WO2011134435A1 - 一种加入无线传感网络的方法和装置 - Google Patents

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WO2011134435A1
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channel
scanning
beacon frame
working
wireless sensor
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PCT/CN2011/073589
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徐勇
刘永俊
赵牧
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华为技术有限公司
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Definitions

  • the present invention relates to the field of wireless sensing technologies, and in particular, to a method and apparatus for joining a wireless sensing network.
  • a wireless sensor network is a widely used wireless network that can be used in a variety of real-world environments.
  • Wireless sensor networks are widely used in military, medical, environmental, and transportation fields due to their self-organization, self-management, self-energy, high reliability, and low cost.
  • beacon-enabled network the device with the beacon-enabled capability periodically sends out the beacon, and the beacon can not only perform time synchronization with the surrounding nodes, but also provide network information to the device nodes to be joined to the network to be joined.
  • a coordinator transmits a beacon to a surrounding node, and each superframe period starts with a beacon issuing a beacon, and the beacon includes a duration of the superframe period, the super Information such as the arrangement of each phase of the frame and the time synchronization of each device.
  • beacons are not sent periodically, but only when needed, when a specific device is sent, such as when the network is added or when time synchronization is required.
  • the communication between devices in the non-beacon enabled network is generally asynchronous, that is, when the communication is required, the communication device sends a communication request, and the data is transmitted after the devices are synchronized and coordinated.
  • Devices in a wireless sensor network typically use only one channel for communication, but in order to increase network communication capacity and avoid mutual interference between devices, devices in the network can simultaneously communicate using multiple channels.
  • each device can be fixed to each other on the best channel to communicate with each other, or the frequency hopping mode can be used for communication.
  • the specific frequency hopping modes include random sequence hopping and fixed sequence hopping. ⁇ Communication with frequency hopping requires precise time synchronization between devices, and each device node uses a fixed optimal channel for communication, which requires less time synchronization.
  • each device node In the existing multi-channel communication network, each device node generally works in a different channel. Switch to the channel of the receiving device only when communication is required. When a device to be added joins the network, it does not only stay on one channel to complete the joining process, but queries each possible communication channel according to the parameters of the device itself, that is, detects each possible channel, and determines whether There is a wireless network to join. At this point, the device node to be joined will broadcast a beacon request frame on the channel and wait for the corresponding time to receive the beacon frame. After transmitting the beacon request frame, the to-be-joined device only receives the beacon frame sent by the network, and does not receive the data information transmitted in the channel.
  • the node to be added will determine whether to join the network according to the content carried in the beacon frame. After determining to join the wireless network on the current channel, the node to be added will send the associated information to the device node that sends the beacon frame, and perform subsequent operations to join the network; if the network on the current channel is not suitable for joining, the device node to be added The received beacon frame is discarded. If no beacon frame is received within a limited time, the device to be joined will jump to another channel and repeat the above process until the detection of each channel set by itself is completed.
  • the device node to be joined needs to transmit a beacon request frame in each possible channel when joining the network, and needs to be sent.
  • the channel for sending the beacon request waits for a certain period of time to acquire the network beacon information necessary for completing the network joining process, which requires a lot of time and energy.
  • the embodiments of the present invention provide a method and apparatus for joining a wireless sensing network to quickly and efficiently join a wireless sensing network.
  • the embodiment of the present invention provides the following technical solutions:
  • a method of joining a wireless sensor network comprising:
  • the to-be-joined device node performs channel scanning from the first channel according to the set channel scan sequence
  • a working channel to be joined to the device node is selected, and the working channel is added to the wireless sensor network through the parent node.
