基于ZigBee的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )研究

3 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)機制
3．1 建立一個(gè)新網(wǎng)絡(luò )并將設備與網(wǎng)絡(luò )連接
新的網(wǎng)絡(luò )首先由協(xié)調器設備建立，啟動(dòng)時(shí)，協(xié)調器搜索附近其他協(xié)調器，如果沒(méi)有發(fā)現協(xié)調器，它就通過(guò)發(fā)送NLME-NETWORK-FORMATIO-N．request原語(yǔ)啟動(dòng)一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò )建立過(guò)程。當建立網(wǎng)絡(luò )過(guò)程開(kāi)始后，協(xié)調器網(wǎng)絡(luò )層將首先請求MAC層對協(xié)議所規定的信道，或由物理層所默認的有效信道進(jìn)行能量檢測掃描，設備網(wǎng)絡(luò )層發(fā)送掃描類(lèi)型參數設置為能量檢測掃描的MLME_SCAN．request原語(yǔ)到MAC層進(jìn)行信道能量檢測掃描。掃描結果通過(guò)MLME_SCAN．confirm原語(yǔ)返回。當網(wǎng)絡(luò )層管理實(shí)體收到成功的能量檢測掃描結果后，將以遞增的方式對所測量的能量值進(jìn)行信道排序，并且拋棄那些能量值超出了可允許能量水平的信道，選擇可允許能量水平的信道有待處理。此后網(wǎng)絡(luò )層管理實(shí)體發(fā)送MLME_SCA-N．request原語(yǔ)執行主動(dòng)掃描，搜索所有的ZigBee設備。為了決定用于建立一個(gè)新網(wǎng)絡(luò )的最佳通道，網(wǎng)絡(luò )層管理實(shí)體將檢查PAN描述符確保所給定的個(gè)域網(wǎng)標識符不會(huì )與所選擇的信道的現有標識符參數產(chǎn)生沖突，如果沖突那么可能從給定的信道中選擇另外一個(gè)信道。如果找到了適當的通道，則將為這個(gè)新網(wǎng)絡(luò )選擇一個(gè)PAN標識符。一旦選定了PAN標識符，將選擇一個(gè)等于0x0000的16位網(wǎng)絡(luò )地址，并且設置MAC層的地址P-IB屬性，將其設置為該值。分配地址后，將通過(guò)MAC層發(fā)出MLME_START．request原語(yǔ)開(kāi)始運行新的個(gè)域網(wǎng)，NLME-NETWORK-FORMATION．conf-irm原語(yǔ)返回網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)形成的確認。
通過(guò)NLME_PERMIT_JOINING．request原語(yǔ)允許其他設備與網(wǎng)絡(luò )連接，該原語(yǔ)允許ZigBee協(xié)調器或路由器上層設定其MAC層連接允許標志，在一定期間內允許其他設備同網(wǎng)絡(luò )連接。僅僅只有ZigBee協(xié)調器或路由器才能企圖允許設備與網(wǎng)絡(luò )連接，如果終端節點(diǎn)設備的網(wǎng)絡(luò )層管理實(shí)體收到該原語(yǔ)時(shí)，則返回狀態(tài)為INVALID-REQUEST的NLME_PERMIT_JOIN-ING．confirm原語(yǔ)。NLME_PERMIT_JOINING．re-quest原語(yǔ)激發(fā)網(wǎng)絡(luò )層向MAC層發(fā)送MLME_SET．request原語(yǔ)完成MAC層若干屬性設置，MAC層通過(guò)MLME_SET．confirm返回結果，網(wǎng)絡(luò )層通過(guò)NLME_PERMIT_JOINING. confirm返回設置結果，允許設備同網(wǎng)絡(luò )連接。
3．2 子設備連接網(wǎng)絡(luò )
當網(wǎng)絡(luò )建立并允許新設備接入時(shí)，子設備可以通過(guò)兩種方式加入網(wǎng)絡(luò )：
(1)利用MAC子層關(guān)聯(lián)接入程序加入網(wǎng)絡(luò )；
(2)通過(guò)應用層預先指派的父設備直接加入網(wǎng)絡(luò )。
在這兩種方式的基礎上，協(xié)議定義了四種接入方法：關(guān)聯(lián)接入、利用網(wǎng)絡(luò )層再接入命令再接入網(wǎng)絡(luò )、網(wǎng)絡(luò )直接接入和以孤點(diǎn)方式連接或重新連接網(wǎng)絡(luò )。
關(guān)聯(lián)接入是新設備接入ZigBee網(wǎng)絡(luò )的主要途徑。關(guān)聯(lián)接入過(guò)程中，請求入網(wǎng)的子設備首先由應用層向底層發(fā)出NLME_NETWORK_DISCOVER-Y．request原語(yǔ)在網(wǎng)絡(luò )通信發(fā)起網(wǎng)絡(luò )發(fā)現操作，在預先設定的一個(gè)或多個(gè)信道上通過(guò)主動(dòng)掃描和被動(dòng)掃描搜索鄰居網(wǎng)絡(luò )的信息。一旦完成主被動(dòng)掃描，底層通過(guò)NLME_NET-WORK_DISCOVERY．confirm原語(yǔ)將鄰居信息返回給應用層。應用層也可以選擇重新執行網(wǎng)絡(luò )發(fā)現命令，以便發(fā)現更多的網(wǎng)絡(luò )。
如果不重新執行發(fā)現任務(wù)，將從發(fā)現的網(wǎng)絡(luò )中選擇一個(gè)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行連接，即通過(guò)發(fā)送NLME_JOIN．request原語(yǔ)以直接或聯(lián)合方式請求連接網(wǎng)絡(luò )，沒(méi)有連接的設備會(huì )在鄰居表中選擇一個(gè)適當的父設備請求連接。父設備在收到關(guān)聯(lián)接入請求后，首先在其鄰居表中查找子設備的64位IEEE地址是否已經(jīng)存在，若存在，則把對應的16位短地址分配給子設備，若不存在，則分配一個(gè)新的16為短地址給子設備，然后將該地址通過(guò)關(guān)聯(lián)接入應答原語(yǔ)NLME_JOIN．confirm發(fā)送給子設備，同時(shí)更新其鄰居表和路由表。子設備收到關(guān)聯(lián)接入確認后，更新自己的16位短地址和鄰居表，完成關(guān)聯(lián)接入過(guò)程。