明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参 照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发 明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本 发明的概念。
[0020] 实施例： 如图1所示，首先由协调器A发起建立一个Zigbee网络，通过分布式地址分配机制，其 他节点依次加入网络，并获得网络地址。图1的树型网络中，节点C、J处于网络的x级，处 于x+1级的节点D、G是节点C的子节点，节点L、M是节点J的子节点，x+2级的节点有E、M 和H〇
[0021] 树型网络形成以后，节点间通过Hello报文获取邻居节点的信息，Hello报文的数 据格式如图2所示。以节点G为例，节点G向邻居表中的所有节点发送Hello报文，报文中 包含节点G的负载信息3、网络深度x+1，网络地址等。节点C、D、E、M、L、J和H收到来自节 点D的Hello报文后，将报文中关于节点D的信息存储到邻居表中，并将自己的信息添加到 Hello应答报文，发回到节点G。这样，节点G就拥有了其所有邻居节点的信息。
[0022] 数据进行转发的流程如图3所示。假设当节点C收到目的地址为节点E的数据 后，根据判断公式
导到，节点E为节点C的子孙节点，进而进行下 一跳地址的判断。通过公式>
|可以计算得到下一跳的 地址为节点G的地址，节点G并非目的地址，所以先将数据转发到节点G，再进行上述同样的 方法判断，使数据最终到达节点E。
[0023] 另一种情况，当节点G有数据要转发到协调器A时，通过判断公式mrQW- "得 至IJ，协调器A并非为节点G的子孙节点，所以要将数据发送到节点G的父节点。而在发送数 据到节点G的过程中，发现无线链路一直被占用，请求始终未被响应。这时，数据将采用建 立横向连接的方式进行通信。
[0024] 横向连接通信的实现过程如图4所示，具体步骤如下： 步骤a:节点G根据获取的邻居表信息，通过查询邻居表，向等级比自己高或相同的非 父子关系的邻居节点发送数据请求，并等待邻居节点的响应。在图1中，只有节点L、H和J 是节点G的具有非父子关系的邻居节点，所以它们会收到数据请求。
[0025] 步骤b:邻居节点L、H和J在应答帧中添加自身的信息，包括它们的负载和它们父 节点的负载，实时能量匕的2次方倒数和地址等信息。
[0026] 步骤c:节点G收到应答帧后，根据应答信息对邻居表中关于节点L、H和J的信息 进行更新； 步骤d:首先得到节点L等级与节点G相同，比较发现，节点L和节点G的父节点分别 拥有的负载是4和5,所以，可以作为待选通信的邻居节点；然后得到节点H的等级比节点G 的等级低，所以放弃H作为待选邻居节点；得到节点J等级比节点G高，且其负载也比G的 父节点负载低，所以也作为待选邻居节点； 步骤e:在待选邻居节点J和L中，通过比较参数实时能量E满2次方倒数，具有更小 值的将作为横向通信的邻居节点，假设为节点J; 步骤f:数据通过横向传输，到达另一个树干上的节点J后，继续按照树型路由的地址 判断方法选择下一跳路由。
[0027] 应当理解的是，本发明的上述【具体实施方式】仅仅用于示例性说明或解释本发明的 原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何 修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨 在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修 改例。
【主权项】
