CN104066208A - 一种抄表系统的组网方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种抄表系统的组网方法及装置，涉及通信领域，能够加快网络同步速度，节省传输资源，进而提高组网速度。该方法包括：第一节点接收来自至少一个节点的信标，至少一个节点的信标包括至少一个节点的层级；第一节点根据至少一个节点的层级确定第一节点的层级，并根据预设规则判断是否将至少一个节点的信标更新为第一信标；若将该信标更新为第一信标，第一节点则广播第一信标，以使得第一节点的邻居节点根据第一信标确定是否入簇至第一节点；在预设周期后，第一节点根据第一预设策略入簇至第二节点，并发送第一节点的信息及已入簇至第一节点的子孙节点的信息至第二节点，其中，第二节点为至少一个节点中满足预设条件的节点。

Description

一种抄表系统的组网方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种抄表系统的组网方法及装置。

背景技术

随着人力成本的提升，集中抄表系统代替传统的人工抄表成为智能电网的发展的必然趋势。基于电力线通信的集中抄表系统主要由信息采集主站、集中器、采集器以及中继模块等组成。集中抄表系统中的集中器与节点之间的组网分为两个阶段，分别为集中抄表系统开始建立时的大规模节点组网阶段和集中抄表系统完成组网后的零星节点组网阶段。

现有技术中，集中抄表系统主要有簇树拓扑组网方案和树状拓扑组网方案。其中，常用的树状拓扑组网方案为由集中器控制的、由上向下逐级收敛的组网方式。如图1所示，当系统开始组网时，层级为0的集中器首先广播信标，网络中能接收到该信标的节点构成层级1节点，层级1节点以集中器作为自己的簇头，采取竞争的方式向该簇头发送加入请求，集中器接收到层级1节点的加入请求后返回同意加入的响应消息，以使得层级1节点先后成功加入该簇头，即入簇。接着，集中器控制层级1节点广播信标，这时，网络中能接收到该信标的节点构成层级2节点，层级2节点在层级1节点中选择一个最优的节点作为自己的簇头，并请求加入该簇头，以此类推，每一层级的节点均采用上述方式加入相应的簇头，从而使得整个网络以这种由上向下逐级收敛的方式完成整个系统的组网。

然而，由于上述组网方式中，每一层级节点加入相应的簇头时，均需集中器控制上级节点广播信标以及控制下级节点发送加入请求，并且每个簇头确定了自己的簇成员之后，均需逐级上报自己的簇成员信息直至集中器，因此减缓了网络同步速度，占用了较大的传输资源，进而降低了组网速度。

发明内容

本发明的实施例提供一种抄表系统的组网方法及装置，能够加快网络同步速度，节省传输资源，进而提高组网速度。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种抄表系统的组网方法，包括：

第一节点接收来自至少一个节点的信标，所述至少一个节点的信标包括所述至少一个节点的层级；

所述第一节点根据所述至少一个节点的层级确定所述第一节点的层级，并根据预设规则判断是否将所述至少一个节点的信标更新为第一信标，所述第一信标包括所述第一节点的层级；

若将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标，所述第一节点则广播所述第一信标，以使得所述第一节点的邻居节点根据所述第一信标确定是否入簇至所述第一节点；

在预设周期后，所述第一节点根据第一预设策略入簇至第二节点，并发送所述第一节点的信息及已入簇至所述第一节点的子孙节点的信息至所述第二节点，其中，所述第二节点为所述至少一个节点中，层级比所述第一节点的层级高一个层级且与所述第一节点之间的信道质量最优的节点。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一节点根据所述至少一个节点的层级确定所述第一节点的层级具体包括：

所述第一节点根据所述至少一个节点的层级将所述第一节点的层级确定为比所述至少一个节点的层级低一个层级。

结合前述的第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述第一节点根据预设规则判断是否将所述至少一个节点的信标更新为第一信标具体包括：

若所述至少一个节点的信标为所述第一节点首个接收到的信标，所述第一节点则将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标；

若所述至少一个节点的信标不为所述第一节点首个接收到的信标，且重新确定后的所述第一节点的层级高于重新确定前的所述第一节点的层级，所述第一节点则将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标。

结合前述的第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式至第二种可能的实现方式中的任一种实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述至少一个节点的信标还包括组网阶段标志位及所述至少一个节点的序列号ID信息，所述组网阶段标志位用于指示所述抄表系统为大规模节点组网。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述第一节点将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标具体包括：

所述第一节点将所述至少一个节点的信标中的所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级更新为所述第一节点的ID信息及所述第一节点的层级，以形成所述第一信标。

结合前述的第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式至第四种可能的实现方式中的任一种实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述第一节点则广播所述第一信标后，所述方法还包括：

在所述预设周期内，所述第一节点根据第二预设策略确定所述第一节点是否为叶子节点；

其中，所述第一节点根据第二预设策略确定所述第一节点是否为叶子节点具体包括：

所述第一节点接收来自第三节点的第三信标，所述第三信标包括所述第三节点的层级；

所述第一节点根据所述第三节点的层级判断所述第三节点是否为低于所述第一节点的层级的节点，进而所述第一节点确定所述第一节点是否为叶子节点。

结合前述的第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式至第五种可能的实现方式中的任一种实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述第一节点接收来自至少一个节点的信标之后，所述方法还包括：

所述第一节点根据所述至少一个节点的信标更新所述第一节点的邻居表。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述第一节点的邻居表的结构包括节点ID信息、节点层级及节点状态。

结合第一方面的第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述第一节点根据所述至少一个节点的信标更新所述第一节点的邻居表的方法具体包括：

所述第一节点根据所述至少一个节点的信标获取所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级；

所述第一节点在所述第一节点的邻居表中查找所述至少一个节点的ID信息；

若未查找到所述至少一个节点的ID信息，所述第一节点则将所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级增加至所述第一节点的邻居表中；

若查找到所述至少一个节点的ID信息，且所述至少一个节点的层级高于所述第一节点的邻居表中与所述至少一个节点的ID信息对应的节点层级，所述第一节点则将所述第一节点的邻居表中与所述至少一个节点的ID信息对应的节点层级更新为所述至少一个节点的层级。

结合前述的第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式至第八种可能的实现方式中的任一种实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述第一节点的信息包括所述第一节点的ID信息及所述第一节点的层级，

和/或，已入簇至所述第一节点的子孙节点的信息包括已入簇至所述第一节点的子孙节点的ID信息及已入簇至所述第一节点的子孙节点的层级。

结合第一方面的第九种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式中，所述在预设周期后，所述第一节点根据第一预设策略入簇至第二节点，并发送所述第一节点的信息及已入簇至所述第一节点的子孙节点的信息至所述第二节点具体包括：

在所述预设周期后，若所述第一节点为所述叶子节点，所述第一节点则发送入簇请求消息至所述第二节点，所述入簇请求消息中携带有所述第一节点的ID信息及所述第一节点的层级，或者，若所述第一节点不为所述叶子节点，且当所述第一节点的邻居表中比所述第一节点的层级低一个层级的邻居节点的节点状态均为“已入簇”时，所述第一节点则发送入簇请求消息至所述第二节点，所述入簇请求消息中携带有所述第一节点的ID信息、所述第一节点的层级、已入簇至所述第一节点的子孙节点的ID信息及已入簇至所述第一节点的子孙节点的层级；

所述第一节点接收来自所述第二节点的对应于所述入簇请求消息的响应消息，以入簇至所述第二节点。

第二方面，本发明实施例提供一种用户设备，包括：

接收单元，用于接收来自至少一个节点的信标，所述至少一个节点的信标包括所述至少一个节点的层级；

处理单元，用于根据所述至少一个节点的层级确定所述用户设备的层级，并根据预设规则判断是否将所述至少一个节点的信标更新为第一信标，所述第一信标包括所述用户设备的层级；