  • a device for joining a wireless sensor network comprising:
  • a channel scanning unit configured to perform channel scanning from the first channel according to the set channel scanning sequence
  • a scan control unit configured to: when receiving the first beacon frame returned by the beacon sending node during the channel scanning, suspending channel scanning, where the beacon frame carries a beacon sending node in the current wireless sensor network a working channel and a first channel link quality parameter of a channel on which the current beacon transmitting node is located;
  • a constructing unit configured to compare a working channel of the beacon transmitting node in the current wireless sensor network with a set channel scanning sequence, delete a channel other than the working channel from the set channel scanning sequence, and construct a new channel scan Sequence
  • the scan control unit is further configured to continue channel scanning on a channel that has not been channel scanned according to a new channel scan sequence
  • a determining unit configured to determine a parent node joining the wireless sensor network according to the first channel link quality parameter in the beacon frame of the received working channel
  • a joining unit configured to select a working channel to be added to the device node, where the working channel joins the wireless sensor network by using the parent node.
  • a method of joining a wireless sensor network including
  • a device for joining a wireless sensor network comprising:
  • a pre-processing unit configured to select a beacon sending node in the current wireless sensor network as a parent node, and determine a second channel scan sequence formed according to a working channel in the current wireless sensor network;
  • the method is configured to enable a device to be joined and the parent node to perform synchronous switching between channels according to a channel scanning sequence, and perform a second round of channel scanning;
  • a joining unit configured to determine, according to a second channel link quality parameter carried in the beacon frame received in the second round of channel scanning, a working channel to be joined to the device node, and pass the parent node in the working channel Join the wireless sensor network.
  • the embodiment of the invention provides a method and device for joining a wireless sensor network.
  • the solution provided by the embodiment of the present invention pauses the channel scan, and adjusts the channel scan sequence set according to the working channel of the current wireless sensor network recorded in the beacon frame, and deletes the non-distributed sequence from the channel.
  • the working channel saves the channel scanning time and speeds up the process of joining the device node to join the current wireless sensor network.
  • FIG. 1 is a flow chart of a method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic structural diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of a unit in a device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of a unit in an apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart of a method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram of a device according to an embodiment of the present invention.
  • a method for joining a network includes:
  • the beacon frame carries a working channel of the beacon sending node in the current wireless sensor network, and First channel link quality parameter;
  • the first channel can be any one of the set channel scan sequences.
  • the device node to be added before joining the network, generally sets a working channel range to be scanned according to its own system, and the maximum does not exceed the number of working channels in the working frequency range, for example, in the 2
  • the scan channel range is determined, for example, one of the 16 available channels can be selected as the scan channel and scanned in a certain order. For example, channel 1 to channel 1 3 can be selected.
  • the scan sequence can be set from channel 1 to channel 13.
  • the channels to be scanned may be formed into a channel scan sequence in scan order. And sequentially scanning the recorded channels according to the channel scan sequence.
  • the process of channel scanning is: The device node to be joined transmits a beacon request frame on one scanning channel, and then waits for a predetermined time.
  • the device to be added waits for a predetermined time limit on the channel X. If there is a beacon transmitting node capable of transmitting a beacon frame in the channel X, the beacon transmitting node waits after receiving the beacon request frame sent by the device node to be joined.
  • the joining device node sends a beacon frame. In general, after the device node to be added receives a beacon frame on one channel, it will switch to the next channel in the set channel scan sequence to continue the channel scan. If there is no beacon transmission node in channel X, it cannot wait. After the joining device node sends a beacon request frame, a beacon frame is sent. At this time, the device to be joined waits for the channel X to wait for the set time limit, and then switches to the next channel in the set channel scan sequence to continue the channel scanning.
  • the beacon frame sent by the beacon sending node generally includes information such as the ID of the current network, time synchronization, and the like. Since the beacon transmitting node works in the current multi-channel wireless sensing network, the working channel of the surrounding beacon transmitting node has been recorded in the process of communicating with the surrounding nodes; or the surrounding beacon transmitting nodes have been counted in the previous period. The working channel; that is, the beacon transmitting node can obtain the working channel of the beacon transmitting node in the current wireless sensor network. In the embodiment of the present invention, the beacon sending node may add the working channel of the beacon sending node in the current wireless sensor network to the beacon frame, and feed back to the device node to be added.
