CN101772135B - 一种网络通信方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种网络通信方法、装置和系统，所述方法包括：通过第一信道接收协调器发送的信标帧，所述信标帧包含当前周期内需要与所述协调器进行通信的设备的信息；根据所述信标帧包含的当前周期内需要与所述协调器进行通信的设备的信息或自身的通信需求，判断是否需要在当前周期内与所述协调器进行通信；当需要在当前周期内与所述协调器进行通信时，保留在所述第一信道，与所述协调器进行通信；当不需要在当前周期内与所述协调器进行通信时，切换到第二信道。通过应用本发明实施例所提出的技术方案，保证了协调器通信的优先处理，达到了提高协调器的通信效率，增强网络的整体通信性能的效果。

Description

一种网络通信方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种网络通信方法、装置和系统。

背景技术

无线传感器网络是一项日益更新的通信技术。网络设备是大量的廉价小型传感器设备和功能较为强大的协调器组成，网络间的数据交换主要通过无线通信方式完成。在无线通信技术中，竞争接入是一种普遍使用的设备间通信方式。各个设备在需要通信的时候，通过预先设定的机制进行竞争获得信道进行数据传输。如果通过竞争没有获得通信机会的设备需要进行退避一段随机时间，再次通过竞争行为获得通信的机会。

网络中的通信业务主要包括两方面：设备间的通信、设备与协调器之间的通信。在此阶段无论是设备与设备间的通信还是设备与协调器之间的通信都是平等的进行的。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

各个设备在通信时需要同网络中其他需要通信的各个设备同时竞争来获得通信的机会，这种机制无法分辨通信业务的重要性，降低了协调器获得信道的概率，并进一步降低协调器与设备通信业务量。

发明内容

本发明实施例提供了一种网络通信方法、装置和系统，在信道竞争访问时段阶段通过业务分类，实现了双信道同时通信，保证了协调器通信的优先处理。

本发明实施例提出一种网络通信方法，包括：

通过第一信道接收协调器发送的信标帧，所述信标帧包含当前周期内需要与所述协调器进行通信的设备的信息；

根据所述信标帧包含的当前周期内需要与所述协调器进行通信的设备的信息或自身的通信需求，判断是否需要在当前周期内与所述协调器进行通信；

当需要在当前周期内与所述协调器进行通信时，保留在所述第一信道，与所述协调器进行通信；当不需要在当前周期内与所述协调器进行通信时，切换到第二信道。

本发明实施例还提出一种网络通信方法，包括：

通过第一信道向自身覆盖范围内的所有设备发送信标帧，所述信标帧包含当前周期内需要与自身进行通信的设备的信息；

与保留于所述第一信道的设备进行通信。

本发明实施例还提出一种网络设备，包括：

接收模块，用于通过第一信道接收协调器发送的信标帧，所述信标帧包含当前周期内需要与所述协调器进行通信的设备的信息；

判断模块，用于根据所述接收模块所接收的信标帧包含的当前周期内需要与所述协调器进行通信的设备的信息或自身的通信需求，判断所述网络设备是否需要在当前周期内与所述协调器进行通信；

控制模块，用于当所述判断模块判断所述网络设备需要在当前周期内与所述协调器进行通信时，将所述网络设备保留在所述第一信道，与所述协调器进行通信；当所述判断模块判断所述网络设备不需要在当前周期内与所述协调器进行通信时，将所述网络设备切换到第二信道。

本发明实施例还提出一种协调器，包括：

发送模块，用于通过第一信道向所述协调器覆盖范围内的所有设备发送信标帧，所述信标帧包含当前周期内需要与所述协调器进行通信的设备的信息；

通信模块，用于与保留于所述第一信道的网络设备进行通信。

本发明实施例还提出一种网络通信系统，包括协调器和至少一个网络设备：

所述协调器，用于通过第一信道向所述协调器覆盖范围内的所有设备发送信标帧，所述信标帧包含当前周期内需要与所述协调器进行通信的设备的信息，并与保留于所述第一信道的网络设备进行通信；

