本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種快速組網(wǎng)方法，可應(yīng)用于各種采用csma機(jī)制進(jìn)行組網(wǎng)并屬于星型拓?fù)涞木钟蚓W(wǎng)和接入網(wǎng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在星型網(wǎng)絡(luò)中，由一個中心節(jié)點和多個從屬節(jié)點構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)。在中心節(jié)點的控制下，多個從屬節(jié)點要求入網(wǎng)，中心節(jié)點通常指定一個包含若干時隙的接入時段，供從屬節(jié)點隨機(jī)競爭接入并發(fā)送入網(wǎng)請求報文。在已有的組網(wǎng)方案中，從屬節(jié)點通常采用二進(jìn)制指數(shù)退避的方式競爭入網(wǎng)。

在二進(jìn)制指數(shù)退避方式中，從屬節(jié)點每次參與競爭時，從退避窗口[0,cw-1]中隨機(jī)選擇一個值作為退避時隙數(shù)，當(dāng)退避完成時向中心節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)請求報文。其中cw根據(jù)已發(fā)生碰撞的次數(shù)k、最小退避指數(shù)kmin和最大退避指數(shù)kmax取值，當(dāng)k≤kmin時，當(dāng)kmin＜k＜kmax時，cw＝2^k；當(dāng)k≥kmax時，當(dāng)k大于最大沖突分解次數(shù)na時，該節(jié)點放棄競爭入網(wǎng)，na>kmax。其中kmin、kmax和na采用固定值，與當(dāng)前參與競爭接入的節(jié)點數(shù)無關(guān)。

在上述二進(jìn)制指數(shù)退避方式中，由于kmin取值固定且通常情況下kmin取值較小，在從屬節(jié)點數(shù)目較多的情況下，尤其是當(dāng)多個從屬節(jié)點同時上電或發(fā)生斷電等故障后重新上電時，大量從屬節(jié)點首次參與競爭時在退避窗口[0,cwmin-1]中隨機(jī)選擇一個值作為退避時隙數(shù)，此時會由于cwmin取值較小而導(dǎo)致多個節(jié)點的退避時隙數(shù)相同，從而引發(fā)大量沖突和重傳，直到cw開始增大，才能減小發(fā)生沖突的概率，此時大量的沖突和重傳可能導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)效率很低，甚至組網(wǎng)失敗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于中心節(jié)點控制的快速組網(wǎng)方法，以避免從屬節(jié)點在入網(wǎng)過程中產(chǎn)生沖突，從而提高整個網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟：

(1)中心節(jié)點將n個待入網(wǎng)節(jié)點所對應(yīng)的未響應(yīng)次數(shù)置為0，并用n個待入網(wǎng)節(jié)點組成待入網(wǎng)節(jié)點集合h，即h中的待入網(wǎng)節(jié)點數(shù)x＝n；

(2)中心節(jié)點將信道劃分為連續(xù)不重疊的信標(biāo)周期，每個信標(biāo)周期包括三個時段：

信標(biāo)時段，用于中心節(jié)點發(fā)送信標(biāo)幀；

接入時段，由若干接入時隙組成，用于中心節(jié)點和待入網(wǎng)節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)報文；

數(shù)據(jù)時段，用于其他用途的數(shù)據(jù)傳輸；

(3)中心節(jié)點在信標(biāo)周期開始時刻從h中選擇m個節(jié)點組成入網(wǎng)節(jié)點集合g，并指定g中m個待入網(wǎng)節(jié)點在接入時段內(nèi)發(fā)送入網(wǎng)請求報文前需等待的接入時隙數(shù)分別為：p1，p2,…,pi,…,pm，其中i＝1,2,…,m，p1≠p2≠…≠pi≠…≠pm，p1，p2,…,pi,…,pm≥0，0＜m≤x；

(4)中心節(jié)點在信標(biāo)時段以廣播的形式將信標(biāo)幀發(fā)送給h中的待入網(wǎng)節(jié)點，其中信標(biāo)幀包含了g中m個待入網(wǎng)節(jié)點的節(jié)點標(biāo)識及其對應(yīng)的需等待的接入時隙數(shù)；

(5)待入網(wǎng)節(jié)點收到信標(biāo)幀后，將自身節(jié)點標(biāo)識與信標(biāo)幀中指定的m個節(jié)點標(biāo)識進(jìn)行匹配：

若有相同的節(jié)點標(biāo)識，則將該節(jié)點的退避計數(shù)器設(shè)置為中心節(jié)點在信標(biāo)幀中為該節(jié)點指定的需等待的接入時隙數(shù)，執(zhí)行步驟(6)；

