CN111132384A - 自组网的入网方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

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Abstract

一种自组网的入网方法、装置、计算机设备和存储介质，所述自组网包括多个节点，其中至少一个节点为PAN协调器，所述入网方法包括：检测是否接收到所述自组网中任一节点发送的同步前导，若接收到，则根据所述同步前导与发送所述同步前导的节点实现时、频域同步；当接收到自组网的组网通知时，向发送所述组网通知的节点发送入网请求，所述入网请求被发送至所述PAN协调器并由所述PAN协调器判断是否同意该入网请求；若所述PAN协调器同意所述入网请求，则接收入网通知，所述入网通知由所述PAN协调器发送；根据所述自组网的通信规则与网内其他节点通信。该方法中，PAN协调器在各个节点入网时，收集入网节点的信息，以灵活规划通信路由。

Description

自组网的入网方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及通信技术领域，具体地涉及一种自组网的入网方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
目前主流的自组网系统为基于电气和电子工程师协会(Institute ofElectrical and Electronics Engineers，简称IEEE)的802.15.4协议的紫蜂(Zigbee)系统，Zigbee网络中主要包括以下三种设备：端设备、协调器、域网(Personal Area Network，简称PAN)协调器。各个设备的主要功能如下：端设备，端设备可包括全功能设备(FullFunctionDevice，简称FFD)和精简功能设备Reduced Function Device，简称RFD)，RFD只具有简单的收发功能，不能进行分组的转发；FFD通常通过发送信标实现与周围节点的同步，具有转发分组功能；PAN协调器，为整个网络的主控节点，并且每个自组网中只能有一个PAN协调器，具有成员身份管理、链路信息管理、分组转发功能。
其中，FFD可以成为协调器并选取一个频段建立新的网络，而RFD只能通过向协调器注册并连接后才能使用网络；RFD只能作为端设备。
现有的自组网初始建网方案有如下几个缺点：中心节点(即PAN协调器)无法获得网络中相邻节点之间的通信情况，因而无法快速得到路由信息，当自组网内节点出现问题时，PAN协调器无法及时感知，造成网内通信不灵活。
发明内容
本申请解决的技术问题是如何提供一种自组网的入网方法、装置、计算机设备和存储介质，从而能够基于自组网中根据各节点之间的通信情况，以灵活地规划路由。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种自组网的入网方法，所述自组网包括多个节点，其中至少一个节点为PAN协调器，所述入网方法包括：步骤A，检测是否接收到所述自组网中任一节点发送的同步前导，若接收到，则执行步骤B；步骤B，根据所述同步前导与发送所述同步前导的节点实现时、频域同步；步骤C，当接收到自组网的组网通知时，向发送所述组网通知的节点发送入网请求，所述入网请求被发送至所述PAN协调器并由所述PAN协调器判断是否同意该入网请求；步骤D，若所述PAN协调器同意所述入网请求，则接收入网通知，其中，所述入网通知由所述PAN协调器发送；步骤E，根据所述自组网的通信规则与网内其他节点通信。
可选的，所述组网通知中携带场强测报请求，所述入网请求中包括与所述场强测报请求对应的场强测报结果，所述PAN协调器获取各个入网请求对应的节点的场强测报结果，并根据各个节点的场强测报结果判断是否允许该节点入网。
可选的，所述向发送组网通知的节点发送入网请求之后，还包括，接收所述入网请求中场强测量结果的反馈；若所述反馈指示所述场强测量结果未被正确接收，则跳转至所述步骤C。
可选的，所述检测是否接收到所述自组网中任一节点发送的同步前导之后，还包括：步骤F，接收发送所述同步前导的节点发送的同步帧，所述同步帧中指示所述自组网的系统信息；步骤G，根据所述系统信息判定所述自组网是否处于建网状态，若判定结果为是，则跳转至所述步骤C。
可选的，当判定所述自组网处于建网状态时，启动计时器计时，当在预设时间内未接收到自组网的组网通知时，跳转至所述步骤A。
可选的，所述自组网中包括若干层级，每一层级包括中继节点和属于中继节点的终端节点，所述系统信息指示建网状态的同时，还指示当前的建网层级；所述方法还包括：若所述PAN协调器不同意所述入网请求时，再次跳转至所述步骤F；当所述同步帧中的系统信息指示的当前的建网层级大于已发送的入网请求对应的建网层级时，再次跳转至所述步骤C。
可选的，所述根据所述系统信息判定所述自组网是否处于建网状态之后，所述方法还包括：若判定结果为否，则向周围节点发送场强测报请求，并接收各个周围节点返回的场强测报结果；根据各个周围节点返回的场强测报结果向其中的一个或多个节点发送入网请求，所述入网请求被转发至所述PAN协调器并由所述PAN协调器判断是否同意该入网请求；继续执行所述步骤D。
可选的，所述入网通知中指示所在的层级，所述接收入网通知之后，所述方法还包括：接收邻节点发送的同步帧，并检测接收的同步帧中当前的建网层级是否更新为所在层级；若检测结果为是，则继续执行所述步骤E；若检测结果为否，则再次接收邻节点发送的同步帧，并检测接收的同步帧中的当前的建网层级是否更新为所在层级。
可选的，所述若所述PAN协调器同意所述入网请求之后，所述方法还包括：接收所述PAN协调器发送的标识号，并根据所述标识号周期性向邻节点发送同步帧。
可选的，所述接收入网通知之后，所述方法还包括：从所述PAN协调器获取所述自组网的通信路由表，通过所述通信路由表与所述自组网内的各个节点通信。
