专利名称：一种针对Zigbee网络的一键对码入网控制方法
技术领域：
本发明涉及Zigbee网络，尤其涉及针对Zigbee网络的入网控制方法。
背景技术：
Zigbee (IEEE 802. 15.4协议)是一种低功耗、高安全性、短距离、低 速率的无线传输协议，并且具备自组网能力。Zigbee特别适用于工业环境 自动化、家庭自动化、商业大楼自动化等控制领域。Zigbee协议栈如图5 所示，图5是Zigbee协议栈示意图。
Zigbee入网流程通常有两种方式， 一种是完全公开，通信距离范围内 的节点可自动入网；另一种是安全模式，安装时由技术人员为每个节点配 置密钥，配置好的节点可相互通信，而未配置的节点则无法通信。
完全公开的Zigbee入网方法缺少安全性，不能广泛适用于家庭自动化 等领域。举例如地理位置相邻的用户A和用户B，若采用完全公开的入网方 法，用户A的Zigbee设备很可能会加入到用户B的Zigbee网络中。采用 安全模式的Zigbee入网方法能够避免此类问题，但采用此种方法Zigbee 节点密钥配置过程非常复杂，必须由专业技术人员用专门设备来操作，普 通用户无法自行完成。
因此一种既能保障安全，又方便操作接入Zigbee网络的方法具有重要 应用价值。
发明内容
本发明提供了一种能解决以上问题的针对Zigbee网络的一键对码入网 控制方法。
在第一方面，本发明提供了 一种针对Z i gbee网络的 一键对码控制方法， 该方法包括协调节点的对码键被按下，该协调节点应用层向该协调节点 网络层发送允许加入网络命令，进而允许有外设节点加入该协调节点所在 的Zigbee网纟各。
外设节点的对码键被按下，该外设节点应用层向该外设节点网络层发 送网络查找命令，进而查找Zigbee网络。在该外设节点查找到Zigbee网 络情况下，该外设节点网络层向该外设节点应用层发送网络查找确认响应。
外设节点应用层向该外设节点网络层发送加入网络命令，进而请求加
6入该Zigbee网络。外设节点与协调节点一键对码成功，该协调节点应用层 接收该协调节点网络层的加入网络指示响应，该外设节点应用层接收该外 设节点网络层的加入网络确认响应。
在第二方面，本发明提供了 一种针对Z i gbee网络的 一键对码控制方法， 该方法包括路由节点的对码键被按下，该路由节点应用层向该路由节点 网络层发送允许加入网络命令，进而允许有终端节点加入该路由节点所在 的Zigbee网纟各。
终端节点的对码键被按下，该终端节点应用层向该终端节点网络层发 送网络查找命令，进而查找Zigbee网络。在该终端节点查找到Zigbee网 络情况下，该终端节点网络层向该终端节点应用层发送网络查找确认响应。
终端节点应用层向该终端节点网络层发送加入网络命令，进而请求加 入该Zigbee网络。终端节点与路由节点一键对码成功，该路由节点应用层 接收该路由节点网络层的加入网络指示响应，该终端节点应用层接收该终 端节点网络层的加入网络确认响应。该协调节点应用层接收来自该路由节 点应用层的加入网络指示响应。
在本发明的一个实施例中，外设节点为终端节点或路由节点。
在本发明的另一个实施例中，允许加入网络命令为 NLME-PERMIT-JOIN, request 命令， 网络查找命令为 NLME-NETWORK-DISCOVERY. request 命令，网络查找确认响应为 NLME-NETWORK-DISCOVERY, confirm 响应，加入网络命令为 NLME-JOIN. request命令或NLME-ASSOCIATE. request命令，加入网络确认 响应为NLME-JOIN. confirm响应或NLME-ASSOCI ATE. confirm响应，加入网 络指示响应为NLME-JOIN, indication响应或NLME-ASSOCI ATE. indication 响应。
本发明通过一键对码方法解决了完全公开入网方法的低安全性及安全 模式入网方法的密钥配置复杂问题，本发明的Zigbee入网控制方法既具有 较强安全性同时又方便搡作，具有重要应用价值。
下面将参照附图对本发明的具体实施方案进行更详细的说明，在附图中
图1是Zigbee网络系统示意图； 图2是终端节点与协调节点的入网控制示意图； 图3是终端节点与路由节点的入网控制示意图； 图4是路由节点与协调节点的入网控制示意图； 图5是Zigbee协议栈示意图。
具体实施例方式