  • Table 2 The structure of the beacon frame in an embodiment of the present invention is as shown in Table 2.
  • S103 Construct a new channel scan sequence according to the beacon sending node in the current wireless sensor network. Specifically, the working channel of the beacon sending node in the current wireless sensor network may be compared with the set channel scan sequence. A channel other than the working channel is deleted from the set channel scan sequence to construct a new channel scan sequence.
  • S104 Scan the working channels that have not been scanned in sequence according to the new channel scanning sequence.
  • S105 Determine, according to the first channel link quality parameter in the beacon frame of the received working channel, the parent node that joins the wireless sensor network.
  • the first channel link quality parameter is used to describe the channel link quality parameter carried in the first beacon frame in the channel scanning process, and the channel scan has not been performed according to the new channel scan sequence.
  • the channel link quality parameter carried in the beacon frame received during the scanning process of the working channel.
  • the device to be added can learn the channel information used in the network according to the information carried in the channel frame.
  • the node to be joined will construct a new channel scan sequence based on the information of the working channel contained in the beacon frame. For example, in one embodiment, the working channel and setting of the beacon transmitting node in the current wireless sensor network may be set. The channel scan sequences are compared, and then channels other than the working channel are deleted from the set channel scan sequence to construct a new channel scan sequence.
  • the device to be joined continues to perform channel scanning on the channel that has not been channel scanned according to the new channel scan sequence.
  • the new channel scan sequence no longer includes non-working channels, and channel scanning according to the new channel scan sequence can reduce the time wasted for non-working channel scanning during channel scanning.
  • the newly constructed channel scan sequence is more optimized than the originally set channel scan sequence, which fundamentally reduces the time required for subsequent channel scans.
  • the set channel scan sequence is channel 1 - channel 13.
  • the device node to be joined starts channel scanning from channel 1, assuming that channel 2 is entered.
  • the channel scan is suspended.
  • the working channel of the current network includes channels 2, 3, 4, 6, 9, 10, 1, 3, 15, and 16.
  • the channel outside the working channel can be deleted, that is, the channel 5, channel 7, 8, channel 11 and channel 12 that need to be scanned are deleted, and a new channel scanning is constructed.
  • the sequence includes 2, 3, 4, 6, 9, 1 0, 1 3 . Since channels 1, 2 have been scanned by the channel, it is only necessary to continue channel scanning on the working channels (channels 3, 4, 6, 9, 10, and 13) that have not been channel scanned according to the new channel scanning sequence. Just fine.
  • the beacon frames returned through the respective working channels can determine the parent to join the wireless sensor network according to the first channel link quality parameter carried in the beacon frames. node.
  • the channel link quality can be selected to refer to the best beacon frame sending node as the parent node of the wireless sensor network.
  • one channel may be arbitrarily selected from all existing channels as a working channel to be added to the device node; or the work to be added to the device node may be directly selected according to the first channel link quality parameter in the beacon frame. channel.
  • the parent node may be synchronously switched between channels according to a new channel scan sequence, and then the second round of channel scan may be performed.
  • the specific process of synchronous handover is as follows: The device node to be joined and the parent node simultaneously perform channel scanning on the same channel according to the new channel scanning sequence, and then simultaneously switch to the next channel for channel scanning until the completion of the new channel scanning sequence. Channel scanning of the channel.
  • the process of channel scanning is as follows: The device node to be joined sends a beacon request frame on a channel, and the parent node returns a beacon frame to the node to be joined after receiving the new target request frame. The device node to be joined receives the beacon frame.
  • the beacon frame carries a second channel link quality parameter.
  • the working channel to be joined to the device node is determined according to the second channel link quality parameter carried in the beacon frame received during the second round of channel scanning.
  • the channel with the best value of the second channel link quality parameter may be selected as the working channel to be added to the device node, and the like.
  • the second channel link quality parameter is used to describe a channel link quality parameter of a working channel carried in a beacon frame received during a second round of channel scanning.