发送单元，用于若将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标，则广播所述第一信标，以使得所述用户设备的邻居节点根据所述第一信标确定是否入簇至所述用户设备，以及用于在预设周期后，所述用户设备根据第一预设策略入簇至第二节点时，发送所述用户设备的信息及已入簇至所述用户设备的子孙节点的信息至所述第二节点，其中，所述第二节点为所述至少一个节点中，层级比所述第一节点的层级高一个层级且与所述第一节点之间的信道质量最优的节点。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，

所述处理单元，具体用于根据所述至少一个节点的层级将所述用户设备的层级确定为比所述至少一个节点的层级低一个层级。

结合前述的第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，还包括：

更新单元，用于若所述至少一个节点的信标为所述用户设备首个接收到的信标，则将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标，或者，若所述至少一个节点的信标不为所述用户设备首个接收到的信标，且重新确定后的所述用户设备的层级高于重新确定前的所述用户设备的层级，则将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标。

结合前述的第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式至第二种可能的实现方式中的任一种实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述至少一个节点的信标还包括组网阶段标志位及所述至少一个节点的ID信息，所述组网阶段标志位用于指示抄表系统为大规模节点组网。

结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，

所述更新单元，具体用于将所述至少一个节点的信标中的所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级更新为所述用户设备的ID信息及所述用户设备的层级，以形成所述第一信标。

结合前述的第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式至第四种可能的实现方式中的任一种实现方式，在第五种可能的实现方式中，

所述处理单元，还用于在所述用户设备广播所述第一信标后，在所述预设周期内，根据第二预设策略确定所述用户设备是否为叶子节点；

其中，所述处理单元根据第二预设策略确定所述用户设备是否为叶子节点具体包括：

所述接收单元接收来自第三节点的第三信标，所述第三信标包括所述第三节点的层级；

所述处理单元根据所述第三节点的层级判断所述第三节点是否为低于所述用户设备的层级的节点，进而确定所述用户设备是否为叶子节点。

结合前述的第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式至第五种可能的实现方式中的任一种实现方式，在第六种可能的实现方式中，

所述更新单元，还用于根据所述至少一个节点的信标更新所述用户设备的邻居表。

结合第二方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述用户设备的邻居表的结构包括节点ID信息、节点层级及节点状态。

结合第二方面的第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，

所述处理单元，具体用于根据所述至少一个节点的信标获取所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级，并在所述用户设备的邻居表中查找所述至少一个节点的ID信息；

所述更新单元，具体用于若未查找到所述至少一个节点的ID信息，则将所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级增加至所述用户设备的邻居表中，或者，若查找到所述至少一个节点的ID信息，且所述至少一个节点的层级高于所述用户设备的邻居表中与所述至少一个节点的ID信息对应的节点层级，则将所述用户设备的邻居表中与所述至少一个节点的ID信息对应的节点层级更新为所述至少一个节点的层级。

结合前述的第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式至第八种可能的实现方式中的任一种实现方式，在第九种可能的实现方式中，

所述用户设备的信息包括所述用户设备的ID信息及所述用户设备的层级，

和/或，已入簇至所述用户设备的子孙节点的信息包括已入簇至所述用户设备的子孙节点的ID信息及已入簇至所述用户设备的子孙节点的层级。

结合第二方面的第九种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式中，

所述发送单元，用于在所述预设周期后，若所述用户设备为所述叶子节点，则发送入簇请求消息至所述第二节点，所述入簇请求消息中携带有所述用户设备的ID信息及所述用户设备的层级，或者，若所述用户设备不为所述叶子节点，且当所述用户设备的邻居表中比所述用户设备的层级低一个层级的邻居节点的节点状态均为“已入簇”时，则发送入簇请求消息至所述第二节点，所述入簇请求消息中携带有所述用户设备的ID信息、所述用户设备的层级、已入簇至所述用户设备的子孙节点的ID信息及已入簇至所述用户设备的子孙节点的层级；

所述接收单元，用于接收来自所述第二节点的对应于所述入簇请求消息的响应消息，以使所述用户设备入簇至所述第二节点。

本发明实施例提供一种抄表系统的组网方法及装置，通过第一节点接收来自至少一个节点的信标，至少一个节点的信标包括至少一个节点的层级，且第一节点根据至少一个节点的层级确定第一节点的层级，并根据预设规则判断是否将至少一个节点的信标更新为第一信标，第一信标包括第一节点的层级，以及，若将至少一个节点的信标更新为第一信标，第一节点则广播第一信标，以使得第一节点的邻居节点根据第一信标确定是否入簇至第一节点，进而在预设周期后，第一节点根据第一预设策略入簇至第二节点，并发送第一节点的信息及已入簇至第一节点的子孙节点的信息至第二节点，其中，第二节点为至少一个节点中，层级比第一节点的层级高一个层级且与第一节点之间的信道质量最优的节点。通过该方案，由于抄表系统中的各个节点自上往下地快速转发信标，以确定各个节点在抄表系统中所处的层级，从而实现了网络的快速同步过程，各个节点接收到信标后，在预设周期后，将根据第一预设策略自下往上进行入簇，同时各个节点入簇至上一层级节点时，携带了该各个节点的信息及入簇至该各个节点的子孙节点的信息，从而节省了传输资源，进而提高了抄表系统的组网速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为现有技术提供的树状拓扑网络结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种抄表系统的组网方法的方法流程图一；

图3为本发明实施例提供的一种抄表系统的组网方法的方法流程图二；

图4为本发明实施例提供的用户设备的结构示意图一；

图5为本发明实施例提供的用户设备的结构示意图二；

图6为本发明实施例提供的用户设备的结构示意图三。

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。

另外，本文中术语“系统”和“网络”在本文中常被可互换使用。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

现有技术中，当抄表系统进行初始组网(抄表系统第一次投入运行或者整个片区大面积停电后重新上电后的组网)时，组网开始后，如图1所示，首先由集中器广播信标，由于集中器的通信范围有限，在抄表系统的网络规模较大时，网络中只有部分节点能接收到集中器广播的信标，如图1中的层级1节点(节点1、2、3、4及5)，层级1节点接收到信标后将集中器作为层级1节点的簇头，并以竞争的形式发送入簇请求消息至该簇头，该簇头接收到入簇请求消息后返回相应的响应消息至层级1节点，即完成了层级1节点入簇至集中器的过程。层级1节点入簇至集中器后，集中器再安排层级2节点入簇至层级1节点，即集中器安排层级1节点广播信标，层级2节点接收到信标后，层级2节点从层级1节点中选择一个合适的节点作为层级2节点的簇头，并入簇至该层级1节点。以此类推，组网过程按照上述方法自上往下逐级进行入簇，且每一层级节点入簇时，均需要集中器安排上一层级节点广播信标等，以及每个簇头确定了自己的簇成员之后，均需要自下往上逐级上报该簇成员的信息，直至集中器。

实施例一

本发明实施例提供一种抄表系统的组网方法，如图2所示，包括：

S101、第一节点接收来自至少一个节点的信标，至少一个节点的信标包括至少一个节点的层级。

在网络拓扑学中，“节点”是网络任何支路的终端或网络中两个或更多支路的互连公共点。

特别的，基于电力线通信的抄表系统主要由用电信息采集主站、集中器、采集器及中继模块等组成。用电信息采集主站通常位于用电管理部门，是整个抄表系统的控制中心，负责接收和处理用户用电信息；集中器通常位于一个台区的变压器的二次侧，它通过光纤、GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务)或其他通信方式实现与主站的双向通信，并通过电力线作为媒介向采集器发送命令及接收来自采集器的数据；采集器用于采集电表的电量信息，并将电量信息处理后通过信道传送至集中器，采集器一般安装在电表附近或直接集成在电表内；由于电力线对信号的衰减，数据在电力线上的传输距离有限，有些环境下的采集器之间或集中器与采集器之间不能直接进行通信，因此，需在不能进行通信的采集器之间或集中器与采集器之间设置中继模块。

本发明实施例中，节点可以为抄表系统中的采集器、中继模块及电表等，当然，节点也可以为其他抄表系统中的水表、气表等。

示例性的，第一节点可以为抄表系统中除集中器外的任何一个节点；至少一个节点可以为抄表系统中除第一节点外的任何一个节点，即至少一个节点可以为比第一节点的层级高一个层级的节点，也可以为比第一节点的层级低一个层级的节点，还可以为与第一节点的层级相同的层级的节点。