图1是Zigbee网络系统示意图。该系统包括一个Zigbee协调节点 (coordinator)、 一个或多个路由节点(router)、多个终端节点(end device)。其中，协调节点是Zigbee网络的控制中心；路由节点和终端节 点是Zigbee网络的外设节点。在硬件上，该协调节点、路由节点、终端节 点均包含用于控制其自身入网的对码键。
Zigbee网络的入网控制方法包括终端节点与协调节点的入网控制流 程，终端节点与路由节点的入网控制流程，以及路由节点与协调节点的入 网控制流程。以下将分别对此三种入网控制流程加以阐述。
图2是终端节点与协调节点的入网控制示意图。
在步骤210，协调节点的对码键被按下。
在步骤220，协调节点应用层向该协调节点网络层发送允许加入网络命 令，进而允许一段时间内有终端节点加入该协调节点所在Zigbee网络。
所述一段时间的具体时间由系统设定，如30秒。 一个例子中，所述允 许加入Zigbee网络命令为NLME-PERMIT-JOIN. request命令。
在步骤230，终端节点的对码键被按下。
在步骤240，终端节点应用层向该终端节点网络层发送网络查找命令， 在指定的多个频道上进行网络搜索，并执行扫描网络橾作，以寻找允许该 终端节点加入的Zigbee网络。
在终端节点与协调节点具有相同信道号情况下，跳过步骤240中所述 执行扫描网络操作的步骤，而执行查找网络搡作步骤。
一个例子中，所述网络查找命令为NLME-NETWORK-DISCOVERY. request 命令。在步骤250，终端节点网络层发现该终端节点所需要加入的Zigbee网 络后要求向协调节点获取该Zigbee网络参数，进而协调节点网络层向该终 端节点网络层发送网络参数；然后该终端节点网络层向该终端节点应用层 发送网络查找确认响应。
所述网络参数为PAN ID、频道号、密钥等。在终端节点与协调节点具 有相同信道号情况下，步骤250中仅发送PAN ID网络参数。
一个例子中，所述网络查找确认响应为 NLME-NETWORK-DI SCOVERY. conf i rm响应。
在步骤260,终端节点应用层向该终端节点网络层发送加入网络命令， 然后终端节点网络层请求加入该协调节点所在的Zigbee网络。
一个例子中，所述加入网络命令为NLME-JOIN. request命令或 NLME-ASSOCIATE. request命令。
在步骤270，协调节点网络层允许该终端节点网络层加入Zigbee网络， 而后协调节点网络层向该协调节点应用层发送加入网络指示响应，将终端 节点相关信息写入该协调节点的非易失存储区；并且协调节点网络层向终 端节点网络层发送允许加入网络消息，以便该终端节点网络层向该终端节 点应用层发送加入网络确认响应，进而将网络参数写入该终端节点的非易 失存储区。
在终端节点与协调节点具有相同信道号情况下，步骤270中仅将PAN ID 网络参数写入该终端节点的非易失存储区，并跳过将终端节点相关信息写 入该协调节点非易失存储区的步骤。
所述非易失存储区如硬盘、FLASH、存储卡等。所述终端节点相关信息 为终端节点设备ID等。 一个例子中，所述加入网络确认响应为 NLME-JOI N. conf i rm响应或NLME-ASSOCI ATE. conf i rm响应。另 一个例子中， 所述加入网络指示响应为 NLME-JOIN, indication 响应或 NLME-ASSOGI ATE. i nd i cat i on响应。
需要说明的是，终端节点与协调节点的入网控制方法不限于以上所述 步骤210、步骤220、步骤230、步骤240的先后顺序，也可以是先执行步 骤230、接着是步骤240、再执行步骤210、接着是步骤220。
图3是终端节点与路由节点的入网控制示意图。在步骤310，路由节点的对码键被按下。
在步骤320，路由节点应用层向该路由节点网络层发送允许加入网络命 令，进而允许一段时间内有终端节点加入该路由节点所在Zigbee网络。
所述一段时间的具体时间由系统设定，如30秒。 一个例子中，所述允 许加入Zigbee网络命令为NLME-PERM IT-JO I N. request命令。
在步骤330，终端节点的对码键被按下。
在步骤340，终端节点应用层向该终端节点网络层发送网络查找命令， 在指定的多个频道上进行网络搜索，并执行扫描网络操作，以寻找允许该 终端节点加入的Zigbee网络。
在终端节点与路由节点具有相同信道号情况下，跳过步骤340中所述 执行扫描网络橾作的步骤，而执行查找网络操作步骤。