所述网络设备，用于通过第一信道接收所述协调器发送的所述信标帧，并根据所述信标帧中的信息或自身的通信需求，判断所述网络设备是否需要在当前周期内与所述协调器进行通信，当所述网络设备需要在当前周期内与所述协调器进行通信时，将所述网络设备保留在所述第一信道，与所述协调器进行通信；当所述网络设备不需要在当前周期内与所述协调器进行通信时，将所述网络设备切换到第二信道。

本发明实施例的技术方案具有以下优点，因为采用了根据业务分类进行双通道通信的技术方案，从而，在保证协调器通信的优先处理的同时，避免了单通道上业务过多所导致的干扰，达到了提高协调器的通信效率，保证网络中枢通信的畅通，增强网络的整体通信性能的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中的一种网络通信方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二中的一种网络通信方法的流程示意图；

图3为本发明实施例三中的一种网络通信系统的结构示意图；

图4为本发明实施例四中的一种网络通信方法的流程示意图；

图5为本发明实施例四中的在信道竞争访问时段进行双通道通信的通信模式示意图；

图6为本发明实施例四中的竞争阶段的双信道通信的示意图；

图7为本发明实施例五中的在信道竞争访问时段和信道无竞争时段进行双通道通信的通信模式示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一提供了一种网络通信方法，其流程示意图如图1所示，包括以下步骤：

步骤S101、网络设备通过第一信道接收协调器发送的信标帧，该信标帧包含当前周期内需要与协调器进行通信的设备的信息。

其中，信标帧具体为协调器通过第一信道向协调器覆盖范围内的所有设备发送的信标帧。

进一步的，本步骤中的信标帧包含当前周期内需要与协调器进行通信的设备的信息，具体为：

信标帧的等待地址选项中包含了协调器在当前周期内需要通信的设备地址序列。

步骤S102、网络设备根据该信标帧包含的当前周期内需要与协调器进行通信的设备的信息或自身的通信需求，判断该网络设备是否需要在当前周期内与协调器进行通信。

即查询信标帧所包含的设备地址序列中是否包含本网络设备的信息或自身是否有主动与协调器通信的需求。

当该网络设备需要在当前周期内与协调器进行通信时，转入步骤S103；

当该网络设备不需要在当前周期内与协调器进行通信时，转入步骤S104。

步骤S103、网络设备保留在第一信道，与协调器进行通信。

进一步的，在完成与协调器的通信之后，该网络设备由第一信道切换到第二信道。

步骤S104、网络设备切换到第二信道。

其中，第二信道具体通过以下方式建立：

协调器对当前可建立的除第一信道外的所有信道进行扫描；

协调器根据扫描结果，选择除第一信道外的所有信道中信道质量最好的信道作为第二信道。

并且，在网络设备切换到第二信道之后，当该网络设备需要与其他设备进行设备间通信时，本方法还进一步包括：

网络设备对第二信道进行空闲评估；

当确认第二信道空闲时，该网络设备通过第二信道发送通信请求；

当通信请求的目标设备位于第二信道时，接收目标设备返回的确认信息，实现与目标设备的通信。

当通信请求的目标设备当前没有位于第二信道时，在预设的响应时间到达且未收到目标设备返回的确认信息，该网络设备再次通过第二信道发送通信请求。

再进一步的需要指出的是，在网络设备切换到第二信道后，本方法还包括：

当前周期的信道竞争访问时段结束后，该网络设备由第二信道切换回第一信道；或，

当前周期的信道无竞争时段结束后，该网络设备由第二信道切换回第一信道。

本发明实施例的技术方案具有以下优点，因为采用了根据业务分类进行双通道通信的技术方案，从而，在保证协调器通信的优先处理的同时，避免了单通道上业务过多所导致的干扰，达到了提高协调器的通信效率，保证网络中枢通信的畅通，增强网络的整体通信性能的效果。