第一节点接收来自至少一个节点的信标，至少一个节点的信标包括至少一个节点的层级。由于各个节点之间的通信是双向的，因此，若至少一个节点为集中器，则第一节点接收来自集中器的信标，至少一个节点的信标包括集中器的层级；若至少一个节点为除第一节点和集中器外的任何一个节点，则第一节点接收来自该任何一个节点的信标，该任何一个节点的信标包括该任何一个节点的层级。

需要说明的是，在以集中器为根节点的树状拓扑网络中，一般将集中器的层级定义为0，由集中器往下的每一级节点的层级依次为1、2、3……，如某个节点的层级为2，则该节点的下一级节点的层级就为3，其中，每两个相邻层级的节点之间可以直接进行双向通信，这是由于各个节点的层级均是根据抄表系统的线路对传输信号的最大损耗所得的，即某一层级的节点发出的信号最多只能到达该某一层级的上一层级的节点、该某一层级的下一层级的节点，以及该某一层级的其他节点，而不能到达该某一层级的上上一层级，以及该某一层级的下下一层级。

本领域普通技术人员可以理解，上述层级的含义及表示方法均为人们为了方便描述而定义的，即上述由集中器自上往下的节点的层级可以定义为0、1、2、3……(若0表示集中器，则1表示比集中器的层级低一个层级的节点等等)，也可以定义为0、2、4、6……(若0表示集中器，则2表示比集中器的层级低一个层级的节点等等)，还可以定义为1、3、5、7……(若1表示集中器，则3表示比集中器的层级低一个层级的节点等等)等其他满足定义要求的层级的表示方法，本发明不做限制。

进一步地，上述由集中器自上往下每一层级的表示方法可以为数字递增的方式，也可以为数字递减的方式，还可以为其他满足设计要求的方式，本发明不做限制。

优选的，为了更好的描述抄表系统中各个节点所处的不同的层级，一般均采用数字递增的方式逐级表示由集中器自上往下的每一层级(层级由高至低)，即集中器的层级为0，位于集中器以下，比集中器低一个层级的节点的层级为1，比层级为1的节点低一个层级的节点的层级为2等等。

S102、第一节点根据至少一个节点的层级确定第一节点的层级，并根据预设规则判断是否将至少一个节点的信标更新为第一信标，第一信标包括第一节点的层级。

第一节点接收来自至少一个节点的信标后，第一节点根据至少一个节点的层级确定第一节点的层级，并根据预设规则判断是否需要将至少一个节点的信标更新为第一信标，其中，第一信标包括第一节点的层级，其中，第一节点如何根据至少一个节点的层级确定第一节点的层级以及第一节点如何根据预设规则判断是否需要将至少一个节点的信标更新为第一信标的方法后续实施例中会进行详细描述。

S103、若将至少一个节点的信标更新为第一信标，第一节点则广播第一信标，以使得第一节点的邻居节点根据第一信标确定是否入簇至第一节点。

若第一节点根据预设规则判断需要将至少一个节点的信标更新为第一信标，第一节点则广播第一信标，以使第一节点的邻居节点根据第一信标确定是否入簇至第一节点。

本领域普通技术人员可以理解的是，在抄表系统组网过程中，第一节点的邻居节点等同于第一节点，即本发明实施例提供的抄表系统的组网方法同样适用于第一节点的邻居节点，因此，无论是第一节点或者是第一节点的邻居节点，在抄表系统组网过程中，第一节点或者第一节点的邻居节点均根据接收到的信标判断是否入簇，从而，以加入抄表系统的网络。

S104、在预设周期后，第一节点根据第一预设策略入簇至第二节点，并发送第一节点的信息及已入簇至第一节点的子孙节点的信息至第二节点，其中，第二节点为至少一个节点中，层级比第一节点的层级高一个层级且与第一节点之间的信道质量最优的节点。

第一节点广播第一信标后，在一个预设周期过后，第一节点根据第一预设策略入簇至第二节点，第一节点在入簇至第二节点的过程中，第一节点发送第一节点的信息及已入簇至第一节点的子孙节点的信息至第二节点，其中，第二节点为至少一个节点中满足预设条件，即层级比第一节点的层级高一个层级且与第一节点之间的信道质量最优的节点，具体的，第一节点如何根据第一预设策略入簇至第二节点在后续实施例中会进行详细地描述。

需要说明的是，第二节点为比第一节点的层级高一个层级的节点，即第一节点接收上级节点广播的信标时，可能会接收到上级多个节点广播的多个信标，则第一节点入簇至上级节点时，第一节点首先在接收到多个信标的上级节点中选择一个满足预设条件的第二节点作为第一节点的簇头，然后第一节点再入簇至第二节点。

进一步地，在预设周期内，若第一节点未接收到比第一节点的层级低一个层级的邻居节点广播的信标，在预设周期后，第一节点则入簇至第二节点，且第一节点在入簇至第二节点的过程中，发送第一节点的信息至第二节点；相应地，在预设周期内，若第一节点接收到比第一节点的层级低一个层级的邻居节点广播的信标，则当比第一节点的层级低一个层级的邻居节点均完成入簇后，第一节点入簇至第二节点，第一节点在入簇至第二节点的过程中，发送第一节点的信息及入簇至第一节点的子孙节点的信息至第二节点。

上述预设条件可以为第一节点在接收到的多个上级节点的多个信标中选择一个信号强度最强的信标，也可以为第一节点在接收到的多个上级节点的多个信标中选择一个误码率最小的信标，还可以为第一节点在接收到的多个上级节点的多个信标中选择一个时延最小的信标等其他满足设计要求的预设条件，本发明不做限制，从而，发送上述信标的节点为满足预设条件的节点，即可被第一节点选择为第一节点的簇头。

本领域普通技术人员可以理解，上述第一节点接收到的信标的信号强度、误码率以及时延等可用于衡量传输信标的信道质量。具体的，该信标的信号强度越强、误码率越小以及延时越小，则表示传输该信标的信道质量越好，相应的，发送该信标至第一节点的节点即为至少一个节点中满足预设条件，即层级比第一节点的层级高一个层级且与第一节点之间的信道质量最优的节点。

本发明实施例提供一种抄表系统的组网方法，通过第一节点接收来自至少一个节点的信标，至少一个节点的信标包括至少一个节点的层级，且第一节点根据至少一个节点的层级确定第一节点的层级，并根据预设规则判断是否将至少一个节点的信标更新为第一信标，第一信标包括第一节点的层级，以及，若将至少一个节点的信标更新为第一信标，第一节点则广播第一信标，以使得第一节点的邻居节点根据第一信标确定是否入簇至第一节点，进而在预设周期后，第一节点根据第一预设策略入簇至第二节点，并发送第一节点的信息及已入簇至第一节点的子孙节点的信息至第二节点，其中，第二节点为至少一个节点中，层级比第一节点的层级高一个层级且与第一节点之间的信道质量最优的节点。通过该方案，由于抄表系统中的各个节点自上往下地快速转发信标，以确定各个节点在抄表系统中所处的层级，从而实现了网络的快速同步过程，各个节点接收到信标后，在预设周期后，将根据第一预设策略自下往上进行入簇，同时各个节点入簇至上一层级节点时，携带了该各个节点的信息及入簇至该各个节点的子孙节点的信息，从而节省了传输资源，进而提高了抄表系统的组网速度。

实施例二

本发明实施例提供一种抄表系统的组网方法，如图3所示，包括：

S201、第一节点接收来自至少一个节点的信标，至少一个节点的信标包括至少一个节点的层级。

本发明实施例中，基于电力线通信的抄表系统主要由用电信息采集主站、集中器、采集器及中继模块等组成。用电信息采集主站通常位于用电管理部门，是整个抄表系统的控制中心，负责接收和处理用户用电信息；集中器通常位于一个台区的变压器的二次侧，它通过光纤、GPRS或其他通信方式实现与主站的双向通信，并通过电力线作为媒介向采集器发送命令及接收来自采集器的数据；采集器用于采集电表的电量信息，并将电量信息处理后通过信道传送至集中器，采集器一般安装在电表附近或直接集成在电表内；由于电力线的衰减，数据在电力线上的传输距离有限，有些环境下的采集器之间或集中器与采集器之间不能直接进行通信，因此，需在不能进行通信的采集器之间或集中器与采集器之间设置中继模块。

