效率地进行无线网络的管理。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于zigbee的无线传感器网络的优化方法，该方法可以有效改善物联网传感器网络数据传输和网络配置过程中的实时性和安全性问题。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0009]这种基于zigbee的无线传感器网络的优化方法，使用协调器加路由再加传感节点作为组成模式，使传感节点作为传感器数据采集层，路由作为传感器数据传输层，协调器作为整个传感器网络的汇聚设备；协调器作为配置管理整个传感器网络的中心设备，负责整个传感器网络的配置及优化，所述协调器配置两个zigbee无线模块，分别称为A模块和B模块，所述协调器称为双核协调器。
[0010]进一步的，上述B模块默认采用一个固定地址，在优化网络的时候参与工作。
[0011]上述传感节点和路由采用zigbee信道自搜索模式，并且都绑定了协调器中的两个zigbee无线模块的MAC地址，根据初始配置参数连接到协调器中A模块和B模块的其中一个的MAC地址。
[0012]进一步的，上述协调器中的A模块作为主用方式，B模块作为辅助方式，所建立的传感网络受到近似频段强干扰后，且持续维持I个小时，此时协调器则认为此干扰源无法排除，将A模块置于切换方式，同时广播整个传感器网络内的路由和节点设备，并将B模块设置为探测模式，通过信号隔离优化算法检测当前可用的信道，并将B模块置于主用方式，同时将原来处于切换方式的A模块设置为辅助方式，从而实现A和B两个zigbee无线模块的无缝切换。
[0013]进一步的，上述协调器中的A模块作为主用方式，B模块作为辅助方式；上位机调整传感网络无线参数时，只将调整后的无线参数下发到双核协调器上，双核协调器的A模块将调整数据包通过WSNC协议将无线参数下发到网络内每个路由和节点设备，待收到每个设备的确认数据包后，将复位信号下发到每个路由和节点设备，同时双核协调器的工作从A模块切换到B模块上。
[0014]以上在通过ZIGBEE链路传输前采用WSNC协议对网络优化指令进行封装，通过WSNC协议进行无线传感网络的优化;WSNC协议的报文格式和数据字段如下:
[0015]WSNC报文格式:
[0016]
【权利要求】
1.一种基于zigbee的无线传感器网络的优化方法，其特征在于，使用协调器(103)加路由(102)再加传感节点(101)作为组成模式，使传感节点(101)作为传感器数据采集层，路由(102)作为传感器数据传输层，协调器(103)作为整个传感器网络的汇聚设备；协调器(103)作为配置管理整个传感器网络的中心设备，负责整个传感器网络的配置及优化，所述协调器(103)配置两个zigbee无线模块，分别称为A模块和B模块，所述协调器(103)称为双核协调器。
2.根据权利要求1所述的基于zigbee的无线传感器网络的优化方法，其特征在于，所述B模块默认采用一个固定地址，在优化网络的时候参与工作。
3.根据权利要求1所述的基于zigbee的无线传感器网络的优化方法，其特征在于，所述传感节点(101)和路由(102)采用Zigbee信道自搜索模式，并且都绑定了协调器(103)中的两个zigbee无线模块的MAC地址，根据初始配置参数连接到协调器(103)中A模块和B模块的其中一个的MAC地址。
4.根据权利要求1所述的基于zigbee的无线传感器网络的优化方法，其特征在于，协调器(103)中的A模块作为主用方式，B模块作为辅助方式，所建立的传感网络受到近似频段强干扰后，且持续维持I个小时，此时协调器(103)则认为此干扰源无法排除，将A模块置于切换方式，同时广播整个传感器网络内的路由和节点设备，并将B模块设置为探测模式，通过信号隔离优化算法检测当前可用的信道，并将B模块置于主用方式，同时将原来处于切换方式的A模块设置为辅助方式，从而实现A和B两个zigbee无线模块的无缝切换。
5.根据权利要求1所述的基于zigbee的无线传感器网络的优化方法，其特征在于，协调器(103)中的A模块作为主用方式，B模块作为辅助方式；上位机调整传感网络无线参数时，只将调整后的无线参数下发到双核协调器上，双核协调器的A模块将调整数据包通过WSNC协议将无线参数下发到网络内每个路由和节点设备，待收到每个设备的确认数据包后，将复位信号下发到每个路由和节点设备，同时双核协调器的工作从A模块切换到B模块上。`
6.根据权利要求4或5所述的基于zigbee的无线传感器网络的优化方法，其特征在于，在通过ZIGBEE链路传输前采用WSNC协议对网络优化指令进行封装，通过WSNC协议进行无线传感网络的优化;WSNC协议的报文格式和数据字段如下: WSNC报文格式:
STX [CMD [lND [DEV |数据段 |SUM [eDX 其中，STX为开始标志:0x7E ；EDX为结束标志:0x7F ；CMD为命令的ASC II码；IND为数据索引；DEV为传设备类型；SUM为累加和校验。
【文档编号】H04W16/18GK103763714SQ201310755630
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】马三元, 谢昆, 郭磊, 张锋国 申请人:大唐电信（天津）技术服务有限公司