若沒有相同的節(jié)點標(biāo)識，則放棄在本信標(biāo)周期內(nèi)發(fā)送報文，并等待下一個信標(biāo)幀；

(6)待入網(wǎng)節(jié)點判斷退避計數(shù)器的大?。?/p>

如果退避計數(shù)器為0，則在接入時段中第一個接入時隙的開始時刻向中心節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)請求報文；

如果退避計數(shù)器不為0，則在接入時段中每個接入時隙的開始時刻偵聽信道狀態(tài)：

若信道狀態(tài)為忙，則停止退避，放棄在本信標(biāo)周期內(nèi)發(fā)送報文，并等待下一個信標(biāo)幀；

若信道狀態(tài)為空閑，則將退避計數(shù)器減1，當(dāng)退避計數(shù)器減為0時，在下一個接入時隙的開始時刻向中心節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)請求報文；

(7)中心節(jié)點在接入時段等待g中待入網(wǎng)節(jié)點的入網(wǎng)請求報文：

若在接入時段收到入網(wǎng)請求報文，則將對應(yīng)待入網(wǎng)節(jié)點標(biāo)記為入網(wǎng)；

若在接入時段沒有收到入網(wǎng)請求報文，則更新g中待入網(wǎng)節(jié)點的未響應(yīng)次數(shù)，并等待信標(biāo)周期結(jié)束；

(8)中心節(jié)點在信標(biāo)周期結(jié)束時刻，將g中未響應(yīng)次數(shù)超過最大值的節(jié)點及被標(biāo)記為入網(wǎng)的節(jié)點從h中移除，同時更新待入網(wǎng)節(jié)點集合h中的待入網(wǎng)節(jié)點數(shù)x；

(9)中心節(jié)點判斷h中是否還有待入網(wǎng)節(jié)點：若有，則重復(fù)步驟(3)到步驟(8)；若沒有，則結(jié)束快速組網(wǎng)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明充分利用中心節(jié)點所掌握的組網(wǎng)節(jié)點規(guī)模、組網(wǎng)名單等參數(shù)，由中心節(jié)點指定待入網(wǎng)節(jié)點接入信道的時機(jī)和順序，避免了組網(wǎng)過程中發(fā)生沖突，從而提高組網(wǎng)效率。

2、本發(fā)明依據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的待入網(wǎng)節(jié)點數(shù)動態(tài)調(diào)整待入網(wǎng)節(jié)點需等待的接入時隙數(shù)，使組網(wǎng)過程更加靈活可控。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖；

圖2是本發(fā)明中節(jié)點入網(wǎng)的第一實施例示意圖；

圖3時本發(fā)明中節(jié)點入網(wǎng)的第二實施例示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明利用中心節(jié)點所掌握的組網(wǎng)節(jié)點規(guī)模、組網(wǎng)節(jié)點名單等參數(shù)，由中心節(jié)點在組網(wǎng)時發(fā)布組網(wǎng)方案和組網(wǎng)參數(shù)，控制或指定各從屬節(jié)點接入信道的時機(jī)和順序，引導(dǎo)其有序接入。實際上，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，中心節(jié)點可以掌握組網(wǎng)節(jié)點規(guī)模、組網(wǎng)節(jié)點名單等參數(shù)，在斷電重啟后，中心節(jié)點也通常保存著斷電前的組網(wǎng)信息如節(jié)點數(shù)、節(jié)點硬件地址或節(jié)點邏輯標(biāo)識等信息，這些信息可以在組網(wǎng)或重新組網(wǎng)時使用，從而可大大提高組網(wǎng)效率。

實施例一，

參照圖1，本實例的實現(xiàn)步驟如下：

步驟1，中心節(jié)點組成待入網(wǎng)節(jié)點集合h。

中心節(jié)點將10個待入網(wǎng)節(jié)點所對應(yīng)的未響應(yīng)次數(shù)置為0，并用10個待入網(wǎng)節(jié)點組成待入網(wǎng)節(jié)點集合h，即h中的待入網(wǎng)節(jié)點數(shù)x＝10。

步驟2，中心節(jié)點規(guī)劃信道。

中心節(jié)點將信道劃分為連續(xù)不重疊的信標(biāo)周期，每個信標(biāo)周期包括信標(biāo)、接入和數(shù)據(jù)三個時段，其中：

信標(biāo)時段，用于中心節(jié)點發(fā)送信標(biāo)幀；

接入時段，由若干接入時隙組成，用于中心節(jié)點和待入網(wǎng)節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)報文；