  • the first channel link quality parameter is a beacon frame sent by the beacon sending node on the different working channel received by the same device node to be sent through the different working channel.
  • the first channel link quality parameter carries the channel quality of the different working channels
  • the second channel link quality parameter is different from the parent node received by the same device node to be joined in the second round of channel scanning.
  • the second channel link quality parameter carried in the beacon frame sent by the working channel the channel quality of the different working channels of the parent node transmitting the beacon frame is characterized, so, compared with the first channel link quality parameter, the second channel The link quality parameter is more able to reflect the difference between the channels.
  • the method for determining the working channel is not limited, and may be determined according to actual conditions.
  • the channel link quality of the channel 6 is determined to be the best according to the first channel link quality parameter in the beacon frame, and the beacon sending node of the channel 6 is selected as the node to be added to join the wireless node.
  • the parent node of the sensing network can also simultaneously determine that channel 6 is the working channel to be joined to the device node, and joins the current wireless sensor network from the parent node on channel 6.
  • the method provided by the embodiment of the present invention pauses channel scanning when receiving the first beacon frame, and constructs a new channel scan sequence according to the working channel of the current wireless sensor network recorded in the beacon frame, and the new channel scan sequence.
  • the non-working channel is no longer included, which reduces the time for subsequent channel scanning, thereby accelerating the process of joining the device node to join the current wireless sensor network.
  • an embodiment of the present invention further provides an apparatus for joining a wireless sensor network, which is located in a node to be added, and the apparatus includes:
  • a channel scanning unit 201 configured to perform channel scanning from the first channel according to the set channel scanning sequence
  • the scan control unit 202 is configured to: when receiving the first beacon frame returned by the beacon sending node in the channel scanning process, suspending the channel scanning; the beacon frame carrying the beacon sending node in the current wireless sensor network Working channel and first channel link quality parameter;
  • the scanning control unit 202 is further configured to continue channel scanning on a channel that has not been channel scanned according to a new channel scanning sequence;
  • the determining unit 204 is configured to determine, according to the first channel link quality parameter in the beacon frame of the received working channel, a parent node that joins the wireless sensor network;
  • the joining unit 205 is configured to select a working channel to be added to the device node, and join the wireless sensor network through the parent node in the working channel.
  • the adding unit 205 includes:
  • a synchronous scan subunit 301 configured to perform synchronous switching between the channels and the parent node according to a new channel scan sequence, to complete a second round of channel scan;
  • a determining subunit 302 configured to determine, according to a second channel link quality parameter carried in the beacon frame received in the second round of channel scanning, a working channel to be added to the device node;
  • the sub-unit 303 is added to join the wireless sensor network through the parent node on the working channel.
  • the adding unit 205 includes:
  • the selecting subunit 401 is configured to arbitrarily select one channel from all the existing channels as the working channel to be added to the device node; or select the working channel to be added to the device node according to the first channel link quality parameter in the beacon frame;
  • the joining subunit 402 is configured to join the wireless sensor network through the parent node on the working channel.
  • the apparatus provided by the embodiment of the present invention suspends channel scanning, and constructs a new channel scan sequence in a new channel scan sequence according to the working channel of the current wireless sensor network recorded in the beacon frame.
  • the non-working channel is no longer included, thereby reducing the time of channel scanning during subsequent channel scanning, and accelerating the process of joining the device node to join the current wireless sensor network.
  • an embodiment of the present invention further provides another method for joining a wireless sensor network, including:
  • S50 selects a beacon sending node in the current wireless sensor network as a parent node, and determines a second channel scan sequence formed according to the working channel in the current wireless sensor network;
  • the device node to be joined may perform synchronous switching between the channels and the parent node according to the second channel scan sequence to complete the second round of channel scan of the adjusted scan channel.
  • the purpose of the second round of channel scanning is to determine the working channel to be added to the device node, that is, to determine which channel the device node to be joined is working on.
