本發(fā)明屬于智能家居技術領域，具體涉及一種Zigbee網絡的節(jié)點接入方法。
背景技術：
ZIGBEE技術采用802.15.4定義了物理層及MAC層，并支持Mesh拓撲。由于具有網絡容量大、優(yōu)良的網絡拓撲能力、布網簡單、低功耗的特點。其在物聯(lián)網領域的覆蓋范圍也迅速擴散，應用場合也由城市建設領域逐漸覆蓋到家庭家電領域。
不同家電廠商的家用電器通常會有自身的通信或控制協(xié)議。為了可以實現不同廠商的設備可以互聯(lián)互通，目前各大智能家居應用廠商都在向某一種標準協(xié)議靠攏。
但是，兼容性的提高給用戶帶來不必要的麻煩，例如A/B用戶為鄰居關系，分別與X/Y廠商的設備互相兼容，這樣，即使A/B用戶所購得產品不同，但他們在各自將新產品加入到各自的家居系統(tǒng)中，就有可能出現A用戶的產品加入到B用戶的智能家居系統(tǒng)的情況。這種情況，無論是從用戶操作體驗上還是從安全性的考慮都是用戶不能接受的。
基于這種情況，各大廠商也紛紛設定一些組網機制來盡量避免該類事件發(fā)生，比如：近距離組網、按鍵組網等。這些組網機制雖然一定程度上可以減少A/B用戶之間的尷尬。
雖然ZIGBEE協(xié)議本身也有加密機制，不同密鑰的設備無法正常通訊，但其加密機制是作用在APS層，所以即使兩個設備密鑰不同也能夠被正確分配網絡地址，區(qū)別在于密鑰不同的設備不能夠正常數據交互，ZIGBEE技術也對被正確分配地址的不同密鑰的設備進行退網處理。因此，盡管近距離組網、按鍵組網等技術在一定程度上能夠緩解不必要的麻煩，但無法解決根本性問題，比如：一墻之隔小區(qū)業(yè)主、頻繁發(fā)起入網請求的流氓節(jié)點等等。這些都對未來家電的安全隱私方面帶來影響。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發(fā)明提供了一種Zigbee網絡的節(jié)點接入方法，以確保Zigbee網絡的安全性。
一種Zigbee網絡的節(jié)點接入方法，包括路由節(jié)點和通過路由節(jié)點接入Zigbee網絡的終端節(jié)點，所述路由節(jié)點包括協(xié)調器和路由器，且有一個路由節(jié)點為協(xié)調器，所述節(jié)點接入方法包括如下步驟：
(1)通過協(xié)調器在所述Zigbee網絡中廣播待接入節(jié)點的節(jié)點信息；
(2)路由節(jié)點接收所述的節(jié)點信息并寫入預設的地址池中，且在接收到所述節(jié)點信息后開啟允許入網功能，并向協(xié)調器上報自身的狀態(tài)參數，所述的狀態(tài)參數包括信號強度、負載數和路由深度；
(3)協(xié)調器接收到來自路由節(jié)點的狀態(tài)參數，并根據自身的狀態(tài)參數和接收到的狀態(tài)參數設定各個路由節(jié)點的優(yōu)先級；
(4)待接入節(jié)點向所述Zigbee網絡廣播信標幀，所述信標幀包括待接入節(jié)點的節(jié)點信息；
(5)每一個接收到所述信標幀的路由節(jié)點將待接入節(jié)點的節(jié)點信息與自身的地址池中的節(jié)點信息進行匹配，在匹配成功時，向協(xié)調器發(fā)送允許響應請求；
(6)協(xié)調器根據接收到的各個允許響應請求對應路由節(jié)點的優(yōu)先級選擇最高的作為目的路由節(jié)點，并允許該目的路由節(jié)點向待接入節(jié)點發(fā)送響應幀，所述響應幀中包含該目的路由節(jié)點的地址信息；
(7)待接入節(jié)點接收響應幀并根據其中的地址信息接入該目的路由節(jié)點。
作為優(yōu)選，所述Zigbee網絡中包括與所述協(xié)調器通信的上位機，通過上位機向所述協(xié)調器寫入所述節(jié)點信息以供廣播。
為降低能耗，所述步驟(2)中在開啟允許入網功能時還包括設定開啟時長，所述的路由節(jié)點在開啟允許入網功能的時間達到設定的開啟時長后自動關閉允許入網功能。
開啟時長可根據應用需要設定，作為優(yōu)選，所述的開啟時長為30～120s。進一步優(yōu)選，所述開啟時長為60s。
通過刪除地址池中的節(jié)點信息，以便于其他待接入節(jié)點的節(jié)點信息的存儲。所述路由節(jié)點在允許入網功能關閉后從地址池中刪除接收到的節(jié)點信息。
本發(fā)明中所述協(xié)調器根據自身的狀態(tài)參數和接收到的狀態(tài)參數設定各個路由節(jié)點的優(yōu)先級時包括如下步驟：
(3-1)根據狀態(tài)參數計算各個路由節(jié)點的接入指數；
(3-2)按照接入指數設定優(yōu)先級，接入指數越大，優(yōu)先級越高。