本申请实施例还提供一种自组网的入网装置，所述自组网包括多个节点，其中至少一个节点为PAN协调器，所述装置包括：前导检测模块，用于执行步骤A，在预设载频中检测是否接收到所述自组网中任一节点发送的同步前导，若接收到，则执行步骤B；同步模块，用于执行步骤B，根据所述同步前导与发送所述同步前导的节点实现时、频域同步；入网请求模块，用于执行步骤C，当接收到自组网的组网通知时，向发送所述组网通知的节点发送入网请求，所述入网请求被发送至所述PAN协调器并由所述PAN协调器判断是否同意该入网请求；入网成功模块，用于执行步骤D，若所述PAN协调器同意所述入网请求，则接收入网通知，其中，所述入网通知由所述PAN协调器发送、或由所述PAN协调器发送且通过所述自组网内其他节点转发；通信模块，用于执行步骤E，根据所述自组网中的通信规则与网内其他节点通信。
本申请实施例还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上述任意一项所述方法的步骤。
本申请实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行上述任意一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本申请实施例的技术方案具有以下有益效果：
本申请实施例提供一种自组网的入网方法，所述自组网包括多个节点，其中至少一个节点为PAN协调器，所述入网方法包括：步骤A，检测是否接收到所述自组网中任一节点发送的同步前导，若接收到，则执行步骤B；步骤B，根据所述同步前导与发送所述同步前导的节点实现时、频域同步；步骤C，当接收到自组网的组网通知时，向发送所述组网通知的节点发送入网请求，所述入网请求被发送至所述PAN协调器并由所述PAN协调器判断是否同意该入网请求；步骤D，若所述PAN协调器同意所述入网请求，则接收入网通知，其中，所述入网通知由所述PAN协调器发送；步骤E，根据所述自组网的通信规则与网内其他节点通信。
本申请实施例提供的自组网的入网方法，较之现有技术，游离节点可在自组网处于建网阶段时，通过回应网内节点的组网通知的方式，被动地加入自组网。任一节点的入网请求，都由网内节点转发至PAN协调器，由PAN协调器判断是否允许对应节点入网。PAN协调器在各个节点入网时，收集入网节点的信息，以及向PAN协调器转发该入网节点的入网请求的其他网内节点的信息，以灵活规划通信路由。
进一步地，在建网过程中PAN协调器对各个入网节点进行信号质量的收集，并根据收集到的信号质量来判定是否允许待入网节点入网，由此PAN协调器可在组网过程中对各个入网节点之间的信号质量进行统计，并由此进行节点管理和路由规划。
进一步地，在待入网节点检测到的同步帧中指示自组网的系统状态处于非建网状态时，即该自组网已建网完成，待入网节点可通过主动发起入网请求的方式申请入网。
附图说明
图1为现有技术中的一种新建Zigbee网络的示意图；
图2为现有技术中一种通过关联方式加入Zigbee网络中子设备的流程示意图；
图3为现有技术中一种通过关联方式加入Zigbee网络中父设备的流程示意图；
图4为现有技术中一种通过直接方式加入Zigbee网络中父设备的流程示意图；
图5为现有技术中一种通过直接方式加入Zigbee网络中子设备的流程示意图；
图6为本申请实施例的一种自组网的入网方法的流程示意图；
图7为本申请实施例的一种自组网的入网方法的部分流程示意图；
图8为本申请实施例的一种自组网的结构示意图；
图9为本申请实施例的一种自组网的入网装置的结构示意图。
具体实施方式
如背景技术所言，现有技术中自组网系统，当网内节点出现问题时，自组网无法灵活应对。
在Zigbee网络中，只有协调器(coordinator)设备可以建立网络，在建立网络过程中，所有的实现过程都是通过原语实现的。请参见图1，图1提供了现有技术中一种新建Zigbee网络的示意图。
首先，协调器设备在Zigbee协调器应用层(以下简称为应用层)调用建网请求(即图示的NLME_NETWORK_FORMATION.Request原语)，Zigbee协调器网络层(以下简称为网络层)收到这个原语，就要求Zigbee协调器介质访问控制(Media Access Control，简称MAC)层(以下简称为MAC层)执行信道能量扫描。
具体地，所述MAC层在执行信道能量扫描时，调用扫描请求(图示的MLME_SCAN.Request原语)，主要以找到信道能量低于设定能量值的信道，。并进一步，所述MAC层返回扫描确认(图示的MLME_SCAN.Confirm原语)。所述MAC层可以在多个信道中进行能量扫描，以发现多个满足要求的信道，并且标注可用信道。
下一步，就在可用信道中执行活动情况扫描(即active scan)，就是在可接受的信道搜寻Zigbee设备，找到最好的信道，通过记录的结果，选择一个信道，该信道存在最少的Zigbee网络，最好是没有Zigbee网络。如果没有合适的信道，将发送确认消息，并告知上层结果；如果找到了合适的信道，将随机选择一个网络号(即图中的PAN ID，或者可以选择任一可以识别该Zigbee网络的标识号)以避免该Zigbee网络与已有网络冲突。通过原语在MAC层注册该网络号并选择网络地址。
MAC层下达开始指令(如MLME_START.Request原语)，并获取该自组网的网络号(如PAN ID)和信道扫描结果，将通过确认消息(如confirm原语)告知上层。收到PAN开始的状态，NLME将告知应用层，它要求的建立网络的状态，这通过NLME_NETWORK_FORMATION.Confirm原语实现。
在Zigbee协调器设备建立网络后，路由器设备或者终端设备(end device)，可以加入协调器建立的网络。具体加入网络有两种方式，一种是通过关联(association)方式加入，即待加入的设备发起加入网络；另一种是直接(direct)方式加入，即待加入的设备具体加入到某一设备下，作为该设备的子节点。
一、通过关联方式加入：
具体的加入方式包括：在网络中加入一个设备，一共涉及到两个设备参与，即子设备和待定的父设备，其中，子设备即待加入的设备，也可以称为子节点、在未成功加入网络时为潜在子设备(或潜在子节点)；父设备为已加入网络的设备，也称为父节点，在子设备未成功加入网络时称为潜在父设备(或父节点)。