  • the to-be-joined device node and the parent node perform synchronous switching between channels according to the second channel scan sequence, and complete the second round of channel scanning on the adjusted scan channel, specifically: according to the second channel scan sequence, the parent node and the standby node The device node switches to the same channel.
  • S503. Determine, according to a second channel link quality parameter carried in the beacon frame received in the second round of channel scanning, a working channel to be added to the device node, and join the wireless channel on the working channel by using the parent node. Sense network.
  • the second channel link quality parameter carried in the beacon frame may be a Received Signal Strength Indication (RSSI).
  • RSSI Received Signal Strength Indication
  • the device node to be transmitted can determine the working channel that is most suitable for its own work. For example, select the largest channel of the RSSI as the working channel. After the working channel is determined, the current wireless sensor network can be added to the working channel through the parent node.
  • the method provided by the embodiment of the present invention selects a parent node from the beacon sending node by forming a second channel scan sequence according to the working channel in the current wireless sensor network, and the parent node and the to-be-joined device node scan according to the second channel.
  • the sequence completes the second round of channel scanning by synchronous switching, obtains the second channel link quality parameter of each channel, and determines the working channel to be added to the device node according to the second channel link quality parameter, and joins the wireless sensor network through the parent node in the working channel.
  • the non-working channel is not included, and the time for the device node to be joined to stay on the non-working channel during the second round of channel scanning is avoided. Therefore, the time and energy consumed by the device node to acquire channel condition data are fundamentally reduced, and the efficiency of joining the device node to join the wireless sensor network is improved.
  • the step S501 may be implemented by the following steps, including: performing, by the device node to be added, performing channel scanning from the first channel according to the set channel scanning sequence;
  • the channel scanning is suspended; the beacon frame carries the working channel of the beacon transmitting node in the current wireless sensor network and the current beacon transmission The first channel link quality parameter of the channel on which the node is located;
  • the parent node joining the wireless sensor network is determined according to the first channel link quality parameter in the beacon frame of the received working channel.
  • the step S501 may be implemented by: the device to be added to perform the first round of channel scanning from the first channel according to the set channel scanning sequence, until each of the channel scanning sequences Channels are all completed by channel scanning;
  • a beacon transmitting node is selected as a parent node from the beacon transmitting nodes transmitting the beacon frame according to the channel link quality parameter.
  • the working channel corresponding to the received beacon frame is compared with the set channel scan sequence; the channel other than the working channel is deleted from the set channel scan sequence, and the second channel scan sequence is constructed.
  • the second channel scan sequence may also be constructed by selecting a channel from which the first channel link quality parameter exceeds the second set threshold from the working channel corresponding to the received beacon frame.
  • the second set threshold is an upper limit value of the channel link quality parameter. If the channel link quality parameter of a channel reaches or exceeds the second set threshold, then the channel link quality of the channel is better, and is more suitable for doing. The working channel to be added to the device node.
  • the channel whose first channel link quality parameter does not reach the first set threshold may be further deleted from the second channel scan sequence.
  • the first set threshold is a lower limit value of the channel link quality parameter. If a channel link quality parameter does not reach the first set threshold, then identifying the channel is not suitable as the working channel to be added to the device node.
  • the parent node and the device to be joined perform the second round channel scan by synchronous switching according to the second channel scan sequence. Obtaining a second channel link quality parameter of each channel, and determining a working channel to be added to the device node according to the second channel link quality parameter, and joining the wireless sensor network through the parent node in the working channel.
  • the second channel scan sequence is composed of the working channel, the non-working channel is deleted, and each channel in the set channel scan sequence does not need to be scanned, thereby reducing the condition of the channel to be joined in the second round.
  • the time and energy of the data improves the efficiency of joining the device nodes to join the wireless sensor network.
  • an embodiment of the present invention further provides an apparatus for joining a wireless sensor network, where the device is located in a device node to be added, and includes:
  • the pre-processing unit 601 is configured to select a beacon sending node in the current wireless sensor network as a parent node, and determine a second channel scan sequence formed according to the working channel in the current wireless sensor network; 602.