特别的，节点可以为抄表系统中的采集器、中继模块及电表等，当然，节点也可以为其他抄表系统中的水表、气表等。

示例性的，第一节点可以为抄表系统中除集中器外的任何一个节点；至少一个节点可以为抄表系统中除第一节点外的任何一个节点，即至少一个节点可以为比第一节点的层级高一个层级的节点，也可以为比第一节点的层级低一个层级的节点，还可以为与第一节点的层级相同的层级的节点。

第一节点接收来自至少一个节点的信标，至少一个节点的信标包括至少一个节点的层级。由于各个节点之间的通信是双向的，因此，若至少一个节点为集中器，则第一节点接收来自集中器的信标，至少一个节点的信标包括集中器的层级；若至少一个节点为除第一节点和集中器外的任何一个节点，则第一节点接收来自该任何一个节点的信标，该任何一个节点的信标包括该任何一个节点的层级。

需要说明的是，在以集中器为根节点的树状拓扑网络中，一般将集中器的层级定义为0，由集中器往下的每一级节点的层级依次为1、2、3……，如某个节点的层级为2，则该节点的下一级节点的层级就为3，其中，每两个相邻层级的节点之间可以直接进行双向通信，这是由于各个节点的层级均是根据抄表系统的线路对传输信号的最大损耗所得的，即某一层级的节点发出的信号最多只能到达该某一层级的上一层级的节点、该某一层级的下一层级的节点，以及该某一层级的其他节点，而不能到达该某一层级的上上一层级，以及该某一层级的下下一层级。

本领域普通技术人员可以理解，上述层级的含义及表示方法均为人们为了方便描述而定义的，即上述由集中器自上往下的节点的层级可以定义为0、1、2、3……(若0表示集中器，则1表示比集中器的层级低一个层级的节点等等)，也可以定义为0、2、4、6……(若0表示集中器，则2表示比集中器的层级低一个层级的节点等等)，还可以定义为1、3、5、7……(若1表示集中器，则3表示比集中器的层级低一个层级的节点等等)等其他满足定义要求的层级的表示方法，本发明不做限制。

进一步地，上述由集中器自上往下每一层级的表示方法可以为数字递增的方式，也可以为数字递减的方式，还可以为其他满足设计要求的方式，本发明不做限制。

优选的，为了更好的描述抄表系统中各个节点所处的不同的层级，一般均采用数字递增的方式表示由集中器自上往下的每一层级(层级由高至低)，即集中器的层级为0，位于集中器以下，比集中器低一级的节点的层级为1，比层级为1的节点低一个层级的节点的层级为2等等。

进一步地，至少一个节点的信标还可以包括组网阶段标志位及至少一个节点的ID(IDentity，序列号)信息，其中，组网阶段标志位用于指示抄表系统目前处于大规模节点组网阶段。

本发明实施例中，可通过设置组网阶段标志位来指示抄表系统目前所处的组网阶段，如可将组网阶段标志位设置为1，即表示抄表系统处于大规模节点组网阶段，且抄表系统为大规模节点组网阶段时，可优选地应用本发明实施例提供的抄表系统的组网方法。

S202、第一节点根据至少一个节点的层级将第一节点的层级确定为比至少一个节点的层级低一个层级。

第一节点接收到至少一个节点的信标后，第一节点根据至少一个节点的层级确定第一节点的层级，即将第一节点的层级确定为比至少一个节点的层级低一个层级。

需要说明的是，按照上述优选的层级的含义及表示方法，若至少一个节点的层级为1级，则第一节点将至少一个节点的层级加1(1加1)，以确定第一节点的层级为2级，即第一节点的层级比至少一个节点的层级低一个层级。

S203、第一节点根据至少一个节点的信标更新第一节点的邻居表。

第一节点接收到至少一个节点的信标后，第一节点根据至少一个节点的信标更新第一节点的邻居表。

其中，第一节点的邻居表的结构可以包括节点ID信息、节点层级及节点状态。节点状态分为“已入簇”和“未入簇”两种状态，以用来指示第一节点的该邻居节点是否已经入簇至某个簇头，即该邻居节点是否已经加入该抄表系统的网络。

ID为身份标识号码，也称为序列号或帐号，是某个体系中相对唯一的编码，相当于是一种“身份证”。在某一具体的事物中，ID号一般是不变的，至于用什么ID来标识该事物，则由设计者自己制定的规则来确定。

进一步地，第一节点更新第一节点的邻居表的方法具体包括：

(1)第一节点根据至少一个节点的信标获取至少一个节点的ID信息及至少一个节点的层级。

(2)第一节点在第一节点的邻居表中查找至少一个节点的ID信息。

(3)若未查找到至少一个节点的ID信息，第一节点则将至少一个节点的ID信息及至少一个节点的层级增加至第一节点的邻居表中。

(4)若查找到至少一个节点的ID信息，且至少一个节点的层级高于第一节点的邻居表中与至少一个节点的ID信息对应的节点层级，第一节点则将第一节点的邻居表中与至少一个节点的ID信息对应的节点层级更新为至少一个节点的层级。

需要说明的是，本发明实施例不限制S202与S203的执行时间顺序，即本发明实施例可以先执行S202后执行S203，也可以先执行S203后执行S202，还可以同时执行S202与S203。

S204、第一节点判断至少一个节点的信标是否为第一节点首个接收到的信标。

第一节点判断第一节点接收到的至少一个节点的信标是否为第一节点首个接收到的信标。

S205、若至少一个节点的信标为第一节点首个接收到的信标，第一节点则将至少一个节点的信标更新为第一信标，第一信标包括第一节点的层级。

若至少一个节点的信标为第一节点首个接收到的信标，第一节点则需将该至少一个节点的信标更新为第一信标，并立即广播该第一信标，以使第一信标传送至第一节点的下一个层级的邻居节点。

S206、若至少一个节点的信标不为第一节点首个接收到的信标，且重新确定后的第一节点的层级高于重新确定前的第一节点的层级，第一节点则将至少一个节点的信标更新为第一信标。

若至少一个节点的信标不为第一节点首个接收到的信标，第一节点则需判断是否需要将至少一个节点的信标更新为第一信标，其中，第一节点判断是否需要将至少一个节点的信标更新为第一信标的方法具体包括：

(1)第一节点根据至少一个节点的信标重新确定第一节点的层级。

(2)第一节点将重新确定后的第一节点的层级与重新确定前的第一节点的层级进行对比。

(3)若重新确定后的第一节点的层级低于重新确定前的第一节点的层级，第一节点则需要将至少一个节点的信标更新为第一信标。

(4)若重新确定后的第一节点的层级高于重新确定前的第一节点的层级，第一节点则不需要将至少一个节点的信标更新为第一信标。

S207、第一节点广播第一信标，以使得第一节点的邻居节点根据第一信标确定是否入簇至第一节点。

第一节点广播第一信标，以使得第一节点的邻居节点根据第一信标确定是否入簇至第一节点，即若至少一个节点的信标为第一节点首个接收到的信标，第一节点则将至少一个节点的信标更新为第一信标并立即进行广播；若至少一个节点的信标不是第一节点首个接收到的信标，由于第一节点接收到首个信标时已经将该首个信标更新为第一信标并进行了广播，因此，第一节点则需判断是否需要将至少一个节点的信标更新为第一信标，若需更新为第一信标，第一节点则重新广播第一信标。

本领域普通技术人员可以理解，若第一节点将至少一个节点的信标更新为第一信标，第一节点则需广播该第一信标，即对于第一节点来说，若有新的第一信标出现，第一节点则需将该新的第一信标广播出去。