对于子设备而言，请参见图2，图2为现有技术中一种通过关联方式加入Zigbee网络中子设备的流程示意图。
子设备向子设备网络层(以下简称网络层)发送网络发现请求(图示的NLME-NETWORK-DISCOVERY.Request原语)，该请求还包括信道扫描的时间，网络层收到这一请求，在子设备MAC层(以下简称MAC层)执行被动或主动扫描。其中，具体发送的是一个请求帧，如信标请求(becon request)帧(图未示)，当在这个信道中的设备(即已加入某一网络中的设备，可作为子设备加入对应网络的设备，之后将其称为潜在父节点)收到该帧，将会发送对应的信标帧(becon)。
子设备网络层返回信标接收确认(图2中的MLME-BEACON-NOTIFY.Indication原语)，以告知MAC层。其中，该父设备发送的信标帧包含了发送该信标帧的地址信息，以及是否允许其他设备以其子节点的方式加入。待加入的设备的网络层，将检查该信标帧的协议地址是否是Zigbee的地址；如果不是，则忽略该信标帧；如果是，该设备将收到的每个潜在父节点的信标帧的相关信息复制到对应的关联表(neighbor table)中。
MAC层完成扫描后，向网络层发送扫描确认消息(图2中的MLME-SCAN.Confirm原语)；网络层收到该扫描确认消息后，向子设备应用层(以下简称应用层)发送网络确认消息(即图2中的NLME-NETWORK-DISCOVERY.Confirm原语)，以告知应用层。
应用层接收后，根据该网络确认消息决定是否要求重新扫描，或者从关联表中选择所发现的网络以加入该网络。
应用层可发送加入请求(图2中的NLME-JOIN.Request原语)来加入对应的网络，也可通过对应的参数查看请求查看各个网络的参数。如果在关联表中找不到合适的潜在父节点，将告知应用层，如果关联表中由多个设备可以满足入网要求，将选择到协调器节点深度最低的设备(即与网络的协调器通信跳数最小的设备)，如果有几个设备的深度相同，且都是最小深度，将从中这几个设备中随机选择一个作为潜在父节点。
确定潜在父节点后，网络层将向MAC请求查看协议的相关部分，可通过MLME-ASSOCIATE.Request原语发送请求，连接状态将通过MLME-ASSOCIATE.Confirm原语反馈。
如果试图加入不成功，MAC层向网络层反馈加入失败，具体可通过MLME-ASSOCIATE.Confirm原语来通知加入失败。如果收到的是潜在父节点拒绝该设备加入，这时候，则网络层将会在关联表中，把该潜在父节点(potential parent bit)的位置设置为零，以确保网络层不再给这个潜在父节点的设备二次发送加入请求。
当对一个潜在父节点加入没成功，将选择另一个潜在父节点加入，直至找到一个合适的设备加入或者所有的设备都不适合。
如果加入成功，网络层接收连接确认(图2中的MLME-ASSOCIATE.Confirm原语)，则连接成功的潜在父节点即作为子节点入网的父节点，网络层将在关联表中设置子节点与其父节点的关系。同时，这个父节点也会在关联表中加入这个新设备。
如果子设备以路由器(router)形式成功加入网络，该设备的应用层将发送路由建立请求(图2中的NLME-START_ROUTER.Request原语)，由网络层转发建立请求(图2中的MLME-START.Request原语)到MAC层。MAC层收到该请求后，向网络层发送MLME-START.Confirm原语，并由网络层进行路由确认(即图2中的NLME-START_ROUTER.Confirm原语)。
对于父节点的设备而言，请参见图3，图3为现有技术中一种通过关联方式加入Zigbee网络中父设备的流程示意图。只有网络中的协调器或路由器可以加入设备。
在加入设备时，父设备应用层(以下简称为应用层)向父设备网络层(以下简称为网络层)发送NLME-NETWORK-FORMATION.Request原语。从父设备MAC层(简称MAC层)开始，MAC层接收到一帧连接请求后，通过MLME-ASSOCIATE.Indication原语传到网络层。
潜在的父节点收到这帧数据，首先判断该设备是否已经存在其关联表中，如果找到，获取相应的16位网络地址，并发送连接回应(MLME-ASSOCIATE.Rresponse原语)到MAC层；如果没有找到，将分配一个在这个网络中唯一的地址给待加入的子设备，如果潜在父节点已经用完了地址分配即，即告知该设备不能接受子设备了(可通过图3中的MLME-ASSOCIATE.Reponse原语告知)。在多跳网络中，其他设备还可以接受子设备。如果子设备加入得到许可，MAC层将在关联表中创建一个表项，将子设备作为潜在父设备的子节点，此时潜在父设备为子节点的父节点，并向网络层返回MLME-COMM-STATUS.Indication原语，网络层向应用层发送NLME-JOIN.Indication原语，告知该设备已成功加入网络。
二、直接(directly)方式加入。
即一个子设备在其潜在父节点预先指派的情况下加入网络。以这种方式加入网络的过程中，首先由父节点发起。
对于父节点而言，请参见图4，图4为现有技术中一种通过直接方式加入Zigbee网络中父设备的流程示意图。
父节点首先调用NLME-DIRECT-JOIN.Requese原语，在其中的目的地址(DeviceAddress)部分设置成要求加入网络设备的电气和电子工程师协会(Institute ofElectrical and Electronics Engineers，简称IEEE)地址。当这个过程初始化后，在父节点的网络层要判断子设备是否已经加入网络，如果在其关联表中找到了这个设备，将终止操作，并通过NLME-DIRECT-JOIN.Confirm原语告诉应用层子设备已经加入网络。如果没有找到匹配的，在网络层，如果可能，将分配一个在这个网络中唯一的16位网络地址，将在其关联表中为这个子节点创建一个表项；如果无法分配，通过NLME-DIRECT-JOIN.Confirm原语告诉应用层表已满，如果可分配，通过NLME-DIRECT-JOIN.confirm原语告诉应用层创建成功。注意，这个过程父节点设备是没有向空中发射信息，只是在自己设备内处理。但是，在子设备要求加入时，以孤节点方式实现，因为该过程和孤节点方式重新加入实现方式一样。