  • the method is configured to enable a device to be joined and the parent node to perform synchronous switching between channels according to a second channel scan sequence, to complete a second round of channel scanning.
  • the adding unit 603 is configured to determine, according to the second channel link quality parameter carried in the beacon frame received in the second round of channel scanning, the working channel to be added to the device node, and pass the parent in the working channel.
  • the node joins the wireless sensor network.
  • the pre-processing unit 601 includes:
  • a first scanning subunit configured to perform channel scanning from the first channel according to the set channel scanning sequence to be added to the device node
  • a scanning control subunit configured to: when receiving the first beacon frame returned by the beacon sending node, suspending the channel scanning; the beacon frame carrying the working channel of the beacon sending node in the current wireless sensing network and the current a first channel link quality parameter of a channel on which the beacon transmitting node is located;
  • a first configuration subunit configured to compare a working channel of the beacon transmitting node in the current wireless sensor network with a preset channel scanning sequence, delete a channel other than the working channel from the set channel scanning sequence, and construct a second Channel scan sequence;
  • the scan control subunit is further configured to continue channel scanning on a channel that has not been subjected to channel scanning according to the second channel scan sequence;
  • the quantity parameter determines the parent node that joins the wireless sensor network.
  • the pre-processing unit 601 includes:
  • a second scanning subunit configured to perform a first round of channel scanning from the first channel according to the set channel scanning sequence, to complete the channel scanning for each channel in the channel scanning sequence;
  • a second configuration subunit configured to construct a second channel scan sequence according to the beacon frame received on the working channel in the first round of channel scanning, where the beacon frame carries the first channel of the channel where the beacon frame is located Channel link quality parameter;
  • selecting a subunit configured to select a beacon sending node as a parent node from the beacon sending node that sends the beacon frame according to the channel link quality parameter.
  • the second configuration subunit may include:
  • a second comparison module configured to compare a working channel corresponding to the received beacon frame with a set channel scan sequence
  • a second deleting module configured to delete a channel other than the working channel corresponding to the received beacon frame from the set channel scanning sequence, and construct a second channel scanning sequence.
  • the second configuration subunit may further include:
  • a storage module configured to store a second set threshold
  • a constructing module configured to select, from a working channel of the beacon transmitting node in the current wireless sensor network, a second channel scan sequence that constructs a channel whose first channel link quality parameter exceeds a second set threshold.
  • the second deleting module may be further configured to delete, from the second channel scan sequence, a channel whose first channel link quality parameter does not reach the first set threshold.
  • the device provided by the embodiment of the present invention implements network joining to be added to the device node by scanning the two channels.
  • the first round of channel scanning is performed according to the set channel scan sequence, and the non-working channel in the set channel scan sequence is deleted according to the received beacon frame of the first round of channel scanning to form a second channel scan sequence, and then
  • the beacon transmitting node that sends the beacon frame selects the parent node, and the parent node and the device to be joined perform the second round channel scanning by synchronous switching according to the second channel scanning sequence, and obtain the second channel link quality parameter of each channel, and according to The second channel link quality parameter determines a working channel to be joined to the device node, and joins the wireless sensor network through the parent node on the working channel.
  • the second channel scan sequence is a beacon received according to the first round of channel scan
  • the non-working channel is deleted, and each channel in the set channel scanning sequence does not need to be scanned, which reduces the time and energy of the device node to be added in the second round to acquire the channel status data, and improves the time.
  • the efficiency of joining a device node to join a wireless sensor network is a beacon received according to the first round of channel scan
  • the invention may be described in the general context of computer-executable instructions executed by a computer, such as a program module.
  • program modules include routines, programs, objects, components, data structures, and the like that perform particular tasks or implement particular abstract data types.
  • the invention may also be practiced in distributed computing environments where tasks are performed by remote processing devices that are connected through a communication network.
  • program modules can be located in both local and remote computer storage media including storage devices.