需要说明的是，在抄表系统组网过程中，第一节点的邻居节点等同于第一节点，即本发明实施例提供的抄表系统的组网方法同样适用于第一节点的邻居节点，因此，无论是第一节点或者是第一节点的邻居节点，在抄表系统组网过程中，第一节点或者第一节点的邻居节点均根据接收到的信标判断是否入簇，从而，以加入抄表系统的网络。

S208、在预设周期内，第一节点根据第二预设策略确定第一节点是否为叶子节点。

在预设周期内，第一节点根据第二预设策略确定第一节点是否为叶子节点，其中，叶子节点为树状拓扑网络中最末梢的节点，叶子节点没有子节点。

第一节点根据第二预设策略确定第一节点是否为叶子节点的方法具体包括：

(1)第一节点接收来自第三节点的第三信标，第三信标包括第三节点的层级。

需要说明的是，由于相邻两个层级的节点之间可进行双向通信，因此，在预设周期内，第一节点可能会接收到来自多个第三节点的多个第三信标，多个第三信标包括多个对应的第三节点的层级。

其中，第三节点可以为比第一节点的层级低一个层级的节点，也可以为比第一节点的层级高一个层级的节点，还可以为与第一节点的层级相同的层级的节点。

(2)第一节点根据第三节点的层级判断第三节点是否为低于第一节点的层级的节点。

(3)若多个第三节点中有至少一个第三节点为低于第一节点的层级的节点，第一节点则确定第一节点不是叶子节点，或者，若多个第三节点均为高于第一节点的层级的节点和/或为与第一节点的层级相同的层级的节点，第一节点则确定第一节点为叶子节点。

第一节点根据第三节点的信标中的第三节点的层级判断第三节点是否为比第一节点的层级低一个层级的节点，若多个第三节点中有至少一个第三节点为比第一节点的层级低一个层级的节点，第一节点则确定第一节点不是叶子节点；相反的，若多个第三节点均为比第一节点的层级高一个层级的节点和/或为与第一节点的层级相同的层级的节点，第一节点则确定第一节点为叶子节点。

需要说明的是，若多个第三节点满足下述任一条件，第一节点则确定第一节点为叶子节点：

(a)多个第三节点均为比第一节点的层级高一个层级的节点。

(b)多个第三节点均为与第一节点的层级相同的层级的节点。

(c)多个第三节点中既有比第一节点的层级高一个层级的节点，又有与第一节点的层级相同的层级的节点。

S209、在预设周期后，若第一节点为叶子节点，第一节点则发送入簇请求消息至第二节点，入簇请求消息中携带有第一节点的ID信息及第一节点的层级，其中，第二节点为至少一个节点中，层级比第一节点的层级高一个层级且与第一节点之间的信道质量最优的节点。

在预设周期后，若第一节点判断第一节点为叶子节点，第一节点则从接收到至少一个节点的信标的，比第一节点的层级高一个层级的节点中选择一个合适的第二节点作为第一节点的簇头，并以竞争的方式发送入簇请求消息至该第二节点，入簇请求消息中携带有第一节点的ID信息及第一节点的层级，其中，第二节点为至少一个节点中满足预设条件，即层级比第一节点的层级高一个层级且与第一节点之间的信道质量最优的节点。

S210、在预设周期后，若第一节点不为叶子节点，且当第一节点的邻居表中比第一节点的层级低一个层级的邻居节点的节点状态均为“已入簇”时，第一节点则发送入簇请求消息至第二节点，入簇请求消息中携带有第一节点的ID信息、第一节点的层级、已入簇至第一节点的子孙节点的ID信息及已入簇至第一节点的子孙节点的层级，其中，第二节点为至少一个节点中，层级比第一节点的层级高一个层级且与第一节点之间的信道质量最优的节点。

在预设周期后，若第一节点判断第一节点不是叶子节点，且当第一节点的邻居表中比第一节点的层级低一个层级的邻居节点的节点状态均为“已入簇”时，第一节点则从接收到至少一个节点的信标的，比第一节点的层级高一个层级的节点中选择一个合适的第二节点作为第一节点的簇头，并以竞争的方式发送入簇请求消息至该第二节点，入簇请求消息中携带有第一节点的ID信息、第一节点的层级、已入簇至第一节点的子孙节点的ID信息及已入簇至第一节点的子孙节点的层级，其中，第二节点为至少一个节点中满足预设条件，即层级比第一节点的层级高一个层级且与第一节点之间的信道质量最优的节点。

需要说明的是，第二节点为比第一节点的层级高一个层级的节点，即第一节点接收上级节点广播的信标时，可能会接收到上级多个节点广播的多个信标，则第一节点入簇至上级节点时，第一节点首先在接收到多个信标的上级节点中选择一个满足预设条件的第二节点作为第一节点的簇头，然后第一节点再入簇至第二节点。

进一步地，在预设周期内，若第一节点未接收到比第一节点的层级低一个层级的邻居节点广播的信标，在预设周期后，第一节点则入簇至第二节点，且第一节点在入簇至第二节点的过程中，发送第一节点的信息至第二节点；相反地，在预设周期内，若第一节点接收到比第一节点的层级低一个层级的邻居节点广播的信标，则当比第一节点的层级低一个层级的邻居节点均完成入簇后，第一节点入簇至第二节点，第一节点在入簇至第二节点的过程中，发送第一节点的信息及入簇至第一节点的子孙节点的信息至第二节点。

可以理解的是，若第一节点判断第一节点不是叶子节点，第一节点则需等待比第一节点低一个层级的邻居节点入簇至第一节点后，即第一节点监听比第一节点的层级低一个层级的邻居节点广播的状态消息，当第一节点发现第一节点的这些邻居节点的节点状态都更新为“已入簇”时(代表第一节点的这些邻居节点均已入簇至某一节点)，第一节点则携带第一节点的ID信息、第一节点的层级、已入簇至第一节点的所有子孙节点的ID信息及已入簇至第一节点的所有子孙节点的层级入簇至第一节点选定的簇头，即第二节点。

上述预设条件可以为第一节点在接收到的多个上级节点的多个信标中选择一个信号强度最强的信标，也可以为第一节点在接收到的多个上级节点的多个信标中选择一个误码率最小的信标，还可以为第一节点在接收到的多个上级节点的多个信标中选择一个时延最小的信标等其他满足设计要求的预设条件，本发明不做限制，从而，发送上述信标的节点为满足预设条件的节点，即可被第一节点选择为第一节点的簇头。

本领域普通技术人员可以理解，上述第一节点接收到的信标的信号强度、误码率以及时延等可用于衡量传输信标的信道质量。具体的，该信标的信号强度越强、误码率越小以及延时越小，则表示传输该信标的信道质量越好，相应的，发送该信标至第一节点的节点即为至少一个节点中满足预设条件，即层级比第一节点的层级高一个层级且与第一节点之间的信道质量最优的节点。

S211、第一节点接收来自第二节点的对应于入簇请求消息的响应消息，以入簇至第二节点。

第一节点发送入簇请求消息至第二节点后，第二节点返回对应于入簇请求消息的响应消息至第一节点，以使第一节点入簇至第二节点。

进一步地，第一节点成功入簇至第二节点后，第一节点广播一个状态消息，该状态消息用于指示第一节点已成功加入某个簇，从而第一节点的邻居节点接收到该状态消息后，将该邻居节点的邻居表中的第一节点的节点状态更新为“已入簇”。

至此，在树状拓扑网络中，由最末梢的叶子节点开始，自下往上逐级进行入簇，直至最顶端的集中器，即当集中器检测到比集中器的层级低一个层级的所有节点均已入簇至集中器时，该抄表系统的组网过程完成。

进一步地，为了更好地体现本发明实施例提供的抄表系统的组网方法优选地应用于大规模节点组网阶段，在应用本发明实施例提供的抄表系统的组网方法组网完成后，集中器可将信标中的组网阶段标志位设置为零星节点组网，如可将组网阶段标志位设置为0，以用来指示网络下一阶段将进入零星节点组网阶段。