对于子节点而言，请参见图5，图5为现有技术中一种通过直接方式加入Zigbee网络中子设备的流程示意图。子节点通过孤节点方式加入，首先子设备调用NLME-JOIN.Request原语，然后网络层要求MAC层执行孤点扫描，对设置的信道，该步骤由MLME-SCAN.Request初始化，通过MLME－SCAN.Comfirm原语返回结果。如果扫描成功，网络层将通过调用NLME-JOIN.Confirm原语告知应用层加入成功。如果扫描没有成功，网络层将终止操作，并告知应用层没有找到网络，该步骤通过调用NLME-JOIN.Confirm原语实现。子节点要求加入后，父节点在MAC层收到MLME-ORPHAN.indication原语(图未示)，只有协调器或路由器作为父节点时，父节点将做进一步处理。当这一过程完成后，网络层将首先查找看其子设备是否为孤节点。如果是孤节点，将比较IEEE地址。如果地址匹配，则获取该地址，可通过MAC层MLME-ORPHAN.Reponse原语(图未示)告知子设备。
综上为现有技术中Zigbee网络的建立过程，可在上述Zigbee网络中进行数据传输。
然而，上图1至图4中现有的Zigbee自组网建网过程，存在以下几个问题：自组网的中心节点无法获得网络中相邻节点的通信情况，因而无法快速得到路由信息；中心节点无法工作的情况下，网络恢复需要较长时间，效率很低；在信息转发过程中，节点无法工作的情况下，重新进行传输需要较长时间，效率很低。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种自组网的入网方法，所述自组网包括多个节点，其中至少一个节点为PAN协调器，所述入网方法包括：步骤A，检测是否接收到所述自组网中任一节点发送的同步前导，若接收到，则执行步骤B；步骤B，根据所述同步前导与发送所述同步前导的节点实现时、频域同步；步骤C，当接收到自组网的组网通知时，向发送所述组网通知的节点发送入网请求，所述入网请求被发送至所述PAN协调器并由所述PAN协调器判断是否同意该入网请求；步骤D，若所述PAN协调器同意所述入网请求，则接收入网通知，其中，所述入网通知由所述PAN协调器发送；步骤E，根据所述自组网的通信规则与网内其他节点通信。
通过该自组网的入网方法，游离节点可加入自组网，根据自组网的通信规则与网内其他节点通信。且在各个节点加入自组网时，由自组网的中心节点，即PAN协调器来判定是否同意各个节点的入网请求，并根据各个节点的属性信息，以及接收该节点入网请求的其他入网节点来对该入网节点进行管理。其中，游离节点指的是尚未加入自组网的节点。PAN协调器在各个节点入网时，收集入网节点的信息，以灵活规划通信路由。
为使本申请的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施例做详细的说明。
请参见图6，图6提供了一种自组网的入网方法的流程示意图。所述自组网包括多个节点，其中至少一个节点为个域网(Personal Area Network，简称PAN)协调器。PAN协调器具有类似路由服务器和对外网关的功能，可采用PAN协调器的标识号(如PANID)来表示该自组网。更具体而言，PAN协调器可以维护自组网的通信路由表，该通信路由表包含各个节点与其他节点之间的通信路由。
该自组网的入网方法具体可包括：
步骤A，检测是否接收到所述自组网中任一节点发送的同步前导，若接收到，则执行步骤B；
在自组网中，各节点之间进行数据交互前，应先保持二者在时域、频域的同步，以保证接收节点可正确接收发送节点发送的数据。当自组网外的游离节点想要加入自组网时，可在自组网的预设载频内进行信号扫描，当检测到自组网内的任一节点发送的同步前导时，可尝试通过该节点入网。
步骤B，根据所述同步前导与发送所述同步前导的节点实现时、频域同步；
当前待入网的节点根据检测到的同步前导与该同步前导的发送节点实现时、频域同步，以能够与其进行通信。
步骤C，当接收到自组网的组网通知时，向发送所述组网通知的节点发送入网请求，所述入网请求被发送至所述PAN协调器并由所述PAN协调器判断是否同意该入网请求；
若自组网处于建网状态，则自组网内的PAN协调器或者自组网内各个层级的中继节点向各自的邻节点发送组网通知，以告知邻节点可通过回复组网通知被动入网；待入网节点可根据此组网通知回复入网请求，向自组网提起入网，该入网请求由发送所述组网通知的节点转发至PAN协调器，由PAN协调器判断是否允许待入网节点的入网请求。
可选的，PAN协调器可根据待入网节点的属性信息、转发该待入网节点的网内节点、以及待入网节点与网内节点之间的信号强度等信息来判断是否允许其入网。
步骤D，若所述PAN协调器同意所述入网请求，则接收入网通知，其中，所述入网通知由所述PAN协调器发送；
若PAN协调器同意待入网节点的入网请求，则向待入网节点发送入网通知，该节点入网成功。此外，该节点还可以可获取自组网内的通信协议，并按照协议的规则进行网内通信。
可选的，若PAN协调器不允许该节点入网，则向待入网节点返回入网失败的通知，该通知可包含入网失败的原因。
步骤E，根据所述自组网的通信规则与网内其他节点通信。
通过本实施例的自组网的入网方法，游离节点可在自组网处于建网阶段，通过回应网内节点的组网通知的方式，被动地加入自组网。任一节点的入网请求，都由网内节点转发至PAN协调器判断是否允许对应节点入网，PAN协调器在各个节点入网时，同时收集各节点的信息以及入网时转发该节点入网通知的其他网内节点，以建立通信路由，PAN协调器实现对自组网内各节点以及其相互关系进行管理。
在一个实施例中，所述组网通知中携带场强测报请求，所述入网请求中包括与所述场强测报请求对应的场强测报结果，所述PAN协调器获取各个入网请求对应的节点的场强测报结果，并根据各个节点的场强测报结果判断是否允许该节点入网。
场强测报请求是由自组网内节点向待入网节点发送的、用于请求收到组网通知的节点返回场强测量结果。当待入网节点接收到场强测报请求后，即测量本节点与发送组网通知网内节点之间的信号质量得到场强测报结果，并将该场强测报结果放置于入网请求中发送至网内节点，由网内节点转发至PAN协调器。
