一种通信方法与流程

文档序号:15466848发布日期:2018-09-18 19:29阅读:187来源:国知局

本发明涉及Zigbee通信技术领域,尤其涉及一种通信方法。



背景技术:

ZigBee协议诞生于2004年,是基于IEEE802.15.4标准的无线局域网协议。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、安全、可靠。ZigBee技术的目标是针对工业,家庭自动化,遥测遥控,汽车自动化、农业自动化和医疗护理等行业。虽说ZigBee技术已有10多年历史,也开始广泛应用于各个行业,但到目前为止,绝大部分的工厂、写字楼以及普通家庭还没有用上这类商品/装置,也就是说,目前应用该技术开发各种各样的产品还属于起步阶段,特别是国内,依然有广泛的前景。ZigBee设备主要分为两种:全功能设备FFD(full-function devices)和半功能设备RFD(reduced-function devices)。全功能设备能够扮演路由/协调器(Router/Coordinator)或终端设备(End-Device)角色。

现有技术中,现有ZigBee系统的FFD与RFD通信有两种模式:时间槽(Beacon Enabled,亦称信标使能)通信模式和非时间槽(Nonbeacon Enabled,亦称非信标使能)通信模式。这两种通信模式各有如下特点:

时间槽通信模式采用的是无竞争接入(contention free)机制,每次通信均由路由/协调器(FFD)发起,不会冲突,每一步耗时少,也比较固定,约1.5ms~2.0ms。时间槽通信模式通信时间虽然短,但要定期唤醒接收时间标杆(Beacon),也间接增加了通信时间,增加了能耗,缩短了电池的使用生命周期。

非时间槽通信模式采用的是竞争随机接入(contention based)模式,称为“载体/波侦听多次访问冲突避免”CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)的接入机制,每次通信由终端设备(RFD)发起,遇到冲突时,终端设备需要等待若干时间单位,然后再次发起,所以每步耗时不大固定,特别是当一个路由/协调器有较多终端设备时通信繁忙更是如此。

如图1至图4所示,目前通信方法的通信步骤最少为2步,最多为5步,步骤多,时间长,能耗大,缩短了电池寿命;终端通信会发生冲突,每步通信耗时不稳定,在多终端网络时影响尤为明显。



技术实现要素:

针对上述问题,本发明的一种通信方法具有时间槽通信模式的优点,终端设备不会冲突,通信步骤少,耗时少且稳定,使通信过程变得简易,同时耗能也得到降低。

为解决上述技术问题,本发明的一种通信方法,用于由第一设备和第二终端设备组成的Zigbee通信网络,包括以下步骤:

步骤1、在当前时间节拍内,所述第一设备在自身通信时隙内向所述第二设备发送第一数据,以开始本次通信;每个时间节拍包括N个通信时隙,N≥0,且N为整数;

步骤2、当所述第二设备接收到所述第一数据时,向所述第一设备发送对应的第二数据,以结束本次通信;其中,

所述第一数据包括所述第一设备产生的设备数据、心跳数据、或者用于确认接收第一控制数据的第一应答数据;所述设备数据包括所述第一设备采集到的环境数据/第一设备的工作状态数据,所述第一控制数据为所述第二设备在上个时间节拍发送的控制数据;

当所述第一数据为所述第一设备产生的设备数据时,则所述第二数据为确认接收所述设备数据的第二应答数据;

或者,当所述第一数据为所述心跳数据时,则所述第二数据为所述第二设备的时钟数据或第二控制数据;所述时钟数据用于使所述第二设备根据所述时钟数据计算自身通信时隙;所述第二控制数据为所述第二设备在当前时间节拍发送的控制数据;

或者,当所述第一数据为所述第一应答数据时,则所述第二数据为第二控制数据或所述时钟数据。

进一步地,所述第二设备为协调器和路由器中的任意一种。

进一步地,在所述步骤1中还包括:

当所述第一设备在自身通信时隙内向所述第二设备发送设备数据时,所述第一设备缓存所述设备数据;

在所述步骤2中还包括:

当所述第二设备向所述第一设备发送第二控制数据时,所述第二设备缓存所述第二控制数据。

进一步地,在所述步骤1中还包括:

在所述第一设备接收到第一控制数据的情况下,所述第一设备对所述第一控制数据进行校验;

若校验通过,则向所述第二设备发送第一应答数据;否则,向所述第二设备发送心跳数据,以使所述第二设备在下个时间节拍重新发送所述第一控制数据。

进一步地,所述通信方法,还包括:

在当所述第二设备接收到所述终端设备数据时的情况下,所述第二设备对所述终端设备数据进行校验;

若校验通过,则所述第二设备向所述第一设备发送所述第二应答数据;否则,所述第二设备向所述第二设备发送所述时钟数据,以使所述第一设备重新发送所述设备数据。

进一步地,所述自身通信时隙的长度至少为步骤1与步骤2实际耗时之和的2.5倍。

进一步地,所述第一设备向所述第二设备重新发送所述设备数据的时刻为所述自身通信时隙的中间值。

与现有技术相比,本方案的有益效果为:本发明的一种通信方法,每个终端设备都有属于自身的通信时间段,不会发生终端设备间的通信冲突,具有时间槽通信模式的优点;而且,协调器/路由器会将统一的时钟数据发送给第一设备,即终端设备,使得每个终端设备能够根据统一的时钟信息校准自身的通信时间段,保证各自准确的独立的通信时间段,避免终端设备间的通信冲突;每次通信的步骤只有两步,减少了通信步骤和通信时间,降低了通信复杂度,同时很好的节省了电池能耗;在面对多终端设备网络时,仍然能够提供稳定的通信过程。