本发明实施例二提供了一种网络通信方法，其流程示意图如图2所示，包括以下步骤：

步骤S201、协调器通过第一信道向自身覆盖范围内的所有设备发送信标帧，该信标帧包含当前周期内需要与自身进行通信的设备的信息。

本步骤中的信标帧包含当前周期内需要与协调器进行通信的设备的信息，具体为：

信标帧的等待地址选项中包含了协调器在当前周期内需要通信的设备地址序列。

步骤S202、协调器与保留于第一信道的设备进行通信。

协调器覆盖范围内的所有设备接收到协调器发送的信标帧后，获取当前周期内需要与协调器进行通信的设备的信息，并结合设备自身的通信需求，判断是否需要在当前周期内与协调器进行通信。如果设备需要在当前周期内与协调器进行通信，则保留于第一通道，协调器与保留于第一通道的设备进行通信。

进一步的需要指出的是，通过第一信道向自身覆盖范围内的所有设备发送信标帧之后，本方法还包括：

协调器对当前可建立的除第一信道外的所有信道进行扫描；

协调器根据扫描结果，选择除第一信道外的所有信道中信道质量最好的信道作为第二信道。

在信标帧结束后，网络中开通另一个不同频率的信道作为第二信道。无线传感器网络在2.4GHz频段可以拥有16个不同频段信道，所以在网内可以同时使用多个不同频段的信道同时通信，并且相互之间不产生干扰。第二信道的选择可以由协调器对16个信道进行扫描探测各个信道的状况后，选取其中通信质量最好的信道承担。如果设备不需要与协调器进行通信，则切换到第二通道。

本发明实施例的技术方案具有以下优点，因为采用了根据业务分类进行双通道通信的技术方案，保证了协调器通信的优先处理，达到了提高协调器的通信效率，增强网络的整体通信性能的效果。

基于上述本发明实施例一和本发明实施例二所提出的技术方案，本发明实施例三提出了一种网络通信系统，其结构示意图如图3所示，包括协调器1和至少一个网络设备2，具体说明如下：

协调器1，用于通过第一信道向协调器1覆盖范围内的所有网络设备2发送信标帧，信标帧包含当前周期内需要与协调器1进行通信的设备的信息，并与保留于第一信道的网络设备2进行通信。

该协调器1进一步包括：

发送模块11，用于通过第一信道向协调器1覆盖范围内的所有网络设备2发送信标帧，信标帧包含当前周期内需要与协调器进行通信的设备的信息；

通信模块12，用于与保留于第一信道的网络设备2进行通信，根据发送模块11所发送的信息，网络设备2需要在当前周期与协调器1进行通信。

进一步的，协调器1还包括：

扫描模块13，用于对当前可建立的除第一信道外的所有信道进行扫描；

第二信道建立模块14，用于根据扫描模块13的扫描结果，选择除第一信道外的所有信道中信道质量最好的信道作为第二信道。

网络设备2，用于通过第一信道接收协调器1发送的信标帧，并根据信标帧中的信息或自身的通信需求，判断网络设备2是否需要在当前周期内与协调器1进行通信，当网络设备2需要在当前周期内与协调器1进行通信时，将网络设备2保留在第一信道，与协调器1进行通信；当网络设备2不需要在当前周期内与协调器1进行通信时，将网络设备2切换到第二信道，

该网络设备2进一步包括：

接收模块21，用于接收第一信道接收协调器1发送的信标帧，信标帧包含当前周期内需要与协调器1进行通信的设备的信息；

判断模块22，用于根据接收模块21所接收的信标帧包含的当前周期内需要与协调器1进行通信的设备的信息或自身的通信需求，判断网络设备2是否需要在当前周期内与协调器1进行通信；

控制模块23，用于当判断模块22判断网络设备2需要在当前周期内与协调器1进行通信时，将网络设备2保留在第一信道，与协调器1进行通信；当判断模块22判断网络设备2不需要在当前周期内与协调器1进行通信时，将网络设备2切换到第二信道。

