[发明专利]一种基于ZigBee网络的服务质量优化方法及系统

权利要求书

1.一种基于ZigBee网络的服务质量优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：对ZigBee网络的每个节点设置多种信道接入类别以及每种信道接入类别对应的发送队列，其中不同信道接入类别之间预设有优先级顺序；

步骤2：根据预先设定的划分机制对数据的服务质量进行类别划分，并根据数据的服务质量将不同类别的数据分别映射到不同信道接入类别对应的发送队列中；

步骤3：根据不同信道接入类别对应的优先级计算每一种预设信道接入类别对应的接入参数；

步骤4：每个节点侦听信道状态，在信道空闲时根据所述接入参数和每种信道接入类别对应的优先级接入信道，并发送所述发送队列中不同服务质量的数据；

步骤5：实时检测信道是否发生冲突，并在发生冲突时触发冲突避免机制；

所述冲突避免机制具体为：

发生外部冲突时，则利用如下公式计算新退避时间BO，并在侦听到信道处于空闲状态时根据新退避时间BO再次进入退避状态，并在退避状态结束时再次发送；

BO＝Random()*(WF[AC]*New_BW[AC]-1)*aBaseSloTDuraTion

New_BW[AC]＝WF[AC]*Old_BW[AC]

其中，Random()表示一个(0，1)平均分配的伪随机函数，WF[AC]为不同信道接入类别对应的加权因子，New_BW[AC]为新退避窗口值，Old_BW[AC]为原退避窗口值，aBaseSloTDuraTion为IEEE802.15.4规定的时隙长度。

2.根据权利要求1所述的基于ZigBee网络的服务质量优化方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：

将ZigBee网络的每个节点设置为四种信道接入类别：默认流AC3、尽力而为流AC2、状态流AC1和控制流AC0，且所述信道接入类别的优先级从低到高依次为：默认流AC3、尽力而为流AC2、状态流AC1和控制流AC0。

3.根据权利要求1所述的基于ZigBee网络的服务质量优化方法，其特征在于，所述接入参数包括仲裁帧间隙AIFS和退避时间BO；

不同信道接入类别对应的所述仲裁帧间隙AIFS[AC]的计算公式如下：

AIFS[AC]＝AIFSN[AC]*aBaseSloTDuraTion+SIFS

其中，AIFSN[AC]为ZigBee网络的每个节点中不同信道接入类别侦听信道空闲的时隙数，aBaseSloTDuraTion为IEEE802.15.4规定的时隙长度，SIFS为短帧间隔；

所述退避时间BO的计算公式如下：

BO＝Random(1,BW[AC]+1)*aBaseSloTDuraTion

其中，BW[AC]为不同信道接入类别对应的退避窗口值，其值处于对应信道接入类别的预设退避窗口最小值aBWmin[AC]与预设退避窗口最大值aBWmax[AC]之间，Random(1,BW[AC]+1)为[1,BW+1]之间的一个服从均匀分布的随机整数值。

4.根据权利要求1所述的基于ZigBee网络的服务质量优化方法，其特征在于，所述检测信道是否发生冲突具体包括：

当某一节点退避过程结束时，该节点内不同信道接入类型对应的退避计时器同时减为零，则该节点发生内部冲突；

当不同节点间发送数据后，在设定的时间内没有收到确认帧，则不同节点间发生外部冲突。

5.根据权利要求3所述的基于ZigBee网络的服务质量优化方法，其特征在于，所述冲突避免机制还具体为：

发生内部冲突时，优先级高的信道接入类别对应的数据接入信道，优先级低的信道接入类别对应的数据挂起，并在侦听到下一次信道空闲后按照所述退避时间BO再次进入退避状态，并在退避状态结束时再次发送。