作為優(yōu)選，所述步驟(3-1)中根據如下公式計算各個路由節(jié)點的接入指數：
η＝ω1P+ω2C+ω3H，
其中，η為接入指數，P、C，H分別為信號強度、負載數和路由深度比，路由深度比為該路由節(jié)點所處的路由深度值與Zigbee網絡的最大的路由深度值的比值，ω1、ω2和ω3分別為信號強度、負載數和路由深度比對應的影響因子，且ω1+ω2+ω3＝1,ω1＞ω2＞ω3。
與現有技術相比，本發(fā)明解決Zigbee網絡接入時密鑰不同但仍能正確分配到網絡地址的安全問題，有效解決了鄰里之間設備組網混亂的問題，且從源頭杜絕非法設備的數據交互。
附圖說明
圖1為本實施例的Zigbee網絡的節(jié)點接入方法的流程圖。
具體實施方式
為了更好的理解本發(fā)明，下面將結合具體實施例和附圖進一步闡述本發(fā)明的方案，但本發(fā)明的內容不僅僅局限于下面的實施例。
本實施例的一種Zigbee網絡的節(jié)點接入方法中的節(jié)點可以是路由節(jié)點，以也可以是非路由節(jié)點，如終端節(jié)點。
本實施例的一種Zigbee網絡的節(jié)點接入方法實施于Zigbee網絡，包括路由節(jié)點和上位機，且有一個路由節(jié)點為協(xié)調器，其余路由節(jié)點為路由器，上位機與其中為協(xié)調器的路由節(jié)點通信連接以向其輸入信息，該Zigbee網絡中的任意兩個節(jié)點(包括路由節(jié)點和終端節(jié)點)之間的通信基于Zigbee技術實現。
本實施例的Zigbee網絡中的節(jié)點數量不定，在實際應用時節(jié)點會不斷的加入或刪除。
在初始情況下，Zigbee網絡中僅有協(xié)調器，然后通過協(xié)調器組建Zigbee網絡。由于整個Zigbee網絡中僅有協(xié)調器這一個路由節(jié)點，因此，第一個節(jié)點(包括路由節(jié)點和終端節(jié)點)一定是接入該協(xié)調器中；隨著Zigbee網絡節(jié)點的逐漸加入，會出現多個路由節(jié)點的情況，當Zigbee網絡中有多個路由節(jié)點時，待接入的節(jié)點可以接入包括協(xié)調器在內的任意一個路由節(jié)點。
本實施例的一種Zigbee網絡的節(jié)點接入方法，如圖1所示，包括步驟：
(1)通過協(xié)調器在Zigbee網絡中廣播的待接入節(jié)點的節(jié)點信息；
本實施例中協(xié)調器所廣播的待接入節(jié)點的節(jié)點信息通過上位機向協(xié)調器寫入。
節(jié)點信息包括但不僅限于待接入節(jié)點的物理地址，在實際應用時可以包含其他能夠確定待接入節(jié)點身份的信息均可。
(2)路由節(jié)點接收所述的節(jié)點信息并寫入預設的地址池中，且在接收到所述節(jié)點信息后開啟允許入網功能，并向協(xié)調器上報自身的狀態(tài)參數，所述的狀態(tài)參數包括信號強度、負載數和路由深度；
本實施例中，當允許入網功能開啟時，該路由節(jié)點可以接收待接入節(jié)點向Zigbee網絡廣播信標幀、發(fā)送響應幀、并允許待接入節(jié)點接入；當允許入網功能關閉時，該路由節(jié)點不能接收待接入節(jié)點向Zigbee網絡廣播信標幀、不發(fā)送響應幀、也不允許待接入節(jié)點接入。
開啟允許入網功能時還包括設定開啟時長，路由節(jié)點在開啟允許入網功能的時間達到設定的開啟時長后自動關閉允許入網功能。
地址池的存儲空間可根據實際應用需求設定，可以在設定節(jié)點信息的格式后，根據節(jié)點信息的大小設定，以設定的節(jié)點信息的大小作為最小存儲單位，至少要求能存儲一個節(jié)點信息。
由于地址池的存儲空間有限，路由節(jié)點在允許入網功能關閉后從地址池中刪除接收到的節(jié)點信息。
作為一種優(yōu)選方式，路由節(jié)點在開啟允許入網功能前還判斷地址池是否為空，在地址池不為空時，再開啟允許入網功能；在地址池為空時，不開啟允許入網功能。這樣，利用地址池先對路由節(jié)點進行一次過濾，可以大大提高待接入節(jié)點的一次性接入的成功率。
需要說明的是，開啟時長可根據實際應用需求調整，通常為30～120s，本實施例中優(yōu)選為60s。
當路由節(jié)點處于開啟允許入網功能的狀態(tài)時，再次接收到另一個待接入節(jié)點的節(jié)點信息后，將計時歸零后開始重新計時，即以接收到的后一個待接入節(jié)點的節(jié)點信息重新計時。
(3)協(xié)調器接收到來自路由節(jié)點的狀態(tài)參數，并根據自身的狀態(tài)參數和接收到的狀態(tài)參數設定各個路由節(jié)點的優(yōu)先級；