本发明实施例中，对于树状拓扑网络来说，首先，由最顶端的集中器开始，每一层级的节点自上往下逐级快速转发相应的信标，由于信标中携带有网络的同步信息，因此，本发明实施例提供的抄表系统的组网方法可使得每一层级的节点快速完成同步过程、并确定每一层级节点在树状拓扑网络中的层级以及完成发现邻居节点的过程；其次，每一层级的节点将相应的信标转发出去后，在预设周期内将判断自己是否为叶子节点，即每一层级的节点若判断自己为叶子节点，该节点将立即开始入簇至比该节点的层级高一个层级的节点，这样，可使得同一层级的不同叶子节点及不同层级的叶子节点可同步完成入簇过程，因此，加快了抄表系统的组网速度；最后，由最末梢的叶子节点开始，各个层级的节点自下往上逐级入簇过程中，均携带该节点的信息及已入簇至该节点的子孙节点的信息至该节点选定的簇头，这样，在入簇成功后，该节点可无需再单独上报该节点的信息及已入簇至该节点的子孙节点的信息至该节点选定的簇头，因此，节省了网络的传输资源。

本发明实施例提供一种抄表系统的组网方法，通过第一节点接收来自至少一个节点的信标，至少一个节点的信标包括至少一个节点的层级，且第一节点根据至少一个节点的层级确定第一节点的层级，并根据预设规则判断是否将至少一个节点的信标更新为第一信标，第一信标包括第一节点的层级，以及，若将至少一个节点的信标更新为第一信标，第一节点则广播第一信标，以使得第一节点的邻居节点根据第一信标确定是否入簇至第一节点，进而在预设周期后，第一节点根据第一预设策略入簇至第二节点，并发送第一节点的信息及已入簇至第一节点的子孙节点的信息至第二节点，其中，第二节点为至少一个节点中，层级比第一节点的层级高一个层级且与第一节点之间的信道质量最优的节点。通过该方案，由于抄表系统中的各个节点自上往下地快速转发信标，以确定各个节点在抄表系统中所处的层级，从而实现了网络的快速同步过程，各个节点接收到信标后，在预设周期后，将根据第一预设策略自下往上进行入簇，同时各个节点入簇至上一层级节点时，携带了该各个节点的信息及入簇至该各个节点的子孙节点的信息，从而节省了传输资源，进而提高了抄表系统的组网速度。

实施例三

如图4所示，本发明实施例提供一种用户设备1，包括：

接收单元10，用于接收来自至少一个节点的信标，所述至少一个节点的信标包括所述至少一个节点的层级。

处理单元11，用于根据所述至少一个节点的层级确定所述用户设备1的层级，并根据预设规则判断是否将所述至少一个节点的信标更新为第一信标，所述第一信标包括所述用户设备1的层级。

发送单元12，用于若将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标，则广播所述第一信标，以使得所述用户设备1的邻居节点根据所述第一信标确定是否入簇至所述用户设备1，以及用于在预设周期后，所述用户设备1根据第一预设策略入簇至第二节点时，发送所述用户设备1的信息及已入簇至所述用户设备1的子孙节点的信息至所述第二节点，其中，所述第二节点为所述至少一个节点中，层级比所述第一节点的层级高一个层级且与所述第一节点之间的信道质量最优的节点。

进一步地，所述处理单元11，具体用于根据所述至少一个节点的层级将所述用户设备1的层级确定为比所述至少一个节点的层级低一个层级。

进一步地，如图5所示，所述用户设备1还包括：

更新单元13，用于若所述至少一个节点的信标为所述用户设备1首个接收到的信标，则将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标，或者，若所述至少一个节点的信标不为所述用户设备1首个接收到的信标，且重新确定后的所述用户设备1的层级高于重新确定前的所述用户设备1的层级，则将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标。

进一步地，所述至少一个节点的信标还包括组网阶段标志位及所述至少一个节点的ID信息，所述组网阶段标志位用于指示抄表系统为大规模节点组网。

进一步地，所述更新单元13，具体用于将所述至少一个节点的信标中的所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级更新为所述用户设备1的ID信息及所述用户设备1的层级，以形成所述第一信标。

进一步地，所述处理单元11，还用于在所述用户设备1广播所述第一信标后，在所述预设周期内，根据第二预设策略确定所述用户设备1是否为叶子节点。

其中，所述处理单元11根据第二预设策略确定所述用户设备1是否为叶子节点具体包括：

所述接收单元10接收来自第三节点的第三信标，所述第三信标包括所述第三节点的层级。

所述处理单元11根据所述第三节点的层级判断所述第三节点是否为低于所述用户设备1的层级的节点，进而确定所述用户设备1是否为叶子节点。

进一步地，所述更新单元13，还用于根据所述至少一个节点的信标更新所述用户设备1的邻居表。

进一步地，所述用户设备1的邻居表的结构包括节点ID信息、节点层级及节点状态。

进一步地，所述处理单元11，具体用于根据所述至少一个节点的信标获取所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级，并在所述用户设备1的邻居表中查找所述至少一个节点的ID信息；

所述更新单元13，具体用于若未查找到所述至少一个节点的ID信息，则将所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级增加至所述用户设备1的邻居表中，或者，若查找到所述至少一个节点的ID信息，且所述至少一个节点的层级高于所述用户设备1的邻居表中与所述至少一个节点的ID信息对应的节点层级，则将所述用户设备1的邻居表中与所述至少一个节点的ID信息对应的节点层级更新为所述至少一个节点的层级。

进一步地，所述用户设备1的信息包括所述用户设备1的ID信息及所述用户设备1的层级，和/或，已入簇至所述用户设备1的子孙节点的信息包括已入簇至所述用户设备1的子孙节点的ID信息及已入簇至所述用户设备1的子孙节点的层级。

进一步地，所述发送单元12，用于在所述预设周期后，若所述用户设备为所述叶子节点，则发送入簇请求消息至所述第二节点，所述入簇请求消息中携带有所述用户设备1的ID信息及所述用户设备1的层级，或者，若所述用户设备1不为所述叶子节点，且当所述用户设备1的邻居表中比所述用户设备1的层级低一个层级的邻居节点的节点状态均为“已入簇”时，则发送入簇请求消息至所述第二节点，所述入簇请求消息中携带有所述用户设备1的ID信息、所述用户设备1的层级、已入簇至所述用户设备1的子孙节点的ID信息及已入簇至所述用户设备1的子孙节点的层级；

所述接收单元10，用于接收来自所述第二节点的对应于所述入簇请求消息的响应消息，以使所述用户设备1入簇至所述第二节点。

本发明实施例提供一种用户设备，首先，用户设备接收来自至少一个节点的信标，至少一个节点的信标包括至少一个节点的层级，然后，用户设备根据至少一个节点的层级确定用户设备的层级，并根据预设规则判断是否将至少一个节点的信标更新为第一信标，第一信标包括用户设备的层级，以及，若将至少一个节点的信标更新为第一信标，用户设备则广播第一信标，以使得用户设备的邻居节点根据第一信标确定是否入簇至用户设备，从而，在预设周期后，用户设备根据第一预设策略入簇至第二节点时，发送用户设备的信息及已入簇至用户设备的子孙节点的信息至第二节点，其中，第二节点为至少一个节点中，层级比第一节点的层级高一个层级且与第一节点之间的信道质量最优的节点。通过该方案，由于抄表系统中的各个用户设备，即节点自上往下地快速转发信标，以确定各个节点在抄表系统中所处的层级，从而实现了网络的快速同步过程，各个节点接收到信标后，在预设周期后，将根据第一预设策略自下往上进行入簇，同时各个节点入簇至上一层级节点时，携带了该各个节点的信息及入簇至该各个节点的子孙节点的信息，从而节省了传输资源，进而提高了抄表系统的组网速度。

