[发明专利]基于信标传递和时隙分配的Zigbee设备通信方法和系统

权利要求书

1.基于信标传递和时隙分配的Zigbee设备通信方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：待入网路由器通过服务器的设备管理平台完成注册，Zigbee网关读取路由器的注册信息，接收路由器入网请求并完成路由器入网；

S2：Zigbee网关对所有已注册路由器逐一发起路由发现请求，每一次路由发现确定了唯一的路径，路由器按照路径逐级提交路径信息并建立基于B树数据结构的路由链表，通过对B树链表的非递归先序遍历，给B树链表的所有子树节点路由器分配信标时隙；

S3：Zigbee网关生成信标，并在信标周期的起始时隙内发送，收到信标的子节点路由器依据信标载荷中的时间戳同步自身时间信息，并在由信标载荷确定的时隙内传递新信标给下一级子节点路由器；

S4：Zigbee终端设备随机分布在路由器信号覆盖范围内的区域，接收Zigbee终端设备附近的路由器发送的信标，依据信标的时间戳同步自身时间信息，并依据设备ID确定上行数据的发送时隙，上行数据通过MAC层接口以时隙模式广播发送，下行数据被路由器缓存并随信标载荷一起发送，随着信标的传递到达目标Zigbee终端设备。

2.根据权利要求1所述的基于信标传递和时隙分配的Zigbee设备通信方法，其特征在于：所述步骤S1中待入网路由器的设备注册步骤如下：

待入网路由器与服务器的设备管理平台建立通信，设备管理平台读取待入网路由器的64位MAC地址，并为待入网路由器指定16位网络短地址，生成设备信息表；

设备管理平台将已注册路由器的设备信息表传输给Zigbee网关，设备信息表在Zigbee网关内部以非易失形式保存，直到设备恢复出厂设置；

Zigbee网关在接收到路由器设备的入网请求后，比对设备信息表中的MAC地址，过滤非注册路由器的入网请求，完成已注册路由器的网络加入过程。

3.根据权利要求1所述的基于信标传递和时隙分配的Zigbee设备通信方法，其特征在于：所述步骤S2中的构建路由链表的步骤如下：

Zigbee网关通过Z-Stack协议栈提供的路由发现功能，对所有注册的路由器逐一发起路由发现请求；

接收到路由发现请求的目标路由器提取Z-Stack协议栈中的路由发现表，进而得到上一级路由节点的网络短地址，将包含自身节点的路径信息单播发送到上一级路由节点；

上一级路由器将接收到的路径信息添加到基于B树数据结构的路由链表中，随着路由发现过程逐一进行，使路由链表逐渐完善，直至构建以每一级路由器自身节点为根节点的全部路径信息；

随着路径信息的逐级提交，Zigbee网关接收到系统中所有路由节点的路径信息，建立包含全系统路由器的路由链表。

4.根据权利要求1所述的基于信标传递和时隙分配的Zigbee设备通信方法，其特征在于：所述步骤S3中的信标生成和传递的步骤如下：

Zigbee网关通过对内部B树路由链表的非递归先序遍历，依据遍历的先后顺序给B树路由链表的所有子树节点路由器分配设备ID，设备ID唯一确定了子树节点路由器生成的新信标发送时刻的时隙；

信标帧载荷中包含了Zigbee网关以及Zigbee网关子节点路由器的网络短地址和设备ID，信标帧载荷中还包含了发送时刻的时间戳；

Zigbee网关生成信标后，在信标周期的起始时隙内发送第0个信标，信标被Zigbee网关的子节点路由器所接收，接收到信标的子节点路由器依次做以下操作：

① 依据信标载荷中的时间戳同步自身时间信息；

② 依据自身网络短地址对应的设备ID确定新信标的发送时隙；

③ 然后通过对内部B树路由链表的非递归先序遍历，依据遍历的先后顺序给B树路由链表的所有子树节点路由器分配信标时隙，生成新的信标；

④ 新信标在设备ID确定的发送时隙内发送，并被下一级子节点路由器所接收；

以此类推，信标被B树路由链表中的所有节点逐层传递，直到最末端的路由器节点。