Abstract

本发明实施例提供一种加入无线传感网络的方法和装置。本发明实施例所提供的方案在接收到第一个信标帧时，暂停信道扫描，根据信标帧中记录的当前无线传感网络的工作信道构造新的信道扫描序列，新的信道扫描序列中不再包括非工作信道，减少了后续进行信道扫描的时间，从而加快了待加入设备节点加入当前无线传感网络的过程。

Description

一种加入无线传感网络的方法和装置 本申请要求于 2010年 4月 30 日提交的， 申请号为 201010165632. 5 , 发 明名称为 "一种加入无线传感网络的方法和装置" 的中国申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域
本发明涉及无线传感技术领域，尤其涉及一种加入无线传感网络的方法和 装置。
背景技术
无线传感网络是一种应用广泛的无线网络， 能够适用于多种现实环境。 无线传感网络以其自组织、 自管理、 自节能、 可靠性高、 造价低等特点，被广 泛应用于军事、 医疗卫生、 环境保护和交通等领域。
现有的传感器网络技术标准中， 描述了两种无线传感网络： 非信标使能 网络和信标使能网络。 在信标使能网络中， 具有发送信标能力的设备周期性 向外发送信标， 通过发送信标不仅可以和周围节点进行时间同步， 而且还向 周围待加入网络的待加入设备节点提供网络信息。 例如在使用超帧的网络中， 就是由协调器向周围节点发送信标， 每个超帧周期都以协调器发出信标开始， 在信标中包含了该超帧周期持续的时间、 该超帧的每阶段时间的安排以及各 个设备的时间同步等信息。 在非信标使能网络当中， 信标不会被周期性的发 送， 只是在需要的时候才有特定的设备发送,如网络加入的时候或者需要时间 同步的时候。 非信标使能网络中设备之间的通信一般是异步的， 即在需要通 信的时候由发送设备发送通信请求， 进行设备间同步协调后再进行数据传输。
无线传感网络中设备间一般只使用一个信道进行通信， 但是为了增加网 络通信容量和避免设备间的相互干扰， 网络中的设备可以使用多个信道同时 进行通信。 在多信道通信模式下， 各个设备可以固定在各自不同的最佳信道 上进行相互通信， 也可以釆用跳频方式进行通信， 具体的跳频方式有随机序 列跳频和固定序列跳频。 釆用跳频方式进行通信需要设备间具有精确的时间 同步， 而各个设备节点釆用固定最佳信道进行通信则对时间的同步要求不高。
现有的多信道通信的网络中， 各个设备节点一般工作在在不同的信道中， 只有在需要通信的时候切换到接收设备的信道上。 当一个待加入设备加入该 网络时， 它不会只停留在一个信道上完成加入的过程， 而是会根据设备自身 的参数查询每个可能的通信信道， 即探测每个可能的信道， 确定是否有可供 加入的无线网络。 此时待加入设备节点会在该信道上广播一个信标请求帧， 并等待相应的时间来接收信标帧。 在发送该信标请求帧后， 该待加入设备只 接收网络所发出的信标帧， 并不接收信道中传输的数据信息。 如果接收到信 标帧， 待加入设备节点会根据信标帧中所携带的内容来判别是否加入该网络。 当确定加入当前信道上的无线网络后， 待加入设备节点将会向发送信标帧的 设备节点发送关联信息， 进行加入网络的后续操作； 若当前信道上网络不适 合加入时， 待加入设备节点将所接收的信标帧丟弃。 如果在限定的时间内没 有接收到信标帧， 待加入设备节点将会跳到另一个信道上重复以上过程， 直 至完成自身所设置的每个信道的检测。
现有技术中， 虽然利用多个信道进行通信的方法可以增加通信资源， 避 免通信碰撞， 但是， 待加入设备节点加入网络时需要在每个可能的信道中发 送信标请求帧， 并且需要在发送信标请求的信道等待一定的时间获取完成网 络加入过程中所必需的网络信标信息， 需要耗费大量的时间和能量。
发明内容