进一步的，控制模块23，还用于在网络设备2完成与协调器1的通信之后，将网络设备2由第一信道切换到第二信道。

另一方面，控制模块23在网络设备切换到第二信道后，还用于：

当前周期的信道竞争访问时段(Contention Access Period，以下简称：CAP)结束后，将网络设备由第二信道切换回第一信道；或，

当前周期的信道无竞争时段(Contention Free Period，以下简称：CFP)结束后，将网络设备由第二信道切换回第一信道。

再进一步的，网络设备2还包括：

设备通信模块24，用于在网络设备2切换到第二信道之后，与其他设备进行设备间通信。

该设备通信模块24具体包括：

评估子模块241，用于对第二信道进行空闲评估；

请求子模块242，用于当评估子模块241确认第二信道空闲时，通过第二信道发送通信请求；

接收子模块243，用于接收目标设备返回的确认信息，实现与目标设备的通信。

该设备通信模块24还包括：

定时器244，用于设置接收目标设备的确认消息的响应时间；

请求子模块245，还用于在定时器244所预设的响应时间到达且接收子模块243未收到目标设备返回的确认信息后，再次通过第二信道发送通信请求。

进一步的，协调器1还用于对当前可建立的除第一信道外的所有信道进行扫描，并选择其中信道质量最好的信道作为第二信道。

上述模块可以分布于一个装置，也可以分布于多个装置。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

本发明实施例的技术方案具有以下优点，因为采用了根据业务分类进行双通道通信的装置和系统，从而，在保证协调器通信的优先处理的同时，避免了单通道上业务过多所导致的干扰，达到了提高协调器的通信效率，保证网络中枢通信的畅通，增强网络的整体通信性能的效果。

进一步的，基于本发明前述实施例所提出的技术方案，本发明实施例四至实施例六结合具体的实施场景，对上述的网络通信方法进行进一步的详细说明。

无线传感器网络可以采用非信标使能网络和信标使能网络。

在信标使能网络中，选用以超帧为周期组织无线传感器网络内设备间的通信。所支持的超帧结构由信标时段、CAP、CFP和非活跃期组成，其具体格式是由规定超帧的协调器来定义。其中信标时段、信道竞争访问时段和信道无竞争时段组成了超帧的活跃期。每个超帧周期都以网络协调器发出信标帧开始，在信标帧中包含了该超帧周期持续的时间、超帧的整体结构、每阶段时间的安排以及各个设备的时间同步等信息。网络中的设备在接收到信标帧后，根据其中的信息完成网络同步以及明确本设备在这个超帧周期内是否承担数据通信任务。

在信道竞争访问时段由于CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Avoidance，载波侦听多路访问/冲突检测)算法的限制，网络中的设备只能在同一个信道中进行通信。从而该时段的网络吞吐量受到限制。同时没有对设备之间的业务进行细化分类，导致设备间重要信息不能及时传输。因此有必要再建立一个不同频率的信道，通过对网络中的通信业务进行分类，让不同的业务在不同的信道上传输，从而减少设备在信道竞争访问时段可能产生的冲突，增加设备间的通信概率，并且增加整个网络的通信吞吐量，使之适应复杂的无线传感器网络环境。

在无线传感器网络中存在一个或多个协调器，每个协调器会管理一定区域内的设备。对于协调器来说，覆盖的区域内的设备可以和它进行数据交换，同样该区域内的设备也可以相互进行数据交换。本发明实施例所阐述的方法是在一个协调器覆盖区域内的局部网络中实施的。

设备采用竞争接入方式进行通信的时候，可以根据网内通信业务的关联方对整体业务进行分类，主要是根据通信业务是否与网络协调器相关条件将业务分为两类：

第一类是协调器与设备之间的通信(包括协调器的上行通信与下行通信)。

第二类是除协调器以外一跳以内的所有设备间的相互通信。无线传感器网络中的通信业务经过分类后，需要两个不同的信道同时来完成这些业务。

基于上述的业务分类，本发明实施例四提出了一种在信标使能网络中通过双信道进行信道竞争访问时段网络通信的方法，具体说明如下：

信标使能网络一般采用超帧结构进行通信。在每个超帧周期的信标帧结束后，传感器网络进入信道竞争访问时段，协调器与设备需要相互进行竞争以获得通信的机会。本发明实施例根据业务分类的标准，将承担第一类通信业务(与协调器相关的业务)的设备保留在原有的信道上进行通信。同时设立一个不同频段的信道，将与第一类通信业务无关的设备全部切换到新开设的信道上，让这些设备可以有机会完成第二类通信业务。由此，整个无线传感网在超帧周期的信道竞争访问时段是在两个信道上同步进行。

整个超帧结构中信道竞争访问时段是动态的，由信道非竞争访问时段的大小决定，但是信道竞争访问时段的长度不会小于在标准中参数(aMinCAPLength)所规定的值。

具体的，本发明实施例四所提出的网络通信方法的流程示意图，如图4所示，其中，具体包括以下步骤：

步骤S301、协调器向覆盖范围内的所有网络设备发送的信标帧。

在每个超帧开始的时候，整个网络的各个设备在同一个信道上(第一信道)接收协调器发出的信标帧。

在信标帧中包含了超帧的结构信息与同步信息，其中在信标帧中的等待地址选项(Pending address fields)中包含了协调器在这个超帧周期中需要通信的设备地址序列。

步骤S302、网络设备根据接收到的信标帧包含的当前周期内需要与协调器进行通信的设备的信息或自身的通信需求，判断本网络设备是否在本超帧周期内需要与协调器进行通信。

各个设备在收到信标帧后，通过查询该段地址序列后，就可以得知自身在本超帧周期内是否有与协调器数据通信业务的任务。这些业务包括与协调器进行上行与下行通信业务，即需要向协调器发送信息的设备(即上行设备)会在超帧开始前明确自己的业务，而接收协调器发送信息的设备(即下行设备)会通过信标帧了解到协调器在信道竞争访问时段内的相关业务需求。

上述的第二类通信业务，即设备间的相互通信业务只有发送设备知道，从而，无须在信标帧中包含此类业务的信息。

当信标帧结束时，网络内部各个设备(除协调器外)都会清楚自己在这个超帧周期内的通信需求业务。

当网络设备的查询结果为在本超帧周期内需要与协调器进行通信，或者当网络设备自身有与协调器通信的需求时，执行步骤S303之后，则执行步骤S304；

当网络设备的查询结果为在本超帧周期内不需要与协调器进行通信，且网络设备自身没有与协调器通信的需求时，执行步骤S303之后，则执行步骤S305。

步骤S303、在信标帧结束后，网络开通第二信道。

在信标帧结束后，网络中开通另一个不同频率的信道。无线传感器网络在2.4GHz频段可以拥有16个不同频段信道，所以在网内可以同时使用多个不同频段的信道同时通信，并且相互之间不产生干扰。新信道的选择可以由协调器对16个信道进行扫描探测各个信道的状况后，选取其中通信质量最好的信道承担，具体的通信模式如图5所示。

步骤S304、网络设备保留于第一信道，与协调器进行通信。

留在原来的第一信道上的协调器和与协调器相关业务的设备采用CSMA-CA算法进行通信。在信道竞争访问时段内，第一信道上只包含了与协调器相关的通信，包含了协调器的上行通信与下行通信，这样可以提高协调器通信的概率，提高传感器网络中信息收集和发布的性能。

并且，与协调器业务有关的网络设备在完成了跟协调器的通信之后，也可以切换到第二信道上，即转入步骤S305。

步骤S305、网络设备由第一信道切换到第二信道。

与协调器业务无关的网络设备在信标帧结束后可以切换到步骤S303所新建立的第二信道上，这些网络设备虽然没有和协调器通信的需求，但是由于网络组织形式发展，网状网络的存在导致网络设备间存在相互之间的通信需求。

当然，如前所述，与协调器业务有关的网络设备在完成了跟协调器的通信之后，也可以切换到第二信道上。

在第二信道上，各个设备之间的通信业务只有信息发送设备知道其需求，而且发送设备并不能确定需要接收数据的设备是否在第二信道中，因此在第二信道上只采用CSMA-CA算法无法保障设备间的相互通信业务的顺利完成。

在网络设备切换入第二信道后，如果该网络设备存在设备间通信的需求，则该网络设备需要在第二信道上首先进行空闲信道评估，确认第二信道空闲后发送一个通信请求，通信请求包括目标设备的地址和通信需求信息。目标设备如果在第二信道中，收到该通信请求信息后返回确认信息后，两个设备就可以开始相互通信。目标设备如果不在第二信道中或者没有接收到通信请求信息，作为发送方的该网络设备等待一段时间后收不到返回确认信息将不发送通信数据，而是重复前面的步骤继续发送通信请求信息，一直延续到接收到返回确认信息或者信道竞争访问时段结束。

进一步的，如前所述，在第一信道上除协调器外的设备在完成和协调器通信的业务后，可以切换到第二信道上，以增加设备间相互通信的概率。因为第二信道中的设备越多，信息发送设备找到信息接收设备的概率就越大，该过程如图6所示。

总之，在信道竞争接入时段实行双信道的通信方式，可以增加网络的通信容量并且提高协调器的通信性能。

步骤S306、在完成信道竞争访问时段后，第二信道中的网络设备切换回第一信道。

在完成信道竞争访问时段的通信后，在第二信道上的各个设备切换回第一信道上，整个网络各个节点进入信道无竞争时段，开始各个设备预定的GTS(Guaranteed Time Slot，保护时隙)时段的通信。

直至整个超帧时段完成的这段时期，整个网络中的设备会全部在原来的第一信道上。

本发明实施例的技术方案具有以下优点，因为采用了根据业务分类在信道竞争访问时段进行双通道通信的技术方案，从而，在信道竞争访问时段，可以在保证协调器通信的优先处理的同时，避免了单通道上业务过多所导致的干扰，达到了提高协调器的通信效率，保证网络中枢通信的畅通，增强网络的整体通信性能的效果。

进一步的，网络设备在完成信道竞争访问时段的通信后，网络即进入为确保设备间通信服务的信道无竞争时段，该阶段的通信是由GTS组成。一个超帧中可以包括若干个保护时隙，被分配有保护时隙的每个设备必须保证其通信在下一个保护时隙到来之前完成。而在前述的本发明实施例四中，网络设备在完成信道竞争访问时段的通信后，会重新恢复到一个信道上进行信道无竞争时段(即GTS时段)的通信。

实际上，在GTS时段，各个设备还可以继续保持在两个信道上，即本发明实施例五所提出的一种在信标使能网络中通过双信道进行信道竞争访问时段和信道无竞争时段网络通信的方法。

因为GTS时段的信息已经在信标帧中给出，获得GTS时段通信的设备切换到第一信道中完成GTS时段的通信任务，没有在GTS时段通信业务的设备可以切换到第二信道中。在第二信道上各个设备可以实现节点间的相互通信，方法和前述的实施例四中第二信道上进行设备间通信的方法一致，首先发送确认信息，得到接收设备确认后发送所需要传输的数据，其模式如图7所示。这样通过增加节点间的相互通信概率达到跳网络的通信容量。

当该区域网络完成信道无竞争时段，第二信道上的设备切换到第一信道上，局域网络中全部设备都进入非活跃期，即进入睡眠状态，等待下一个超帧周期到来。

由于本实施例所提出的方法与前述的实施例四所提出的方法基本一致，两者之间的区别在于，在实施例四中，第二信道中的网络设备是在信道竞争访问时段结束后切换回第一信道，而在实施例五中，第二信道中的网络设备是在信道无竞争时段结束后切换回第一信道，余下的技术方案则基本一致，因此，本发明实施例不再另行赘述。

本发明实施例的技术方案具有以下优点，因为采用了根据业务分类在信道竞争访问时段和信道无竞争时段进行双通道通信的技术方案，从而，在信道竞争访问时段和信道无竞争时段，可以在保证协调器通信的优先处理的同时，避免了单通道上业务过多所导致的干扰，达到了提高协调器的通信效率，保证网络中枢通信的畅通，增强网络的整体通信性能的效果。

如前所述，现有的无线传感器网络中，除了信标使能网络，还存在非信标网络。而非信标使能网络中，没有超帧结构中的信道无竞争时段，设备均不会周期性的发送信标，设备之间的通信一般是异步的，即设备之间可能互相不知道对方的状态，如休眠或活跃，可以通过试探的方式进行通信，即不断发送探测帧，直到对方响应才发送数据。全网设备通信都是通过CSMA-CA算法完成。相应的，本发明实施例六提出了在非信标使能网络中进行双信道网络通信的方法，具体的技术方案说明如下：

在网络到达通信时段，协调器可以首先广播一个包含在此周期内需要完成协调器下行通信的设备地址信息的信标帧，网内各个设备收到该信标帧后，就会明确自己在此周期内部是否有与协调器通信的需求。这样可以使用实施例四中方法，将与协调器进行通信业务的设备放在原有的第一信道上完成与协调器的通信业务，而与协调器无关的设备在跳到新的第二信道上，可以实现设备间的通信，以增加网络设备间的信息吞吐量。完成第一类通信业务的设备(除协调器外)可以跳到新信道上，配合其他设备完成第二类通信业务。

本发明实施例的技术方案具有以下优点，因为采用了根据业务分类进行双通道通信的技术方案，从而，在非信标使能网络中，通过双信道进行通信，在保证协调器通信的优先处理的同时，避免了单通道上业务过多所导致的干扰，达到了提高协调器的通信效率，保证网络中枢通信的畅通，增强网络的整体通信性能的效果。

以上的本发明实施例四至实施例六所提出的适用于各种具体场景的技术方案均是本发明的优选实施例，基于上述技术思想所产生的其他方案也同样属于本发明的保护范围。

随着传感器网络应用的范围越来越广泛，各种新的应用场景中不同种类的信息数据包需要传输，网络内部的信息通信也更加趋向于复杂化。本发明实施例所提出的技术方案，针对这种发展趋势，充分重视协调器在网络内部通信的重要性，将网络内部的业务进行分类，并开辟两个不同频段的信道进行同时通信。

这种在信道竞争阶段的双信道通信方式可以对网络性能有两方面提高：

1.让协调器独享一个信道提高了协调器的通信质量，主要是增加了协调器的通信时间和接通率，保证了网络中枢的畅通性。

2.在另一单独的信道上完成设备间的通信可以增加一定的网络通信容量，而且设备间的通信不会与协调器竞争信道，也不会干扰协调器的通信。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以可借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种网络通信方法，其特征在于，包括：

通过第一信道接收协调器发送的信标帧，所述信标帧包含当前周期内需要与所述协调器进行通信的设备的信息；

根据所述信标帧包含的当前周期内需要与所述协调器进行通信的设备的信息或自身的通信需求，判断是否需要在当前周期内与所述协调器进行通信；

当需要在当前周期内与所述协调器进行通信时，保留在所述第一信道，与所述协调器进行通信；当不需要在当前周期内与所述协调器进行通信时，切换到第二信道。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信标帧包含当前周期内需要与所述协调器进行通信的设备的信息，具体为：

所述信标帧的等待地址选项中包含了所述协调器在所述当前周期内需要通信的设备地址序列。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保留在所述第一信道，与所述协调器进行通信之后，还包括：