实施例四

如图6所示，本发明实施例提供一种用户设备1，包括接收器14、发送器15、处理器16以及存储器17，其中，

接收器14可用于接收来自其他用户设备的信号，特别地，若其他用户设备需要和该用户设备进行通信时，接收器14可接收来自其他用户设备的呼叫请求消息。

发送器15可用于向其他用户设备发送信号，特别地，若该用户设备需要和其他用户设备进行通信时，发送器15可发送该用户设备的呼叫请求消息至其他用户设备。

处理器16为用户设备的控制以及处理中心，通过运行存储在存储器17中的软件程序，并调用及处理存储在存储器17中的数据，从而控制用户设备进行收发信号，以及实现用户设备的其他功能。

存储器17可用于存储软件程序及数据，以使得处理器16可通过运行存储在存储器17中的软件程序，从而实现用户设备的收发信号以及其他功能。

本发明实施例中，所述用户设备1可以为抄表系统中的采集器，也可以为抄表系统中的中继模块，还可以为抄表系统中的电表、水表或气表等其他符合要求的用户设备，本发明不做限制。

接收器14接收来自至少一个节点的信标，所述至少一个节点的信标包括所述至少一个节点的层级；处理器16根据所述至少一个节点的层级确定所述用户设备1的层级，并根据预设规则判断是否将所述至少一个节点的信标更新为第一信标，所述第一信标包括所述用户设备1的层级，以及，所述处理器16将所述用户设备1的层级存储于存储器17中；若所述处理器16将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标，所述处理器16则将第一信标存储于所述存储器17中，并指示发送器15广播所述第一信标，以使得所述用户设备1的邻居节点可根据所述第一信标确定是否入簇至所述用户设备1；在预设周期后，所述用户设备1根据第一预设策略入簇至第二节点时，所述发送器15发送所述用户设备1的信息及已入簇至所述用户设备1的子孙节点的信息至所述第二节点，其中，所述第二节点为所述至少一个节点中，层级比所述第一节点的层级高一个层级且与所述第一节点之间的信道质量最优的节点。

进一步地，所述处理器16，具体用于根据所述至少一个节点的层级将所述用户设备1的层级确定为比所述至少一个节点的层级低一个层级，并将所述第一节点的层级存储于存储器17中。

进一步地，所述处理器16，用于若所述至少一个节点的信标为所述用户设备1首个接收到的信标，则将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标，或者，若所述至少一个节点的信标不为所述用户设备1首个接收到的信标，且重新确定后的所述用户设备1的层级高于重新确定前的所述用户设备1的层级，则将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标，以及将所述第一信标存储于存储器17中。

进一步地，所述至少一个节点的信标还包括组网阶段标志位及所述至少一个节点的ID信息，所述组网阶段标志位用于指示抄表系统为大规模节点组网。

进一步地，所述处理器16，具体用于将所述至少一个节点的信标中的所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级更新为所述用户设备1的ID信息及所述用户设备1的层级，以形成所述第一信标，并将所述第一信标存储于存储器17中。

进一步地，所述处理器16，还用于在所述用户设备1广播所述第一信标后，在所述预设周期内，根据第二预设策略确定所述用户设备1是否为叶子节点。

其中，所述处理器16根据第二预设策略确定所述用户设备1是否为叶子节点具体包括：

所述接收器14接收来自第三节点的第三信标，所述第三信标包括所述第三节点的层级。

所述处理器16根据所述第三节点的层级判断所述第三节点是否为低于所述用户设备1的层级的节点，进而确定所述用户设备1是否为叶子节点。

进一步地，所述处理器16，还用于根据所述至少一个节点的信标更新所述用户设备1的邻居表。

进一步地，所述用户设备1的邻居表的结构包括节点ID信息、节点层级及节点状态。

进一步地，所述处理器16，具体用于根据所述至少一个节点的信标获取所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级，并在所述用户设备1的邻居表中查找所述至少一个节点的ID信息，若未查找到所述至少一个节点的ID信息，则将所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级增加至所述用户设备1的邻居表中，或者，若查找到所述至少一个节点的ID信息，且所述至少一个节点的层级高于所述用户设备1的邻居表中与所述至少一个节点的ID信息对应的节点层级，则将所述用户设备1的邻居表中与所述至少一个节点的ID信息对应的节点层级更新为所述至少一个节点的层级。

进一步地，所述用户设备1的信息包括所述用户设备1的ID信息及所述用户设备1的层级，和/或，已入簇至所述用户设备1的子孙节点的信息包括已入簇至所述用户设备1的子孙节点的ID信息及已入簇至所述用户设备1的子孙节点的层级。

进一步地，所述发送器15，用于在所述预设周期后，若所述用户设备1为所述叶子节点，则发送入簇请求消息至所述第二节点，所述入簇请求消息中携带有所述用户设备1的ID信息及所述用户设备1的层级，或者，若所述用户设备1不为所述叶子节点，且当所述用户设备1的邻居表中比所述用户设备1的层级低一个层级的邻居节点的节点状态均为“已入簇”时，则发送入簇请求消息至所述第二节点，所述入簇请求消息中携带有所述用户设备1的ID信息、所述用户设备1的层级、已入簇至所述用户设备1的子孙节点的ID信息及已入簇至所述用户设备1的子孙节点的层级；

所述接收器14，用于接收来自所述第二节点的对应于所述入簇请求消息的响应消息，以使所述用户设备1入簇至所述第二节点。

本发明实施例提供一种用户设备，首先，用户设备接收来自至少一个节点的信标，至少一个节点的信标包括至少一个节点的层级，然后，用户设备根据至少一个节点的层级确定用户设备的层级，并根据预设规则判断是否将至少一个节点的信标更新为第一信标，第一信标包括用户设备的层级，以及，若将至少一个节点的信标更新为第一信标，用户设备则广播第一信标，以使得用户设备的邻居节点根据第一信标确定是否入簇至用户设备，从而，在预设周期后，用户设备根据第一预设策略入簇至第二节点时，发送用户设备的信息及已入簇至用户设备的子孙节点的信息至第二节点，其中，第二节点为至少一个节点中，层级比第一节点的层级高一个层级且与第一节点之间的信道质量最优的节点。通过该方案，由于抄表系统中的各个用户设备，即节点自上往下地快速转发信标，以确定各个节点在抄表系统中所处的层级，从而实现了网络的快速同步过程，各个节点接收到信标后，在预设周期后，将根据第一预设策略自下往上进行入簇，同时各个节点入簇至上一层级节点时，携带了该各个节点的信息及入簇至该各个节点的子孙节点的信息，从而节省了传输资源，进而提高了抄表系统的组网速度。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种抄表系统的组网方法，其特征在于，包括：

第一节点接收来自至少一个节点的信标，所述至少一个节点的信标包括所述至少一个节点的层级；

所述第一节点根据所述至少一个节点的层级确定所述第一节点的层级，并根据预设规则判断是否将所述至少一个节点的信标更新为第一信标，所述第一信标包括所述第一节点的层级；

若将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标，所述第一节点则广播所述第一信标，以使得所述第一节点的邻居节点根据所述第一信标确定是否入簇至所述第一节点；

在预设周期后，所述第一节点根据第一预设策略入簇至第二节点，并发送所述第一节点的信息及已入簇至所述第一节点的子孙节点的信息至所述第二节点，其中，所述第二节点为所述至少一个节点中，层级比所述第一节点的层级高一个层级且与所述第一节点之间的信道质量最优的节点。

2.根据权利要求1所述的抄表系统的组网方法，其特征在于，所述第一节点根据所述至少一个节点的层级确定所述第一节点的层级具体包括：

所述第一节点根据所述至少一个节点的层级将所述第一节点的层级确定为比所述至少一个节点的层级低一个层级。

3.根据权利要求1或2所述的抄表系统的组网方法，其特征在于，所述第一节点根据预设规则判断是否将所述至少一个节点的信标更新为第一信标具体包括：

若所述至少一个节点的信标为所述第一节点首个接收到的信标，所述第一节点则将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标；

若所述至少一个节点的信标不为所述第一节点首个接收到的信标，且重新确定后的所述第一节点的层级高于重新确定前的所述第一节点的层级，所述第一节点则将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标。

4.根据权利要求1-3任一项所述的抄表系统的组网方法，其特征在于，所述至少一个节点的信标还包括组网阶段标志位及所述至少一个节点的序列号ID信息，所述组网阶段标志位用于指示所述抄表系统为大规模节点组网。