一个例子中，所述网络查找命令为NLME-NETWORK-DISCOVERY. request 命令。
在步骤350,终端节点网络层发现该终端节点所需要加入的Zigbee网 络后要求向路由节点获取该Zigbee网络参数，进而路由节点网络层向该终 端节点网络层发送网络参数；然后该终端节点网络层向该终端节点应用层 发送网络查找确认响应。
所述网络参数为PAN ID、频道号、密钥等。在终端节点与路由节点具 有相同信道号情况下，步骤350中仅发送PAN ID网络参数。
一个例子中，所述网络查找确认响应为 NLME-NETWORK-DI SGOVERY. conf i rm响应。
在步骤360，终端节点应用层向该终端节点的网络层发送加入网络命 令，然后终端节点网络层请求加入该路由节点所在的Zigbee网络。
一个例子中，所述加入网络命令为NLME-JOIN. request命令或 NLME-ASSOCIATE. request命令。
在步骤370，路由节点网络层允许该终端节点网络层加入Zigbee网络， 而后路由节点网络层向该路由节点应用层发送加入网络指示响应；且路由 节点网络层向终端节点网络层发送允许加入网络消息，以便该终端节点网 络层向该终端节点应用层发送加入网络确认响应，进而将网络参数写入该 终端节点的非易失存储区。在终端节点与路由节点具有相同信道号情况下，步骤370中仅将PAN ID 网络参数写入该终端节点的非易失存储区。所述非易失存储区如硬盘、 FLASH、存储卡等。
一个例子中，所迷加入网络确认响应为NLME-JO IN. confirm响应或 NLME-ASSOCI ATE. confirm响应。另一个例子中，所述加入网络指示响应为 NUIE-JO IN. i nd i cat i on响应或N1_ME_ASS0C I ATE. i nd i cat i on响应。
在步骤380，协调节点应用层接收路由节点应用层的加入网络指示响 应，将终端节点相关信息写入该协调节点的非易失存储区。
在终端节点与路由节点具有相同信道号情况下，步骤380跳过将终端 节点相关信息写入协调节点非易失存储区的步骤。所述终端节点相关信息 为终端节点的设备ID等。
一个例子中，所述加入网络指示响应为NLME-JOIN. indication响应或 NLME-ASSOC I ATE. i nd i cat i on响应。
需要说明的是，终端节点与路由节点的入网控制方法不限于以上所述 步骤310、步骤320、步骤330、步骤340的先后顺序，也可以是先执行步 骤330、接着是步骤340、再执行步骤310、接着是步骤320。
图4是路由节点与协调节点的入网控制示意图。
在步骤410，协调节点的对码键被按下。
在步骤420，协调节点应用层向该协调节点网络层发送允许加入网络命 令，进而允许一段时间内有路由节点加入该协调节点所在Zigbee网络。
所述一段时间的具体时间由系统设定，如30秒。 一个例子中，所述允 许加入Zigbee网络命令为NLME-PERMIT-JOIN. request命令。
在步骤430，路由节点的对码键被按下。
在步骤440，路由节点应用层向该路由节点网络层发送网络查找命令， 在指定的多个频道上进行网络搜索，并执行扫描网络操作，以寻找允许该 路由节点加入的Zigbee网络。
在路由节点与协调节点具有相同信道号情况下，跳过步骤440中所述 执行扫描网络操作的步骤，而执行查找网络操作步骤。
一个例子中，所述网络查找命令为NLME-NETW0RK-DISCOVERY, request 命令。在步骤450，路由节点网络层发现该路由节点所需要加入的Zigbee网 络后要求向协调节点获取该Zigbee网络参数，进而协调节点网络层向该路 由节点网络层发送网络参数；然后该路由节点网络层向该路由节点应用层 发送网络查找确认响应。
所述网络参数为PAN ID、频道号、密钥等。在路由节点与协调节点具 有相同信道号情况下，步骤350中仅发送PAN ID网络参数。
一个例子中，所述网络查找确认响应为 NLME-NETWORK-DI SCOVERY. conf i rm响应。
在步骤460，路由节点应用层向该路由节点网络层发送加入网络命令， 然后路由节点网络层请求加入该协调节点所在的Zigbee网络。
一个例子中，所述加入网络命令为NLME-JOIN. request命令或 NLME-ASSOCIATE, request命令。
