一种非对称ZigBee网络中网络节点地址分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地址分配方法，尤其是一种网络节点的地址分配方法。
【背景技术】
[0002]随着物联网的发展，Zigbee无线网络作为一种重要的无线通讯网络获得了广泛的应用。传统的Zigbee中，网络地址分配采用分布式地址分配机制(DAAM) AAAM是一种对称网络地址分配方法，该机制在网络构建前规定了网络的最大深度、父节点的最大子节点数和最大子节点路由数。使用该方法的Zigbee网络最大深度为16级，此时最大子节点路由数为I，即不存在分支网络。且网络中极易出现部分节点网络地址耗尽，其他节点网络地址空闲的情况。因此，该网络分配算法不能大范围或非对称无线传感网络。于是设计一种灵活的无线传感网络构建方法势在必行。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是现有的节点网络地址在分配时极易出现部分节点网络地址耗尽而其他节点地址空闲的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种非对称ZigBee网络中网络节点地址分配方法，包括如下步骤:
步骤1，网络预规划，将网络中的节点分为根节点、分支节点以及末端节点，并设定网络地址池分配比例为P% ；
步骤2，启动根节点建立网络，设定根节点的地址池范围为全网地址范围，并按照中值地址优先原则为根节点本身分配地址；
步骤3，分支节点入网，分支节点根据自身网络分支拓展需要向父节点申请分支节点地址池，所申请的分支节点地址池在父节点地址池中的占比SP%，父节点在收到地址池申请后判断自身是否还有空余未分配的地址池，若还有空余未分配的地址池，则根据申请分支节点地址池比例并按照中值地址优先原则进行分支节点地址池分配，并记录该分支节点为自己的子节点，若没有空余未分配的地址池，则对地址池进行动态调整，以收回子节点或父节点中空闲的地址池；
步骤4，末端节点入网，末端节点向父节点发送入网请求，并申请单一地址，父节点在收到入网请求后根据中值地址优先原则为末端节点分配地址，并记录该末端节点为自身子节点，同时向末端节点发送入网响应。
[0005]采用分支节点根据自身网络分支拓展需要向父节点申请分支节点地址池，摒弃了由有父节点按预定公式分配地址给子节点的分配方法，使得在处理非对称Zigbee网络时更加灵活，有效的解决了地址耗尽和利用率低的问题;采用中值地址优先原则方便在地址耗尽时执行地址池动态调整方法，能够有效避免出现地址耗尽的问题。
[0006]作为本发明的进一步限定方案，步骤I中，根节点、分支节点和末端节点构成树形网络。
[0007]作为本发明的进一步限定方案，步骤2和3中，中值地址优先原则要求节点按照自身管理的地址池中地址的大小由中间向两侧分配，即地址池中的中值地址优先级最高，中值地址两侧的优先级逐渐降低。采用中值地址优先原则设定各个优先级能够方便后期动态调整时进行快速查询。
[0008]作为本发明的进一步限定方案，步骤3中，对地址池进行动态调整的具体步骤为:步骤a，调整节点向自身子节点中的全部分支节点发送地址池信息查询命令，各个分支节点在收到地址池信息查询命令后向调整节点反馈地址池空闲区域表；
步骤b，调整节点分析空闲地址区域表与新入网分支节点的地址池申请要求，若存在连续的地址区域满足新入网分支节点的地址池申请要求，则立即向该具有空闲地址区域的分支子节点发送地址池调整命令，收回其空闲地址池，并将收回的地址池分配给新入网分支节点，且按照中值地址优先原则为新入网分支节点分配地址，动态调整结束，若不存在连续的地址区域满足新入网分支节点的地址池申请要求，则进入步骤c;
步骤c，调整节点向自身父节点发送地址池信息查询命令，查询自身父节点的地址池中与本节点地址池相邻的地址空闲情况，若存在连续的地址区域满足新入网分支节点的地址池申请要求，则立即向该具有空闲地址区域的自身父节点发送地址池调整命令，获得其空闲地址池，并将获得的地址池分配给新入网分支节点，且按照中值地址优先原则为新入网分支节点分配地址，动态调整结束;若不存在连续的地址区域满足新入网分支节点的地址池申请要求，则进入步骤d;
步骤d，将自身父节点作为调整节点重复执行步骤a-c，直到将根节点作为调整节点执行完步骤a-c结束。
[0009]采用地址池的动态调整能够有效的解决地址耗尽问题，并使得网络地址的利用率得到了极大的提高；而且采用动态调整分配的方法，即使在网络拓扑调整时，依然保证网络的完整和通讯通畅。
[0010]本发明的有益效果在于:(I)采用分支节点根据自身网络分支拓展需要向父节点申请分支节点地址池，摒弃了由有父节点按预定公式分配地址给子节点的分配方法，使得在处理非对称Zigbee网络时更加灵活，有效的解决了地址耗尽和利用率低的问题；(2)采用中值地址优先原则方便在地址耗尽时执行地址池动态调整方法，能够有效避免出现地址耗尽的问题。
【附图说明】
[0011 ]图1为本发明的地址分配方法流程图；
图2为本发明的动态调整方法流程图。
【具体实施方式】
[0012]如图1所示，本发明的非对称ZigBee网络中网络节点地址分配方法，包括如下步骤:
步骤1，网络预规划，将网络中的节点分为根节点、分支节点以及末端节点，并设定网络地址池分配比例为P% ；
步骤2，启动根节点建立网络，设定根节点的地址池范围为全网地址范围，并按照中值地址优先原则为根节点本身分配地址；
步骤3，分支节点入网，分支节点根据自身网络分支拓展需要向父节点申请分支节点地址池，所申请的分支节点地址池在父节点地址池中的占比SP%，父节点在收到地址池申请后判断自身是否还有空余未分配的地址池，若还有空余未分配的地址池，则根据申请分支节点地址池比例并按照中值地址优先原则进行分支节点地址池分配，并记录该分支节点为自己的子节点，若没有空余未分配的地址池，则对地址池进行动态调整，以收回子节点或父节点中空闲的地址池；
步骤4，末端节点入网，末端节点向父节点发送入网请求，并申请单一地址，父节点在收到入网请求后根据中值地址优先原则为末端节点分配地址，并记录该末端节点为自身子节点，同时向末端节点发送入网响应。
[0013]其中，步骤I中，根节点、分支节点和末端节点共同构成树形网络，根节点负责建立网络，分支节点负责拓展网络，末端节点位于网络分支末端，树形网络中的路由算法为: