一种基于报送数据特点的ZigBee数据封装解析方法技术

本发明专利技术涉及无线传感器网络技术，其公开了一种基于报送数据特点的ZigBee数据封装解析方法，解决传统ZigBee数据封装解析技术对所有数据都进行APS帧数据封装，出现大量冗余信息，发送这些冗余信息浪费终端节点电池能量的问题。本发明专利技术的方案可概括为：在进行应用帧数据封装，在封装中保存本次封装的数据类型；在进入APS数据帧数据封装之前，先分析应用帧数据类型，如果为连续上报状态，则不进行APS帧数据封装，直接进行NWK帧数据封装，且在NWK帧数据封装中保持NWK帧序列号不变；在进行NWK帧数据解析时，如果NWK帧序列号没有变化，则将其NWK帧载荷直接发送给应用层进行应用帧解析。

An analytical method of ZigBee data encapsulation based on the feature of data delivery

The present invention relates to a wireless sensor network technology, and discloses a ZigBee data package submitted data analysis method based on the characteristics of the traditional ZigBee data encapsulation and parse for APS frame data package of all data, the emergence of a large number of redundant information, sending the redundant information of the terminal node waste battery energy problem. The scheme of the invention can be summarized as follows: in the application of frame data package, save the package data types in the package; before entering the APS data frame data package, the first analysis of application frame data type, if not for continuous reporting, APS frame data package, direct NWK frame data package and keep the NWK frame sequence number in the NWK frame data package unchanged; in NWK frame data analysis, if the NWK frame sequence number does not change, the NWK frame payload sent directly to the application layer application frame analysis.

【技术实现步骤摘要】
一种基于报送数据特点的ZigBee数据封装解析方法
本专利技术涉及无线传感器网络技术，具体涉及一种基于报送数据特点的ZigBee数据封装解析方法。
技术介绍
近20年来，随着物联网技术及应用的蓬勃发展，作为物联网感知层的无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，简称WSN)重要性日益凸显，在国际上备受关注。麻省理工学院《技术评论》就将传感器网络评为“深远影响人类21世纪生活的十大新兴技术之首”；国内权威专家也提出“物联天下，感知先行”的理念。无线传感器网络能够获取物理量、化学量、生物量等客观信息，广泛应用于国防军事、工业控制、农业生产、城市管理、生物医疗、环境检测等领域，应用市场容量大，前景广阔。在无线传感器网络应用中，无线传感器终端节点经常需要散落在野外，节点之间组成自组网，节点选择持续供电或经常换电池的方式不现实；即使在智能家居应用中，无线传感器网络终端节点基本部署在室内的情况下，由于节点众多且部署位置各有不同，通过持续供电或经常换电池也不太现实。因此对于电池供电的无线传感器终端节点，低功耗技术是其关键技术之一。由于无线感器终端节点处于数据发送状态时电流消耗一般在30～50mA，而关闭射频模块仅仅维持传感器终端的检测功能则电流消耗可以控制在10uA以内，前者是后者的数千倍。因此无线传感器终端节点采用一种休眠机制：大多数时间无线传感器终端节点处于休眠状态，即射频模块关机而传感器检测电路值守；只有在感知状态变化或者设定休眠时间到的情况下才唤醒射频模块(即开启射频模块)。射频模块唤醒后，将无线传感器终端节点状态信息发送给协调器或路由器，然后立即再次进入休眠状态。因此，无线传感器终端节点待发送数据包的大小直接决定了单次发送时间长短，也决定了单次发送功耗。现有的ZigBee数据封装解析技术中，不关心无线传感器终端节点上报信息的特点，对上报的所有数据都进行APS帧数据封装，其封装解析流程如图1所示；而在实际应用中，传感器正常工作时只上报传感器状态信息，这类数据在APS帧数据封装中除了APS计数器不同，其余完全相同，出现了大量冗余。这些冗余信息的发送白白消耗了无线传感器终端节点的电池能量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提出一种基于报送数据特点的ZigBee数据封装解析方法，解决传统ZigBee数据封装解析技术对所有数据都进行APS帧数据封装，出现大量冗余信息，发送这些冗余信息浪费终端节点电池能量的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于报送数据特点的ZigBee数据封装解析方法,包括以下步骤：a.无线传感器终端节点发送数据的封装处理流程,包括步骤a1-a2：a1.首先进行应用帧数据封装，在封装中保存本次封装的数据类型；a2.在进入APS数据帧数据封装之前，先分析应用帧数据类型，如果根据应用帧数据类型判断结果为连续上报传感器状态，则不进行APS帧数据封装，直接进行NWK帧数据封装，且在NWK帧数据封装中保持NWK帧序列号不变；如果不是连续上报传感器状态，则进行APS数据帧封装；b.ZigBee协调器对接收数据的解析处理流程，包括步骤b1-b2：b1.对接收数据进行PHY帧解析和MAC帧解析后，提交给NWK层进行NWK帧数据解析；b2.在进行NWK帧数据解析时，首先分析其NWK帧序列号是否变化，如果NWK帧序列号没有变化，则将其NWK帧载荷直接发送给应用层进行应用帧解析；如果NWK帧序列号有变化，则该NWK帧载荷数据发APS层进行APS帧数据解析，然后再发送给应用层进行应用帧解析。作为进一步优化，步骤a1中，所述保存本次封装的数据类型，具体包括：若数据类型为终端节点状态上报，则将应用帧中的“数据/命令类型”字节取值0x00，若数据类型为其它情况，则将应用帧中的“数据/命令类型”字节取值非0x00。作为进一步优化，步骤a2中，所述根据应用帧数据类型判断结果为连续上报传感器状态，具体包括：根据应用帧中的“数据/命令类型”字节取值来判断当前数据类型是否为终端节点状态上报，若是，则查询上一应用帧数据类型是否为终端节点状态上报，若也是，则应用帧数据类型判断结果为“连续上报传感器状态”。作为进一步优化，步骤a2中，如果不是连续上报传感器状态，则将应用帧数据包发送给APS层进行APS帧数据封装，APS帧封装完成后发送给NWK层进行NWK帧数据封装，在NWK帧数据封装中对NWK帧序列号加1；如果是连续上报传感器状态，在直接进行NWK帧数据封装时，不改变NWK帧序列号；在NWK层完成封装的数据，被再发送到MAC层封装，最后经过PHY层封装后发送出去。作为进一步优化，步骤b2中，在进行NWK帧数据解析时，分析其NWK帧序列号是否变化，具体包括：ZigBee协调器通过网络地址确定是哪一个节点上报的数据，然后从数据包中取出NWK序列号与接收到的该节点上一帧数据包NWK序列号比较，判断是否变化。本专利技术的有益效果是：在应用帧数据类型为连续上报传感器状态时，不进行APS帧数据封装，从而，在不改变有效数据(应用帧数据)传输的基础上消除了无线传感器终端节点中APS帧头部冗余信息，缩短了无线传感器终端节点发送数据包长度，减少了无线传感器终端节点单次射频工作时间，从而降低了终端节点平均工作电流，延长终端节点电池使用寿命。附图说明图1为现有技术中的数据封装解析流程；图2为本专利技术中的数据封装解析流程；图3为是实施例的应用框图，其中无线门磁、水浸、烟雾、红外、温湿度传感器为电池供电，燃气传感器、插座、网关(内置ZigBee协调器)为220V交流供电。具体实施方式本专利技术旨在提出一种基于报送数据特点的ZigBee数据封装解析方法，解决传统ZigBee数据封装解析技术对所有数据都进行APS帧数据封装，出现大量冗余信息，发送这些冗余信息浪费终端节点电池能量的问题。如图2所示，本专利技术中的基于报送数据特点的ZigBee数据封装解析方法包括以下步骤：1.在ZigBee无线传感器终端节点的应用帧数据封装中，保存本次封装的数据类型；在具体实施上，若数据类型为终端节点状态上报，则将应用帧中的“数据/命令类型”字节取值0x00，若数据类型为其它情况，则将应用帧中的“数据/命令类型”字节取值非0x00。2.对无线传感器终端节点本次上报的数据类型进行分析，如果不是传感器终端节点状态上报，则将应用帧数据包发送到APS层进行APS帧数据封装；如果是传感器终端节点状态上报，则查询该节点上一应用帧数据类型是否为传感器终端节点状态上报。3.如果该节点上一应用帧数据类型是传感器终端节点状态上报，则将该应用帧数据包直接发送给NWK层进行NWK帧数据封装；如果该节点上一应用帧数据类型不是传感器终端节点状态上报，则将应用帧数据包发送给APS层进行APS帧数据封装。4.APS帧数据封装规则不变，根据上述第2、3条分析结果决定NWK帧数据封装规则：如果为连续上报终端节点状态，则在NWK帧数据封装中不改变NWK帧序列号；如果不是连续上报终端节点状态，则在NWK帧数据封装中对NWK帧序列号加1。5.ZigBee无线传感器终端节点以及协调器的MAC层及PHY层帧数据封装及解析方法不变。6.ZigBee协调器中，在NWK数据帧解析中，当接收到同一无线传感器终端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于报送数据特点的ZigBee数据封装解析方法，其特征在于，包括以下步骤：a.无线传感器终端节点发送数据的封装处理流程,包括步骤a1‑a2：a1.首先进行应用帧数据封装，在封装中保存本次封装的数据类型；a2.在进入APS数据帧数据封装之前，先分析应用帧数据类型，如果根据应用帧数据类型判断结果为连续上报传感器状态，则不进行APS帧数据封装，直接进行NWK帧数据封装，且在NWK帧数据封装中保持NWK帧序列号不变；如果不是连续上报传感器状态，则进行APS数据帧封装；b.ZigBee协调器对接收数据的解析处理流程，包括步骤b1‑b2：b1.对接收数据进行PHY帧解析和MAC帧解析后，提交给NWK层进行NWK帧解析；b2.在进行NWK帧数据解析时，首先分析其NWK帧序列号是否变化，如果NWK帧序列号没有变化，则将其NWK帧载荷直接发送给应用层进行应用帧解析；如果NWK帧序列号有变化，则该NWK帧载荷数据发APS层进行APS帧数据解析，然后再发送给应用层进行应用帧解析。

【技术特征摘要】
1.一种基于报送数据特点的ZigBee数据封装解析方法，其特征在于，包括以下步骤：a.无线传感器终端节点发送数据的封装处理流程,包括步骤a1-a2：a1.首先进行应用帧数据封装，在封装中保存本次封装的数据类型；a2.在进入APS数据帧数据封装之前，先分析应用帧数据类型，如果根据应用帧数据类型判断结果为连续上报传感器状态，则不进行APS帧数据封装，直接进行NWK帧数据封装，且在NWK帧数据封装中保持NWK帧序列号不变；如果不是连续上报传感器状态，则进行APS数据帧封装；b.ZigBee协调器对接收数据的解析处理流程，包括步骤b1-b2：b1.对接收数据进行PHY帧解析和MAC帧解析后，提交给NWK层进行NWK帧解析；b2.在进行NWK帧数据解析时，首先分析其NWK帧序列号是否变化，如果NWK帧序列号没有变化，则将其NWK帧载荷直接发送给应用层进行应用帧解析；如果NWK帧序列号有变化，则该NWK帧载荷数据发APS层进行APS帧数据解析，然后再发送给应用层进行应用帧解析。2.如权利要求1所述的一种基于报送数据特点的ZigBee数据封装解析方法，其特征在于，步骤a1中，所述保存本次封装的数据类型，具体包括：若数据类型为终端节点状态上报，则将应用帧中的“数据/命令类型”字节取值0x00，若数据类型为其它情况，则将应用帧中的“...

【专利技术属性】
技术研发人员：周刚，宋良平，陈修强，
申请(专利权)人：四川长虹电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51