在實際應用時，考慮到網絡通信可靠性，可能出現上報數據丟失的情況，此時設定等待時間，自收到首個狀態(tài)參數，若達到等待時間，則不再接收狀態(tài)參數。
協(xié)調器自身的狀態(tài)自身的狀態(tài)參數直接本地獲取即可。
需要說明的是，狀態(tài)參數不僅限于包括信號強度、負載數和路由深度，用戶可根據實際需求增加。本實施例中僅考慮信號強度、負載數和路由深度。此時，協(xié)調器根據自身的狀態(tài)參數和接收到的狀態(tài)參數設定各個路由節(jié)點的優(yōu)先級時包括如下步驟：
(3-1)根據狀態(tài)參數計算各個路由節(jié)點的接入指數；各個路由節(jié)點的接入指數根據如下公式計算：
η＝ω1P+ω2C+ω3H，
其中，η為接入指數，P、C，H分別為信號強度、負載數和路由深度比，ω1、ω2和ω3分別為信號強度、負載數和路由深度比對應的影響因子，且ω1+ω2+ω3＝1,ω1＞ω2＞ω3。為提高一次性接入成功率，優(yōu)選ω1＝2ω2。
本實施例中ω1＝0.6,ω2＝0.3,ω3＝0.1。
(3-2)按照接入指數進行排序，接入指數越大，優(yōu)先級越高。
本實施例中路由節(jié)點的負載數為該路由節(jié)點的容量，即連接到該路由節(jié)點的節(jié)點數量。
本實施例中路由節(jié)點的路由深度比為該路由節(jié)點所處的路由深度值與Zigbee網絡的最大的路由深度值的比值。
(4)待接入節(jié)點向Zigbee網絡廣播信標幀，信標幀包括待接入節(jié)點的節(jié)點信息；
(5)每一個接收到所述信標幀的路由節(jié)點將待接入節(jié)點的節(jié)點信息與自身的地址池中的節(jié)點信息進行匹配，在匹配成功時，向協(xié)調器發(fā)送允許響應請求；
本實施例中允許響應請求是指路由節(jié)點向協(xié)調器發(fā)送的用于請求路由節(jié)點針對接收到的信標幀向相應的待接入節(jié)點發(fā)送響應幀的權利的信息。
(6)協(xié)調器根據接收到的各個允許響應請求對應路由節(jié)點的優(yōu)先級選擇最高的作為目的路由節(jié)點，并允許該目的路由節(jié)點向待接入節(jié)點發(fā)送響應幀，所述響應幀中包含該目的路由節(jié)點的地址信息；
協(xié)調器根據接收到的各個允許響應請求對應路由節(jié)點的優(yōu)先級選擇最高的作為目的路由節(jié)點具體應理解為：
每個允許響應請求均來自一個路由節(jié)點，從所有發(fā)送允許響應請求的路由節(jié)點中選擇優(yōu)先級最高的一個作為目的路由節(jié)點。
(7)待接入節(jié)點接收響應幀并根據其中的地址信息接入該目的路由節(jié)點。
需要說明是的，本實施例中信標幀和響應幀都為Zigbee網絡中的標準通信格式。
下面將具體以節(jié)點1的接入過程為例進行說明，假設接入時Zigbee網絡有3個路由節(jié)點，分別為協(xié)調器、路由器1和路由器2，協(xié)調器1還連接有一個上位機。
接入過程如下：
首先，上位機將節(jié)點1的節(jié)點信息(物理地址)AA：BB：CC：DD：EE：FF：00：11發(fā)送給協(xié)調器，協(xié)調器在Zigbee網絡中廣播該節(jié)點信息；
假設路由器1接收到該節(jié)點信息，路由器2未接收到該節(jié)點信息。此時，路由器1將接收到的節(jié)點信息寫入地址池中進行存儲，并開啟允許入網功能，開啟時長為60s；同時還將自身的狀態(tài)參數上報給協(xié)調器；
協(xié)調器根據路由1上報的狀態(tài)參數和自身的狀態(tài)參數設定各個路由節(jié)點的優(yōu)先級。本實施例中實際上是設定路由器1和協(xié)調器的優(yōu)先級，假設路由器1的優(yōu)先級高。
若開啟允許入網功能的60s內，路由器1接收到節(jié)點1的信標幀，則將待接入節(jié)點的節(jié)點信息與自身的地址池中的節(jié)點信息進行匹配，匹配成功，路由節(jié)點1向協(xié)調器發(fā)送允許響應請求，協(xié)調器接收到該允許響應請求后，選擇路由器1作為目的接入節(jié)點，協(xié)調器向路由器1發(fā)送允許響應指令，路由器1接收到允許響應指令后，
向節(jié)點1發(fā)送響應幀，響應幀中包含路由節(jié)點1的信號強度和地址信息，節(jié)點1接收路由節(jié)點1的響應幀，并根據相應的地址信息接入該目的路由節(jié)點。
顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。