數(shù)據(jù)時段，用于其他用途的數(shù)據(jù)傳輸。

步驟3，中心節(jié)點根據(jù)待入網(wǎng)節(jié)點集合h中的待入網(wǎng)節(jié)點數(shù)x組成入網(wǎng)節(jié)點集合g。

中心節(jié)點在信標(biāo)周期開始時刻判斷h中的待入網(wǎng)節(jié)點數(shù)x：

若x≥4，則從h中選擇4個節(jié)點組成入網(wǎng)節(jié)點集合g，并指定g中4個待入網(wǎng)節(jié)點在接入時段內(nèi)發(fā)送入網(wǎng)請求報文前需等待的接入時隙數(shù)分別為：0,1,2,3；

若x＝3，則將h中的3個節(jié)點組成入網(wǎng)節(jié)點集合g，并指定g中3個待入網(wǎng)節(jié)點在接入時段內(nèi)發(fā)送入網(wǎng)請求報文前需等待的接入時隙數(shù)分別為：0,1,2；

若x＝2，則將h中的2個節(jié)點組成入網(wǎng)節(jié)點集合g，并指定g中2個待入網(wǎng)節(jié)點在接入時段內(nèi)發(fā)送入網(wǎng)請求報文前需等待的接入時隙數(shù)分別為：0,1；

若x＝1，則將h中的1個節(jié)點組成入網(wǎng)節(jié)點集合g，并指定g中1個待入網(wǎng)節(jié)點在接入時段內(nèi)發(fā)送入網(wǎng)請求報文前需等待的接入時隙數(shù)為0。

步驟4，中心節(jié)點在信標(biāo)時段發(fā)送信標(biāo)幀。

中心節(jié)點在信標(biāo)時段以廣播的形式將信標(biāo)幀發(fā)送給h中的待入網(wǎng)節(jié)點，其中信標(biāo)幀包含了g中待入網(wǎng)節(jié)點的節(jié)點標(biāo)識及其對應(yīng)的需等待的接入時隙數(shù)。

步驟5，待入網(wǎng)節(jié)點匹配節(jié)點標(biāo)識。

待入網(wǎng)節(jié)點收到信標(biāo)幀后，將自身節(jié)點標(biāo)識與信標(biāo)幀中指定的節(jié)點標(biāo)識進(jìn)行匹配：

若有相同的節(jié)點標(biāo)識，則將該節(jié)點的退避計數(shù)器設(shè)置為中心節(jié)點在信標(biāo)幀中為該節(jié)點指定的需等待的接入時隙數(shù)，執(zhí)行步驟6；

若沒有相同的節(jié)點標(biāo)識，則放棄在本信標(biāo)周期內(nèi)發(fā)送報文，并等待下一個信標(biāo)幀。

步驟6，待入網(wǎng)節(jié)點根據(jù)退避計數(shù)器是否為0發(fā)送入網(wǎng)請求報文。

參照圖2，本步驟的具體實現(xiàn)如下：

待入網(wǎng)節(jié)點判斷退避計數(shù)器的大?。?/p>

如果退避計數(shù)器為0，則在接入時段中第一個接入時隙的開始時刻向中心節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)請求報文；

如果退避計數(shù)器不為0，則在接入時段中每個接入時隙的開始時刻偵聽信道狀態(tài)：

若信道狀態(tài)為忙，則停止退避，放棄在本信標(biāo)周期內(nèi)發(fā)送報文，并等待下一個信標(biāo)幀；

若信道狀態(tài)為空閑，則將退避計數(shù)器減1，當(dāng)退避計數(shù)器減為0時，在下一個接入時隙的開始時刻向中心節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)請求報文。

步驟7，中心節(jié)點根據(jù)是否收到入網(wǎng)請求報文發(fā)送入網(wǎng)請求響應(yīng)報文。

中心節(jié)點在接入時段等待入網(wǎng)節(jié)點集合g中待入網(wǎng)節(jié)點的入網(wǎng)請求報文的收到：

若在接入時段收到入網(wǎng)請求報文，則將對應(yīng)待入網(wǎng)節(jié)點標(biāo)記為入網(wǎng)；

若在接入時段沒有收到入網(wǎng)請求報文，則將g中每個節(jié)點的未響應(yīng)次數(shù)加1，并等待信標(biāo)周期結(jié)束。

步驟8，中心節(jié)點更新待入網(wǎng)節(jié)點集合h。

中心節(jié)點在信標(biāo)周期結(jié)束時刻，將g中未響應(yīng)次數(shù)超過最大值的節(jié)點及被標(biāo)記為入網(wǎng)的節(jié)點從h中移除，同時更新待入網(wǎng)節(jié)點集合h中的待入網(wǎng)節(jié)點數(shù)x。