PAN协调器获取发送入网请求的待入网节点的场强测量结果，以判定是否允许该节点入网。
可选的，PAN协调器还可根据场强测量结果，判断该待入网节点在入网后是否可以作为自组网内某一层级的中继节点、或规划该待入网节点在入网后与其他网内节点之间的通信链路等。
可选的，信号质量(即场强测量结果)可以为信噪比(Signal Noise Ratio，简称SNR)、参考信号接收质量(Reference Signal Received Quality，简称RSRQ)和参考信号接收功率(Reference Signal Receiving Power，简称RSRP)等。
本实施例中，在建网过程中PAN协调器对各个待入网节点进行信号质量的收集，并根据收集到的信号质量来判定是否允许待入网节点入网，由此PAN协调器可在组网过程中对各个入网节点之间的信号质量进行统计，并由此进行节点管理和路由规划。
可选的，所述向发送组网通知的节点发送入网请求之后，还包括，接收所述入网请求中场强测量结果的反馈；若所述反馈指示所述场强测量结果未被正确接收，则跳转至所述步骤C。
在待入网节点向发送组网通知的节点发送入网请求，发送组网通知的节点接收入网请求，将其转发至PAN协调器，由PAN协调器判定是否允许待入网节点入网。PAN协调器若接收到该入网请求，且获取其中的场强测量结果，无论PAN协调器是否正确接收待入网节点的场强测量结果，都向待入网节点发送反馈消息，待入网节点接收此反馈可获知自组网的PAN协调器是否已正确接收其发送的入网请求，以及是否正确获取其中的场强测量结果。
若该反馈指示所述场强测量结果未被PAN协调器正确接收，则待入网节点继续获取自组网内节点发送的组网通知，并再次通过步骤C请求入网。
在一个实施例中，请参见图6和图7，图7为一种自组网的入网方法的部分流程示意图。在图6所示步骤A中检测是否接收到所述自组网中任一节点发送的同步前导之后，还可以包括：
步骤F，接收发送所述同步前导的节点发送的同步帧，所述同步帧中指示所述自组网的系统信息；
在该自组网中，可通过PAN协调器定义用于全网同步的系统消息，由PAN协调器先以同步帧传输至一级中继节点，实现一级中继节点的同步；再由一级中继节点继续转发系统消息，并以同步帧发送至二级中继节点，继续实现二级中继节点的同步，…，直至终端节点接收到其上一级的中继节点的同步帧。至此，该自组网系统实现全网同步。此同步操作具有周期性，每经过一个周期，即进行一次全网同步。在该同步帧中可指示当前自组网的系统状态，即该自组网处于建网状态中还是处于建网完成的正常通信状态。
可选的，网内的各个节点在一个周期内转发同步帧的相对时间(即相对于其他网内节点的时间)可根据该节点在自组网中的标识号来设置。
步骤G，根据所述系统信息判定所述自组网是否处于建网状态。若判定结果为是，则跳转至所述步骤C。
在建网阶段，同步帧中的系统消息可指示自组网处于建网状态，如当前的建网层级等；当建网完成后，所述同步帧指示正常通信状态。当待入网节点检测到的同步帧指示自组网处于建网状态时，则可通过步骤C的操作，以被动方式加入自组网。
本实施例中，自组网内节点由PAN协调器开始，所有节点分布式转发同步帧，以实现自组网内的全网同步；网外节点通过检测网内节点转发的同步帧，以获取自组网的系统状态，并选择对应的入网方式。
可选的，当判定所述自组网处于建网状态时，启动计时器计时，当在预设时间内未接收到自组网的组网通知时，跳转至图6中的所述步骤A。
当待入网节点检测到自组网处于建网状态时，在执行步骤C的同时，在本地启动计时器开始计时，若在预设时间内未接收到自组网的网内节点发送的组网通知时，则可能待入网节点未与网内任一节点同步成功或同步到的节点并非发起组网通知的节点，需要重新执行步骤A，以与自组网内广播组网通知的网内节点进行同步，以接收到组网通知，启动入网流程。
在一个实施例中，所述自组网中包括若干层级，每一层级包括中继节点和属于中继节点的终端节点，所述系统信息指示建网状态的同时，还指示当前的建网层级；自组网的入网方法还包括：若所述PAN协调器不同意所述入网请求时，再次跳转至所述步骤F；当所述同步帧中的系统信息指示的当前的建网层级大于已发送的入网请求对应的建网层级时，再次跳转至所述步骤C。
请参见图8，图8提供一种自组网的结构示意图。该自组网包括至少一个中心节点即PAN协调器，用于维护所述自组网系统中的所有节点的邻居路由信息；还包括一个或多个中继节点，每一中继节点能直接或经由其他中继节点间接地与所述PAN协调器通信以获取所述邻居路由信息，每一中继节点具有一个或多个终端节点，属于同一中继节点的终端节点通过该同一中继节点进行通信，属于不同中继节点的终端节点通过所述不同中继节点进行通信。
具体而言，所述终端节点和所述PAN协调器通过建立直接连接或者间接连接进行通信；所述间接连接包括在所述终端节点和所述PAN协调器之间连接有一个或多个所述中继节点。具体的，所述中继节点可包括与所述PAN协调器直接连接的一级中继节点、与一级中继节点连接的二级中继节点等多个层级的中继节点，以及属于各层级中继节点的终端节点，所述终端节点可以直接和所述PAN协调器连接，也可以根据需要和所属的中继节点或其他任一级中继节点连接。其中，所述中继节点可以采用时分、频分或随机接入的方式与所述PAN协调器以及终端节点通信。
自组网内各节点转发的同步帧在指示建网状态的同时，还指示当前的建网层级；在当前的建网层级下，若PAN协调器不允许待入网节点入网，其可能性为待入网节点与当前建网层级的节点之间距离较远、信号强度较差；可在建网状态为下一层级或以后层级时，再申请入网；即当检测到同步帧中的系统信息指示的当前的建网层级大于已发送的入网请求对应的建网层级时，再次跳转至步骤C，并通过步骤C及后续步骤申请入网。
在一个实施例中，请继续参见图7，图7中的步骤G所述根据所述系统信息判定所述自组网是否处于建网状态之后，还包括：
若判定结果为否，则执行步骤S701和步骤S702，其中：
步骤S701，向周围节点发送场强测报请求，并接收各个周围节点返回的场强测报结果；
步骤S702，根据各个周围节点返回的场强测报结果向其中的一个或多个节点发送入网请求，所述入网请求被转发至所述PAN协调器并由所述PAN协调器判断是否同意该入网请求；