5.根据权利要求4所述的抄表系统的组网方法，其特征在于，所述第一节点将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标具体包括：

所述第一节点将所述至少一个节点的信标中的所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级更新为所述第一节点的ID信息及所述第一节点的层级，以形成所述第一信标。

6.根据权利要求1-5任一项所述的抄表系统的组网方法，其特征在于，所述第一节点则广播所述第一信标后，所述方法还包括：

在所述预设周期内，所述第一节点根据第二预设策略确定所述第一节点是否为叶子节点；

其中，所述第一节点根据第二预设策略确定所述第一节点是否为叶子节点具体包括；

所述第一节点接收来自第三节点的第三信标，所述第三信标包括所述第三节点的层级；

所述第一节点根据所述第三节点的层级判断所述第三节点是否为低于所述第一节点的层级的节点，进而所述第一节点确定所述第一节点是否为叶子节点。

7.根据权利要求1-6任一项所述的抄表系统的组网方法，其特征在于，所述第一节点接收来自至少一个节点的信标之后，所述方法还包括：

所述第一节点根据所述至少一个节点的信标更新所述第一节点的邻居表。

8.根据权利要求7所述的抄表系统的组网方法，其特征在于，所述第一节点的邻居表的结构包括节点ID信息、节点层级及节点状态。

9.根据权利要求8所述的抄表系统的组网方法，其特征在于，所述第一节点根据所述至少一个节点的信标更新所述第一节点的邻居表的方法具体包括：

所述第一节点根据所述至少一个节点的信标获取所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级；

所述第一节点在所述第一节点的邻居表中查找所述至少一个节点的ID信息；

若未查找到所述至少一个节点的ID信息，所述第一节点则将所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级增加至所述第一节点的邻居表中；

若查找到所述至少一个节点的ID信息，且所述至少一个节点的层级高于所述第一节点的邻居表中与所述至少一个节点的ID信息对应的节点层级，所述第一节点则将所述第一节点的邻居表中与所述至少一个节点的ID信息对应的节点层级更新为所述至少一个节点的层级。

10.根据权利要求1-9任一项所述的抄表系统的组网方法，其特征在于，

所述第一节点的信息包括所述第一节点的ID信息及所述第一节点的层级，

和/或，已入簇至所述第一节点的子孙节点的信息包括已入簇至所述第一节点的子孙节点的ID信息及已入簇至所述第一节点的子孙节点的层级。

11.根据权利要求10所述的抄表系统的组网方法，其特征在于，所述在预设周期后，所述第一节点根据第一预设策略入簇至第二节点，并发送所述第一节点的信息及已入簇至所述第一节点的子孙节点的信息至所述第二节点具体包括：

在所述预设周期后，若所述第一节点为所述叶子节点，所述第一节点则发送入簇请求消息至所述第二节点，所述入簇请求消息中携带有所述第一节点的ID信息及所述第一节点的层级，或者，若所述第一节点不为所述叶子节点，且当所述第一节点的邻居表中比所述第一节点的层级低一个层级的邻居节点的节点状态均为“已入簇”时，所述第一节点则发送入簇请求消息至所述第二节点，所述入簇请求消息中携带有所述第一节点的ID信息、所述第一节点的层级、已入簇至所述第一节点的子孙节点的ID信息及已入簇至所述第一节点的子孙节点的层级；

所述第一节点接收来自所述第二节点的对应于所述入簇请求消息的响应消息，以入簇至所述第二节点。

12.一种用户设备，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收来自至少一个节点的信标，所述至少一个节点的信标包括所述至少一个节点的层级；

处理单元，用于根据所述至少一个节点的层级确定所述用户设备的层级，并根据预设规则判断是否将所述至少一个节点的信标更新为第一信标，所述第一信标包括所述用户设备的层级；

发送单元，用于若将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标，则广播所述第一信标，以使得所述用户设备的邻居节点根据所述第一信标确定是否入簇至所述用户设备，以及用于在预设周期后，所述用户设备根据第一预设策略入簇至第二节点时，发送所述用户设备的信息及已入簇至所述用户设备的子孙节点的信息至所述第二节点，其中，所述第二节点为所述至少一个节点中，层级比所述第一节点的层级高一个层级且与所述第一节点之间的信道质量最优的节点。

13.根据权利要求12所述的用户设备，其特征在于，

所述处理单元，具体用于根据所述至少一个节点的层级将所述用户设备的层级确定为比所述至少一个节点的层级低一个层级。

14.根据权利要求12或13所述的用户设备，其特征在于，还包括：

更新单元，用于若所述至少一个节点的信标为所述用户设备首个接收到的信标，则将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标，或者，若所述至少一个节点的信标不为所述用户设备首个接收到的信标，且重新确定后的所述用户设备的层级高于重新确定前的所述用户设备的层级，则将所述至少一个节点的信标更新为所述第一信标。

15.根据权利要求12-14任一项所述的用户设备，其特征在于，所述至少一个节点的信标还包括组网阶段标志位及所述至少一个节点的ID信息，所述组网阶段标志位用于指示抄表系统为大规模节点组网。

16.根据权利要求15所述的用户设备，其特征在于，

所述更新单元，具体用于将所述至少一个节点的信标中的所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级更新为所述用户设备的ID信息及所述用户设备的层级，以形成所述第一信标。

17.根据权利要求12-16任一项所述的用户设备，其特征在于，

所述处理单元，还用于在所述用户设备广播所述第一信标后，在所述预设周期内，根据第二预设策略确定所述用户设备是否为叶子节点；

其中，所述处理单元根据第二预设策略确定所述用户设备是否为叶子节点具体包括：

所述接收单元接收来自第三节点的第三信标，所述第三信标包括所述第三节点的层级；

所述处理单元根据所述第三节点的层级判断所述第三节点是否为低于所述用户设备的层级的节点，进而确定所述用户设备是否为叶子节点。

18.根据权利要求12-17任一项所述的用户设备，其特征在于，

所述更新单元，还用于根据所述至少一个节点的信标更新所述用户设备的邻居表。

19.根据权利要求18所述的用户设备，其特征在于，所述用户设备的邻居表的结构包括节点ID信息、节点层级及节点状态。

20.根据权利要求19所述的用户设备，其特征在于，

所述处理单元，具体用于根据所述至少一个节点的信标获取所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级，并在所述用户设备的邻居表中查找所述至少一个节点的ID信息；

所述更新单元，具体用于若未查找到所述至少一个节点的ID信息，则将所述至少一个节点的ID信息及所述至少一个节点的层级增加至所述用户设备的邻居表中，或者，若查找到所述至少一个节点的ID信息，且所述至少一个节点的层级高于所述用户设备的邻居表中与所述至少一个节点的ID信息对应的节点层级，则将所述用户设备的邻居表中与所述至少一个节点的ID信息对应的节点层级更新为所述至少一个节点的层级。

21.根据权利要求12-20所述的用户设备，其特征在于，

所述用户设备的信息包括所述用户设备的ID信息及所述用户设备的层级，

和/或，已入簇至所述用户设备的子孙节点的信息包括已入簇至所述用户设备的子孙节点的ID信息及已入簇至所述用户设备的子孙节点的层级。

22.根据权利要求21所述的用户设备，其特征在于，

所述发送单元，用于在所述预设周期后，若所述用户设备为所述叶子节点，则发送入簇请求消息至所述第二节点，所述入簇请求消息中携带有所述用户设备的ID信息及所述用户设备的层级，或者，若所述用户设备不为所述叶子节点，且当所述用户设备的邻居表中比所述用户设备的层级低一个层级的邻居节点的节点状态均为“已入簇”时，则发送入簇请求消息至所述第二节点，所述入簇请求消息中携带有所述用户设备的ID信息、所述用户设备的层级、已入簇至所述用户设备的子孙节点的ID信息及已入簇至所述用户设备的子孙节点的层级；

所述接收单元，用于接收来自所述第二节点的对应于所述入簇请求消息的响应消息，以使所述用户设备入簇至所述第二节点。