步驟9，中心節(jié)點做出是否結(jié)束快速組網(wǎng)的判斷。

中心節(jié)點判斷待入網(wǎng)節(jié)點集合h中的待入網(wǎng)節(jié)點數(shù)x是否為0：若不為0，則重復(fù)步驟3到步驟8；若為0，則結(jié)束快速組網(wǎng)。

實施例二

參照圖1，本實例的實現(xiàn)步驟如下：

步驟一，中心節(jié)點組成待入網(wǎng)節(jié)點集合h。

中心節(jié)點將8個待入網(wǎng)節(jié)點所對應(yīng)的未響應(yīng)次數(shù)置為0，并用8個待入網(wǎng)節(jié)點組成待入網(wǎng)節(jié)點集合h，即h中的待入網(wǎng)節(jié)點數(shù)x＝8。

步驟二，中心節(jié)點規(guī)劃信道。

中心節(jié)點將信道劃分為連續(xù)不重疊的信標(biāo)周期，每個信標(biāo)周期包括信標(biāo)、接入和數(shù)據(jù)三個時段，其中：

信標(biāo)時段，用于中心節(jié)點發(fā)送信標(biāo)幀；

接入時段，由若干接入時隙組成，用于中心節(jié)點和待入網(wǎng)節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)報文；

數(shù)據(jù)時段，用于其他用途的數(shù)據(jù)傳輸。

步驟三，中心節(jié)點組成入網(wǎng)節(jié)點集合g。

中心節(jié)點在信標(biāo)周期從h中選擇1個節(jié)點組成入網(wǎng)節(jié)點集合g，并指定g中1個待入網(wǎng)節(jié)點在接入時段內(nèi)發(fā)送入網(wǎng)請求報文前需等待的接入時隙數(shù)為0。

步驟四，中心節(jié)點在信標(biāo)時段發(fā)送信標(biāo)幀。

中心節(jié)點在信標(biāo)時段以廣播的形式將信標(biāo)幀發(fā)送給h中的待入網(wǎng)節(jié)點，其中信標(biāo)幀包含了g中待入網(wǎng)節(jié)點的節(jié)點標(biāo)識及其對應(yīng)的需等待的接入時隙數(shù)。

步驟五，待入網(wǎng)節(jié)點匹配節(jié)點標(biāo)識。

參照圖3，本步驟的具體實現(xiàn)如下：

待入網(wǎng)節(jié)點收到信標(biāo)幀后，將自身節(jié)點標(biāo)識與信標(biāo)幀中指定的節(jié)點標(biāo)識進(jìn)行匹配：

若節(jié)點標(biāo)識相同，則將該節(jié)點的退避計數(shù)器設(shè)置為中心節(jié)點在信標(biāo)幀中為該節(jié)點指定的需等待的接入時隙數(shù)，即設(shè)置退避計數(shù)器為0，并在接入時段中第一個接入時隙的開始時刻向中心節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)請求報文；

若節(jié)點標(biāo)識不相同，則放棄在本信標(biāo)周期內(nèi)發(fā)送報文，并等待下一個信標(biāo)幀。

步驟六，中心節(jié)點根據(jù)是否收到入網(wǎng)請求報文發(fā)送入網(wǎng)請求響應(yīng)報文。

中心節(jié)點在接入時段等待入網(wǎng)節(jié)點集合g中待入網(wǎng)節(jié)點的入網(wǎng)請求報文的收到：

若在接入時段收到入網(wǎng)請求報文，則將對應(yīng)待入網(wǎng)節(jié)點標(biāo)記為入網(wǎng)；

若在接入時段沒有收到入網(wǎng)請求報文，則將g中待入網(wǎng)節(jié)點的未響應(yīng)次數(shù)加1，并等待信標(biāo)周期結(jié)束。

步驟七，中心節(jié)點更新待入網(wǎng)節(jié)點集合h。

中心節(jié)點在信標(biāo)周期結(jié)束時刻，將g中未響應(yīng)次數(shù)超過最大值的節(jié)點及被標(biāo)記為入網(wǎng)的節(jié)點從h中移除，同時更新待入網(wǎng)節(jié)點集合h中的待入網(wǎng)節(jié)點數(shù)x。

步驟八，中心節(jié)點做出是否結(jié)束快速組網(wǎng)的判斷。

中心節(jié)點判斷待入網(wǎng)節(jié)點集合h中的待入網(wǎng)節(jié)點數(shù)x是否為0：若不為0，則重復(fù)步驟三到步驟七；若為0，則結(jié)束快速組網(wǎng)。