附图说明

图1是现有技术中,当终端设备有数据发给协调器/路由器时的时间槽通信模式示意图;

图2是现有技术中,当终端设备有数据发给协调器/路由器时的非时间槽通信模式示意图;

图3是现有技术中,当协调器/路由器有数据发给终端设备时的时间槽通信模式示意图;

图4是现有技术中,当协调器/路由器有数据发给终端设备时的非时间槽通信模式示意图;

图5是本发明的通信方法示意图;

图6是本发明的通信方法步骤示意图;

图7是本发明的通信方法的数据通信步骤示意图;

图8是本发明的通信方法的数据通信步骤示意图;

图9是本发明的通信方法的数据通信步骤示意图。

标记说明:

101、协调器;102、路由器;103、终端设备。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于此描述的其他方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合具体实施例和附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例

本实施例一种通信方法,如图5、图6所述,用于由第一设备和第二终端设备组成的Zigbee通信网络,包括以下步骤:

步骤1、在当前时间节拍内,所述第一设备在自身通信时隙内向所述第二设备发送第一数据,以开始本次通信;每个时间节拍包括N个通信时隙,N≥0,且N为整数;N也为第一设备的数量,每个第一设备均对应有各自的通信时隙;

步骤2、当所述第二设备接收到所述第一数据时,向所述第一设备发送对应的第二数据,以结束本次通信;其中,

所述第一数据包括所述第一设备产生的设备数据、心跳数据、或者用于确认接收第一控制数据的第一应答数据;所述设备数据包括所述第一设备采集到的环境数据/第一设备的工作状态数据,所述第一控制数据为所述第二设备在上个时间节拍发送的控制数据;

当所述第一数据为所述第一设备产生的设备数据时,则所述第二数据为确认接收所述设备数据的第二应答数据;

或者,当所述第一数据为所述心跳数据时,则所述第二数据为所述第二设备的时钟数据或第二控制数据;所述时钟数据用于使所述第二设备根据所述时钟数据计算自身通信时隙;所述第二控制数据为所述第二设备在当前时间节拍发送的控制数据;

或者,当所述第一数据为所述第一应答数据时,则所述第二数据为第二控制数据或所述时钟数据。

上述过程还可以参见图7-图9所示的数据通信流程图。

优选地,所述第一设备为终端设备End-Device,所述第二设备为协调器Coordinator和路由器Router中的任意一种。

每个终端设备103都有属于自身的通信时间段,不会发生终端设备103间的通信冲突,具有时间槽通信模式的优点;而且,协调器101/路由器102会将统一的时钟数据发送给终端设备103,使得每个终端设备103能够根据统一的时钟信息校准自身的通信时间段,保证各自准确的独立的通信时间段,避免终端设备103间的通信冲突;每次通信的步骤只有两步,减少了通信步骤和通信时间,降低了通信复杂度,同时很好的节省了电池能耗;在面对多终端设备103网络时,仍然能够提供稳定的通信。

通信过程中,每一步花费时间约为1.5ms~2.0ms,一次正常通信的耗时约为3.0ms~4.0ms。每次时间节拍为0.5s,每个终端设备103的所述自身通信时间段最大为7.8125ms,则一个协调器101/路由器102可以连接64个设备,保证其稳定地进行通信;当发送所述终端设备数据或所述控制数据时,则所述协调器101/路由器102以及所述终端设备103每隔0.5s发送一次;而当发送所述心跳数据时,则所述终端设备103的每隔Nx0.5s发送一次,N为所述终端设备103的数量,这样可以避免频繁地发送心跳数据,而导致电池耗能增加,同时可以保证所述终端设备103能够获取时钟数据计算自身通信时间段,保证通信时间的准确稳定。

在所述步骤1中还包括:当所述第一设备在自身通信时隙内向所述第二设备发送设备数据时,所述第一设备缓存所述设备数据;

在所述步骤2中还包括:当所述第二设备向所述第一设备发送第二控制数据时,所述第二设备缓存所述第二控制数据。

对数据进行缓存,当数据发送或接收过程中出现问题时,能够重新发送数据。

在所述步骤1中还包括:在所述第一设备接收到第一控制数据的情况下,所述第一设备对所述第一控制数据进行校验;

若校验通过,则向所述第二设备发送第一应答数据;否则,向所述第二设备发送心跳数据,以使所述第二设备在下个时间节拍重新发送所述第一控制数据。

在所述步骤2中还包括:

在当所述第二设备接收到所述终端设备数据时的情况下,所述第二设备对所述终端设备数据进行校验;

若校验通过,则所述第二设备向所述第一设备发送所述第二应答数据;否则,所述第二设备向所述第二设备发送所述时钟数据,以使所述第一设备重新发送所述设备数据。

所述自身通信时隙的长度至少为步骤1与步骤2实际耗时之和的2.5倍。

所述第一设备向所述第二设备重新发送所述设备数据的时刻为所述自身通信时隙的中间值。

以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,故凡未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

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