在步骤470，协调节点网络层允许该路由节点网络层加入Zigbee网络， 而后协调节点网络层向该协调节点应用层发送加入网络指示响应，将路由 节点相关信息写入该协调节点的非易失存储区；并且协调节点网络层向路 由节点网络层发送允许加入网络消息，以便该路由节点网络层向该路由节 点应用层发送加入网络确认响应，进而将网络参数写入该路由节点的非易 失存储区。
在路由节点与协调节点具有相同信道号情况下，步骤470中仅将PAN ID 网络参数写入该路由节点的非易失存储区，并跳过将路由节点相关信息写 入该协调节点非易失存储区的步骤。
所述非易失存储区如硬盘、FLASH、存储卡等。所述路由节点相关信息 为路由节点的设备ID等。 一个例子中，所述加入网络确认响应为 NLME-JO IN. conf i rm响应或NLME-ASSOCI ATE. conf i rm响应。另 一个例子中， 所述加入网络指示响应为 NLME-JOIN. indication 响应或 NUE-ASSOCI ATE. i nd i cat i on响应。
需要说明的是，路由节点与协调节点的入网控制方法不限于以上所述 步骤410、步骤420、步骤430、步骤440的先后顺序，也可以是先执行步 骤430、接着是步骤440、再执行步骤410、接着是步骤420。
显而易见，在不偏离本发明的真实精神和范围的前4是下，在此描述的
12本发明可以有许多变化。因此，所有对于本领域技术人员来说显而易见的 改变，都应包括在本权利要求书所涵盖的范围之内。本发明所要求保护的 范围仅由所述的权利要求书进行限定。
权利要求
1.一种针对Zigbee网络的一键对码入网控制方法，其中协调节点、外设节点包含用于控制其自身入网的对码键，其特征在于，包括步骤a，协调节点的对码键被按下，该协调节点应用层向该协调节点网络层发送允许加入网络命令，进而允许有外设节点加入该协调节点所在的Zigbee网络；步骤b，外设节点的对码键被按下，该外设节点应用层向该外设节点网络层发送网络查找命令，进而查找Zigbee网络；步骤c，在该外设节点查找到Zigbee网络情况下，该外设节点网络层向该外设节点应用层发送网络查找确认响应；步骤d，外设节点应用层向该外设节点网络层发送加入网络命令，进而请求加入该Zigbee网络；步骤e，外设节点与协调节点一键对码成功，该协调节点应用层接收该协调节点网络层的加入网络指示响应，该外设节点应用层接收该外设节点网络层的加入网络确认响应；其中，所述步骤a和步骤b之间的先后顺序为先步骤a再步骤b，或步骤a同时步骤b，或先步骤b再步骤a。
2. 如权利要求1所述的一种针对Zigbee网络的一键对码入网控制方 法，其特征在于，所述外设节点为终端节点或路由节点。
3. 如权利要求1所述的一种针对Zigbee网络的一键对码入网控制方 法，其特征在于，步骤c包括在外设节点查找到Zigbee网络之后协调节点 向终端节点发送网络参数的步骤；步骤e包括在协调节点应用层接收该协调节点网络层的加入网络指示 响应之后将该外设节点相关信息写入该协调节点非易失存储区的步骤；以 及在步骤e之后包括将网络参数写入该外设节点非易失存储区的步骤。
4. 一种针对Zigbee网络的一键对码入网控制方法，其中路由节点、终 端节点包含用于控制其自身入网的对码键，其特征在于，包括步骤f，路由节点的对码键被按下，该路由节点应用层向该路由节点网 络层发送允许加入网络命令，进而允许有终端节点加入该路由节点所在的 Zigbee网络；步骤g，终端节点的对码键被按下，该终端节点应用层向该终端节点网络层发送网络查找命令，进而查找Zigbee网络；步骤h，在该终端节点查找到Zigbee网络情况下，该终端节点网络层 向该终端节点应用层发送网络查找确认响应；步骤i，终端节点应用层向该终端节点网络层发送加入网络命令，进而 请求力口入该Z i gbee网络；步骤j，终端节点与路由节点一键对码成功，该路由节点应用层接收该 路由节点网络层的加入网络指示响应，该终端节点应用层接收该终端节点 网络层的加入网络确i人响应；步骤k，该协调节点应用层接收来自该路由节点应用层的加入网络指示 响应；其中，所述步骤f和步骤g之间的先后顺序为先步骤f再步骤g，或步 骤f同时步骤g，或先步骤g再步骤f。
5. 如权利要求4所述的一种针对Zigbee网络的一4建对码入网控制方 法，其特征在于，步骤h包括在终端节点查找到Zigbee网络之后路由节点 向终端节点发送网络参数的步骤；在步骤j之后包括将网络参数写入该终端节点非易失存储区的步骤； 在步骤k之后包括将该终端节点相关信息写入该协调节点非易失存储 区的步骤。