继续执行所述步骤D。
在待入网节点检测到的同步帧中指示自组网的系统状态处于非建网状态时，即该自组网已建网完成，待入网节点可通过主动发起入网请求的方式申请入网。主动入网的流程包括：
待入网节点主动向周围的各个节点发送场强测报请求，以使得各个接收到场强测报请求的节点返回场强测量结果，以使得待入网节点获取其与各个节点之间的信号质量；
待入网节点在获取各个节点返回的场强测量结果后，可向已成功加入自组网的一个或多个节点发送入网请求，该入网请求中包含其与该节点的之间的场强测量结果。已入网节点接收到待入网节点的入网请求后，将其转发至PAN协调器，由PAN协调器根据入网请求中的场强测量结果判定是否允许待入网节点入网，以及该节点入网后其与其他网内节点之间的通信链路。即步骤D及后续步骤。
本实施例中，在自组网的系统状态处于非建网状态时，网外游离节点可通过主动发起入网请求的方式入网。
在一个实施例中，所述入网通知中指示所在的层级，所述接收入网通知之后，还包括：接收邻节点发送的同步帧，并检测接收的同步帧中当前的建网层级是否更新为所在层级；若检测结果为是，则继续执行所述步骤E；若检测结果为否，则再次接收邻节点发送的同步帧，并检测接收的同步帧中的当前的建网层级是否更新为所在层级。
若网外节点加入自组网成功，在其接收到的入网通知中指示该节点在自组网中所在的层级，以使得该节点能够根据自己所在层级确定其与其他节点之间的通信链路。
当入网节点确定其所在层级，也需要监听其他节点发送的同步帧中指示的建网层级是否更新为入网节点所在的层级，若是，则可正常网内通信。若同步帧中指示的建网层级未更新为入网节点所在的层级，自组网内的全网同步未涵盖入网节点所在的层级，待其同步至入网节点所在的层级，该入网节点可正常网内通信。
在一个实施例中，所述若所述PAN协调器同意所述入网请求之后，还包括：接收所述PAN协调器发送的标识号，并根据所述标识号周期性向邻节点发送同步帧。
在网外节点入网后，为实现网内节点的通信，也需要转发同步帧。
在各个节点加入自组网后，PAN协调器为其分配用于识别的标识号，各个节点转发同步帧的相对时间由各个节点的标识号确定。
可选的，每一网内节点对应唯一的标识号，各个节点可根据该标识号获取的网内通信规则。
可选的，该标识号可以为网内临时地址(Radio Network Temporary Identity，简称RNTI)或者硬件地址(Hardware ID)的全部比特或部分比特。
在一个实施例中，请继续参见图6，步骤D中的所述接收入网通知之后，还包括：从所述PAN协调器获取所述自组网的通信路由表，通过所述通信路由表与所述自组网内的各个节点通信。
在各个节点入网后，PAN协调器根据各个节点的属性、该节点与其网内邻节点之间的信号质量等信息，构建各个节点的通信链路，得到该自组网的通信路由表，通信路由表为已入网节点之间通信的依据。
PAN协调器在允许各个节点入网的同时，可根据各个节点发送的入网通知来获取各入网节点的属性、信号质量等信息，以快速构建网内通信路由，当有新的节点入网时，PAN协调器根据新入网的节点对自组网的通信路由表进行更新。通信路由表在建立后存储于PAN协调器，在网内各个节点需要与其他节点通信时，即直接或间接从PAN协调器获取，并根据获取的通信路由表实现与其他节点之间的通信。
本申请实施例还提供一种自组网的入网装置，请参见图9，图9提供了一种自组网的入网装置的结构示意图；该装置可以包括：
前导检测模块901，用于执行步骤A，在预设载频中检测是否接收到所述自组网中任一节点发送的同步前导，若接收到，则执行步骤B；
同步模块902，用于执行步骤B，根据所述同步前导与发送所述同步前导的节点实现时、频域同步；
入网请求模块903，用于执行步骤C，当接收到自组网的组网通知时，向发送所述组网通知的节点发送入网请求，所述入网请求被发送至所述PAN协调器并由所述PAN协调器判断是否同意该入网请求；
入网成功模块904，用于执行步骤D，若所述PAN协调器同意所述入网请求，则接收入网通知，其中，所述入网通知由所述PAN协调器发送、或由所述PAN协调器发送且通过所述自组网内其他节点转发；
通信模块905，用于执行步骤E，根据所述自组网中的通信规则与网内其他节点通信。
其中，所述自组网包括多个节点，其中至少一个节点为PAN协调器，
关于该自组网的入网装置的原理、具体实现和有益效果请参照前文及图6至图8示出的关于自组网的入网方法的相关描述，此处不再赘述。
本申请实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行图6至图8中自组网的入网方法的步骤。该计算进设备包括但不限于手机、计算机、平板电脑等终端设备。
本申请实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行图6至图8中自组网的入网方法的步骤。所述存储介质可以是计算机可读存储介质，例如可以包括非挥发性存储器(non-volatile)或者非瞬态(non-transitory)存储器，还可以包括光盘、机械硬盘、固态硬盘等。
本申请实施例中所述核心网可以是演进型分组核心网(evolved packet core，简称EPC)、5G Core Network(5G核心网)，还可以是未来通信系统中的新型核心网。5G CoreNetwork由一组设备组成，并实现移动性管理等功能的接入和移动性管理功能(Access andMobility Management Function，简称AMF)、提供数据包路由转发和服务质量(Quality ofService，简称QoS)管理等功能的用户面功能(User Plane Function,UPF)、提供会话管理、IP地址分配和管理等功能的会话管理功能(Session Management Function，简称SMF)等。