1. 一种用于解决Zigbee树型网络拥塞问题的路由方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 协调器节点建立Zigbee网络，其他节点加入Zigbee网络时分别建立自身的邻居 表； (2) 树型网络维护阶段，各节点通过Hello维护报文同自身的所有邻居节点交互邻居 表信息； (3) 当节点接收到数据后，检查该数据帧的目的地址，若目的地址是当前节点的自身 地址，则将数据交给当前节点的父节点；否则进入步骤（4); (4) 若目的地址是当前节点的子孙节点地址，则按原有的Zigbee网络树型路由算法 选择下一跳地址，转发该数据；否则进入步骤（5); (5) 当前节点将数据转发到其父节点，若通信顺利，将重复步骤（3)、⑷直到数据到 达目的节点；若到父节点的链路始终处于繁忙状态，则进入步骤（6); (6) 当前节点根据步骤（2)获取的邻居表信息，通过查询邻居表，向等级比自己高或 相同的非父子关系的邻居节点发送数据请求，并等待邻居节点的响应； (7) 给予响应的邻居节点在应答帧中再次添加自身的信息，发送数据请求的节点根据 应答信息对邻居表进行更新；通过对负载进行判定，选择负载最轻的邻居节点进行横向通 f目； (8) 邻居节点收到数据帧后，返回步骤（3)继续转发数据帧，直到数据到达目的节点。2. 根据权利要求1所述的用于解决Zigbee树型网络拥塞问题的路由方法，其特征在 于，所述步骤（2)中，各节点通过Hello报文维护网络连接并同自身的所有邻居节点交互信 息，包括如下步骤： (21) 树型结构网络中的所有节点周期性发送Hello报文给自己邻居表中的节点，在 Hello报文的负载中添加自身的节点信息； (22) 接收到Hello报文的节点提取报文负载信息并保存在自己的邻居表中，同时将 自身信息添加到应答帧负载中，返回到发送节点； (23) Hello报文与邻居表中邻居节点对应的定时器相关，在定时时间内收到应答，则 说明连接有效，可对邻居表进行更新；反之，则说明链路断开，不可对邻居表进行更新。3. 根据权利要求1所述的用于解决Zigbee树型网络拥塞问题的路由方法，其特征在 于，所述步骤（4)中，目的地址是当前节点的子孙节点地址的判断方法为：设当前节点的网 络深度为d，地址为A，网络深度为d的节点分配给子节点的地址偏移量为Cskip (d-1)，若目 的地址D满足下式，A<ZJ<Z 1)，则目的地址是当前节点的子孙节点地址； 否则，目的地址不是当前节点的子孙节点地址；所述步骤（4)中下一跳地址的计算公式 为：其中:表示网络深度为d的节点所拥有的地址空间。4. 根据权利要求1所述的用于解决Zigbee树型网络拥塞问题的路由方法，其特征在 于，所述步骤（7)中，对于横向通信的邻居节点的选择方法如下： (71) 如果邻居节点等级与请求横向通信的节点相同，则将邻居节点的父节点的负载 与请求节点的父节点的负载进行比较，选取负载较小的作为待选邻居节点； (72) 如果邻居节点等级比请求横向通信的节点高，则将邻居节点的负载与请求节点 的父节点负载进行比较，选取负载较小的作为待选邻居节点； (73) 如果邻居节点等级比请求横向通信的节点低，则放弃作为横向通信的待选邻居节 占.信的邻居节点；其中，E1U)表示节点的实时能力值，通过邻居节点的应答帧获取，参数0,用 来表不数据传输延时。
【专利摘要】<b>本发明公开了一种用于解决</b><b>Zigbee</b><b>树型网络拥塞问题的路由方法，包括如下步骤：协调器节点建立</b><b>Zigbee</b><b>网络，其他节点加入</b><b>Zigbee</b><b>网络时分别建立自身的邻居表；树型网络维护阶段；检查该数据帧的目的地址，根据不同的目的地址转发数据；若到父节点的链路始终处于繁忙状态，则获取的邻居表信息，通过查询邻居表，向等级比自己高或相同的非父子关系的邻居节点发送数据请求；在应答帧中再次添加自身的信息，节点根据应答信息对邻居表进行更新；选择负载最轻的邻居节点进行横向通信；邻居节点收到数据帧后，继续转发数据帧，直到数据到达目的节点。使得树干在发生拥塞时，能够有效地缓解拥塞情况，降低网络延时，减少网络总能量消耗。</b>
【IPC分类】H04W40/04, H04W40/24, H04W28/02, H04L12/803
【公开号】CN105050149
【申请号】CN201510291350
【发明人】周晓明, 薛松, 王薇
【申请人】苏州博联科技有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月1日