6. 如权利要求1或4所述的一种针对Zigbee网络的一键对码入网控制 方法，其特征在于，所述允许加入网络命令为NLME-PERMIT-JOIN, request 命令；所述网络查找命令为NLME-NETWORK-DI SCOVERY. request命令； 所述网络查找确认响应为NLME-NETWORK-DISCOVERY, confirm响应； 所述加入网络命令为NLME-JO IN. request命令或NLME-ASSOCIATE, request命令；所述加入网络确认响应为 NLME-JO IN. confirm 响应或NLME-ASSOC I ATE. conf i rm响应;所述加入网络指示响应为 NLME-JOIN. indication 响应或NLME-ASSOC I ATE. i nd i cat i on响应。
7. —种Zigbee网络中的第一节点，其中该第一节点与第二节点包含 用于控制其自身入网的对码键，其特征在于，基于第一节点的对码键被按 下该第 一节点应用层向该第 一节点网络层发送允许加入网络命令；基于允许加入网络命令和来自第二节点的查找网络消息，该第一节点 网络层向该第二节点网络层发送网络参数；基于来自该第二节点网络层的请求加入网络消息该第一节点网络层向 该第一节点应用层发送加入网络指示响应；其中，所述查找网络消息是该第二节点对码键被按下后，该第二节点 应用层向该第二节点网络层发送网络查找命令后该第二节点网络层发送的 消息；所述请求加入网络消息是该第二节点网络层接收到网络参数后，该第 二节点网络层向该第二节点应用层发送网络查找确认响应，在该第二节点 应用层接收到网络查找确认响应后该第二节点应用层向该第二节点网络层 发送加入网络命令，在该第二节点网络层接收到该加入网络命令后该第二 节点网络层发送的消息。
8. 如权利要求7所述的一种Zigbee网络中的第一节点，其特征在于， 所述第一节点为协调节点，所述第二节点为终端节点或路由节点。
9. 如权利要求7所述的一种Zigbee网络中的第一节点，其特征在于， 所述第一节点为路由节点，所述第二节点为终端节点；且该Zigbee网络包括协调节点，该协调节点应用层基于所述路由节点 应用层接收来自路由节点网络层的加入网络指示响应后接收加入网络指示 响应。
10. —种针对Zigbee网络的第二节点，其中该第二节点与第一节点包 含用于控制其自身入网的对码键，其特征在于，基于第二节点的对码键被 按下该第二节点应用层向该第二节点网络层发送网络查找命令，然后该第二节点网络层向该第一节点网络层发送查找网络消息；基于来自该第一节点网络层的网络参数，该第二节点网络层向该第二 节点应用层发送网络查找确认响应；基于所述网络查找确认响应，该第二节点应用层向该第二节点网络层 发送加入网络命令，进而该第二节点网络层向该第一节点网络层发送请求加入网络消息；基于允许加入网络消息，该第二节点网络层向该第二节点应用层发送 加入网络确i人响应；其中，所述网络参数是基于所述查找网络消息和允许加入网络命令而向该第二节点网络层发送的参数；所述允许加入网络消息是该第二节点网络层向该第一节点网络层发送 所述请求加入网络消息后该第 一 节点网络层发送的消息。
11. 如权利要求10所述的一种Zigbee网络中的第二节点，其特征在 于，所述第二节点为终端节点或路由节点，所述第一节点为协调节点。
12. 如权利要求10所述的一种Zigbee网络中的第二节点，其特征在 于，所述第二节点为终端节点，所述第一节点为路由节点。
全文摘要
本发明涉及Zigbee网络，尤其涉及一种针对Zigbee网络的一键对码入网控制方法。本发明方法为协调节点的对码键被按下，其发送允许加入网络命令；外设节点的对码键被按下，其发送网络查找命令，以便进行网络搜索；外设节点发送网络查找确认响应再发送加入网络命令，请求加入Zigbee网络；最后外设节点接收加入网络确认响应，协调节点接收加入网络指示响应，进而完成外设节点加入Zigbee网络。本发明的Zigbee入网控制方法既具有较强安全性同时又方便操作，因此能够广泛适用于Zigbee网络中。
文档编号H04W12/08GK101662772SQ20091009188
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月1日 优先权日2009年9月1日
发明者力 丁, 晨 范 申请人:北京星谷科技有限公司