本申请实施例中的基站(base station，简称BS)，也可称为基站设备，是一种部署在无线接入网(RAN)用以提供无线通信功能的装置。例如在2G网络中提供基站功能的设备包括基地无线收发站(英文：base transceiver station,简称BTS)，3G网络中提供基站功能的设备包括节点B(NodeB)，在4G网络中提供基站功能的设备包括演进的节点B(evolvedNodeB，简称eNB)，在无线局域网络(wireless local area networks，简称WLAN)中，提供基站功能的设备为接入点(access point，简称AP)，5G新无线(New Radio，简称NR)中的提供基站功能的设备gNB,以及继续演进的节点B(ng-eNB)，其中gNB和终端之间采用NR技术进行通信，ng-eNB和终端之间采用E-UTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)技术进行通信，gNB和ng-eNB均可连接到5G核心网。本申请实施例中的基站还包含在未来新的通信系统中提供基站功能的设备等。
本申请实施例中的网络侧network是指为终端提供通信服务的通信网络，包含无线接入网的基站，还可以包含无线接入网的基站控制器，还可以包含核心网侧的设备。
常用词汇的定义或说明：
【涉及终端的称呼】本申请实施例中的终端可以指各种形式的用户设备(userequipment，简称UE)、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台(mobile station，建成MS)、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、终端设备(terminal equipment)、无线通信设备、用户代理或用户装置。终端设备还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(SessionInitiation Protocol，简称SIP)电话、无线本地环路(Wireless Local Loop，简称WLL)站、个人数字处理(Personal Digital Assistant，简称PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备，未来5G网络中的终端设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(Public Land Mobile Network，简称PLMN)中的终端设备等，本申请实施例对此并不限定。
【涉及上行、下行的定义】本申请实施例定义接入网到终端的单向通信链路为下行链路，在下行链路上传输的数据为下行数据，下行数据的传输方向称为下行方向；而终端到接入网的单向通信链路为上行链路，在上行链路上传输的数据为上行数据，上行数据的传输方向称为上行方向。
【和或或的定义】应理解，本文中术语“和或或”，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“或”，表示前后关联对象是一种“或”的关系。
【多个的定义】本申请实施例中出现的“多个”是指两个或两个以上。
【第一、第二的定义】本申请实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本申请实施例中对设备个数的特别限定，不能构成对本申请实施例的任何限制。
【连接的定义】本申请实施例中出现的“连接”是指直接连接或者间接连接等各种连接方式，以实现设备间的通信，本申请实施例对此不做任何限定。
应理解，本申请实施例中，所述处理器可以为中央处理单元(central processingunit，简称CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signalprocessor，简称DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(field programmable gate array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
还应理解，本申请实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-only memory，简称ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM，简称PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，简称EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyEPROM，简称EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random accessmemory，简称RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的随机存取存储器(random access memory，简称RAM)可用，例如静态随机存取存储器(staticRAM，简称SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronousDRAM，简称SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data rate SDRAM，简称DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，简称ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM，简称SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(direct rambus RAM，简称DR RAM)。