在完成与所述协调器的通信之后，由所述第一信道切换到所述第二信道。

4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述切换到第二信道之后，当需要与其他设备进行设备间通信时，所述方法还包括：

对所述第二信道进行空闲评估；

当确认所述第二信道空闲时，通过所述第二信道发送通信请求；

接收目标设备返回的确认信息，实现与所述目标设备的通信。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

在预设的响应时间到达且未收到所述目标设备返回的确认信息后，再次通过所述第二信道发送所述通信请求。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换到第二信道后，还包括：

所述当前周期的信道竞争访问时段CAP结束后，由所述第二信道切换回所述第一信道；或，

所述当前周期的信道无竞争时段CFP结束后，由所述第二信道切换回所述第一信道。

7.一种网络设备，其特征在于，包括：

接收模块，用于通过第一信道接收协调器发送的信标帧，所述信标帧包含当前周期内需要与所述协调器进行通信的网络设备的信息；

判断模块，用于根据所述接收模块所接收的信标帧包含的当前周期内需要与所述协调器进行通信的网络设备的信息或自身的通信需求，判断所述网络设备是否需要在当前周期内与所述协调器进行通信；

控制模块，用于当所述判断模块判断所述网络设备需要在当前周期内与所述协调器进行通信时，将所述网络设备保留在所述第一信道，与所述协调器进行通信；当所述判断模块判断所述网络设备不需要在当前周期内与所述协调器进行通信时，将所述网络设备切换到第二信道。

8.如权利要求7所述的网络设备，其特征在于，所述控制模块，还用于在所述网络设备完成与所述协调器的通信之后，将所述网络设备由所述第一信道切换到所述第二信道。

9.如权利要求7所述的网络设备，其特征在于，还包括：

设备通信模块，用于在所述网络设备切换到第二信道之后，与其他设备进行设备间通信。

10.如权利要求9所述的网络设备，其特征在于，所述设备通信模块，具体包括：

评估子模块，用于对所述第二信道进行空闲评估；

请求子模块，用于当所述评估子模块确认所述第二信道空闲时，通过所述第二信道发送通信请求；

接收子模块，用于接收目标设备返回的确认信息，实现与所述目标设备的通信。

11.如权利要求10所述的网络设备，其特征在于，所述设备通信模块，还包括：

定时器，用于设置接收目标设备的确认消息的响应时间；

所述请求子模块，还用于在所述定时器所预设的响应时间到达且所述接收子模块未收到所述目标设备返回的确认信息后，再次通过所述第二信道发送所述通信请求。

12.如权利要求7所述的网络设备，其特征在于，所述控制模块在所述网络设备切换到所述第二信道后，还用于：

所述当前周期的信道竞争访问时段CAP结束后，将所述网络设备由所述第二信道切换回所述第一信道；或，

所述当前周期的信道无竞争时段CFP结束后，将所述网络设备由所述第二信道切换回所述第一信道。

13.一种网络通信系统，其特征在于，包括协调器和至少一个网络设备：

所述协调器，用于通过第一信道向所述协调器覆盖范围内的所有网络设备发送信标帧，所述信标帧包含当前周期内需要与所述协调器进行通信的网络设备的信息，并与保留于所述第一信道的网络设备进行通信；

所述网络设备，用于通过第一信道接收所述协调器发送的所述信标帧，并根据所述信标帧中的信息或自身的通信需求，判断所述网络设备是否需要在当前周期内与所述协调器进行通信，当所述网络设备需要在当前周期内与所述协调器进行通信时，将所述网络设备保留在所述第一信道，与所述协调器进行通信；当所述网络设备不需要在当前周期内与所述协调器进行通信时，将所述网络设备切换到第二信道。

14.如权利要求13所述的网络通信系统，其特征在于，所述协调器，还用于对当前可建立的除所述第一信道外的所有信道进行扫描，并选择其中信道质量最好的信道作为所述第二信道。

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