上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和系统，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，在本申请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包括，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，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
虽然本申请披露如上，但本申请并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，可轻易想到变化或替换，均可作各种更动与修改，包含上述不同功能、实施步骤的组合，包含软件和硬件的实施方式，均在本申请的保护范围。

Claims (13)

1.一种自组网的入网方法，其特征在于，所述自组网包括多个节点，其中至少一个节点为PAN协调器，所述入网方法包括：
步骤A，检测是否接收到所述自组网中任一节点发送的同步前导，若接收到，则执行步骤B；
步骤B，根据所述同步前导与发送所述同步前导的节点实现时、频域同步；
步骤C，当接收到自组网的组网通知时，向发送所述组网通知的节点发送入网请求，所述入网请求被发送至所述PAN协调器并由所述PAN协调器判断是否同意该入网请求；
步骤D，若所述PAN协调器同意所述入网请求，则接收入网通知，其中，所述入网通知由所述PAN协调器发送；
步骤E，根据所述自组网的通信规则与网内其他节点通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组网通知中携带场强测报请求，所述入网请求中包括与所述场强测报请求对应的场强测报结果，所述PAN协调器获取各个入网请求对应的节点的场强测报结果，并根据各个节点的场强测报结果判断是否允许该节点入网。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述向发送组网通知的节点发送入网请求之后，还包括，接收所述入网请求中场强测量结果的反馈；
若所述反馈指示所述场强测量结果未被正确接收，则跳转至所述步骤C。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当接收到所述自组网中任一节点发送的同步前导之后，还包括：
步骤F，接收发送所述同步前导的节点发送的同步帧，所述同步帧中指示所述自组网的系统信息；
步骤G，根据所述系统信息判定所述自组网是否处于建网状态，若判定结果为是，则跳转至所述步骤C。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当判定所述自组网处于建网状态时，启动计时器计时，当在预设时间内未接收到自组网的组网通知时，跳转至所述步骤A。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述自组网中包括若干层级，每一层级包括中继节点和属于中继节点的终端节点，所述系统信息指示建网状态的同时，还指示当前的建网层级；
所述方法还包括：
若所述PAN协调器不同意所述入网请求时，再次跳转至所述步骤F；
当所述同步帧中的系统信息指示的当前的建网层级大于已发送的入网请求对应的建网层级时，再次跳转至所述步骤C。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述系统信息判定所述自组网是否处于建网状态之后，还包括：
若判定结果为否，则向周围节点发送场强测报请求，并接收各个周围节点返回的场强测报结果；
根据各个周围节点返回的场强测报结果向其中的一个或多个节点发送入网请求，所述入网请求被转发至所述PAN协调器并由所述PAN协调器判断是否同意该入网请求；
继续执行所述步骤D。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述入网通知中指示所在的层级，所述接收入网通知之后，还包括：
接收邻节点发送的同步帧，并检测接收的同步帧中当前的建网层级是否更新为所在层级；
若检测结果为是，则继续执行所述步骤E；
若检测结果为否，则再次接收邻节点发送的同步帧，并检测接收的同步帧中的当前的建网层级是否更新为所在层级。
9.根据权利要求1至7任一所述的方法，其特征在于，所述若所述PAN协调器同意所述入网请求之后，还包括：
接收所述PAN协调器发送的标识号，并根据所述标识号周期性向邻节点发送同步帧。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收入网通知之后，还包括：
从所述PAN协调器获取所述自组网的通信路由表，通过所述通信路由表与所述自组网内的各个节点通信。
11.一种自组网的入网装置，其特征在于，所述自组网包括多个节点，其中至少一个节点为PAN协调器，所述装置包括：
前导检测模块，用于执行步骤A，在预设载频中检测是否接收到所述自组网中任一节点发送的同步前导，若接收到，则执行步骤B；
同步模块，用于执行步骤B，根据所述同步前导与发送所述同步前导的节点实现时、频域同步；
入网请求模块，用于执行步骤C，当接收到自组网的组网通知时，向发送所述组网通知的节点发送入网请求，所述入网请求被发送至所述PAN协调器并由所述PAN协调器判断是否同意该入网请求；
入网成功模块，用于执行步骤D，若所述PAN协调器同意所述入网请求，则接收入网通知，其中，所述入网通知由所述PAN协调器发送、或由所述PAN协调器发送且通过所述自组网内其他节点转发；
通信模块，用于执行步骤E，根据所述自组网中的通信规则与网内其他节点通信。
12.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机指令，其特征在于，所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求1至10任意一项所述方法的步骤。
13.一种存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令运行时执行权利要求1至10任意一项所述方法的步骤。
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