有鉴于此， 本发明实施例提供一种加入无线传感网络的方法和装置， 实 现快速、 高效地加入无线传感网络。
为实现上述目的， 本发明实施例提供了如下技术方案：
一种加入无线传感网络的方法， 包括：
待加入设备节点按照设置的信道扫描序列， 从第一信道开始进行信道扫 描；
接收到所述信道扫描过程中信标发送节点返回的第一个信标帧时， 暂停 信道扫描， 所述信标帧中携带当前无线传感网络中的信标发送节点的工作信 道以及当前信标发送节点所在的信道的第一信道链接质量参数；
将当前无线传感网络中的信标发送节点的工作信道与设置的信道扫描序 列进行比较， 从设置的信道扫描序列中删除所述工作信道以外的信道， 构造 新的信道扫描序列； 按照新的信道扫描序列对还未进行信道扫描的工作信道继续进行信道扫 描；
根据接收到的工作信道的信标帧中的第一信道链接质量参数确定加入无 线传感网络的父节点；
选取待加入设备节点的工作信道， 在所述工作信道通过所述父节点加入 所述无线传感网络。
一种加入无线传感网络的装置， 包括：
信道扫描单元， 用于按照设置的信道扫描序列， 从第一信道开始进行信 道扫描；
扫描控制单元， 用于接收到所述信道扫描过程中信标发送节点返回的第 一个信标帧时， 暂停信道扫描， 所述信标帧中携带当前无线传感网络中的信 标发送节点的工作信道以及当前信标发送节点所在的信道的第一信道链接质 量参数；
构造单元， 用于将当前无线传感网络中的信标发送节点的工作信道与设 置的信道扫描序列进行比较， 从设置的信道扫描序列中删除所述工作信道以 外的信道， 构造新的信道扫描序列；
所述扫描控制单元， 还用于按照新的信道扫描序列对还未进行信道扫描 的信道继续进行信道扫描；
确定单元， 用于根据接收到的工作信道的信标帧中的第一信道链接质量 参数确定加入无线传感网络的父节点；
加入单元， 用于选取待加入设备节点的工作信道， 在所述工作信道通过 所述父节点加入所述无线传感网络。
一种加入无线传感网络的方法， 包括
选取当前无线传感网络中的一个信标发送节点作为父节点， 确定根据当 前无线传感网络中的工作信道形成的第二信道扫描序列；
使待加入设备节点与所述父节点按照第二信道扫描序列在信道间进行同 步切换， 进行第二轮信道扫描；
根据第二轮信道扫描过程中所接收到的信标帧中携带的第二信道链接质 量参数， 确定待加入设备节点的工作信道， 并在所述工作信道通过所述父节 点加入无线传感网络。
一种加入无线传感网络的装置， 包括：
预处理单元， 用于选取当前无线传感网络中的一个信标发送节点作为父 节点， 确定才艮据当前无线传感网络中的工作信道形成的第二信道扫描序列； 第二轮扫描单元， 用于使待加入设备节点与所述父节点按照信道扫描序 列在信道间进行同步切换， 进行第二轮信道扫描；
加入单元， 用于根据第二轮信道扫描过程中所接收到的信标帧中携带的 第二信道链接质量参数， 确定待加入设备节点的工作信道， 并在所述工作信 道通过所述父节点加入无线传感网络。
可见， 本发明实施例提供一种加入无线传感网络的方法和装置。 本发明 实施例所提供的方案在接收到第一个信标帧时， 暂停信道扫描， 根据信标帧 中记录的当前无线传感网络的工作信道对设置的信道扫描序列进行调整， 从 中删除非工作信道， 从而节省了信道扫描的时间， 加快了待加入设备节点加 入当前无线传感网络的过程。
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中记载的一些实施例， 对于本领域普通技术人员 来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附 图。
图 1为本发明一实施例所提供的方法的流程图；
图 2为本发明一实施例所提供的装置的结构示意图；
图 3为本发明一实施例所提供的装置中一单元的结构示意图；
图 4为本发明另一实施例所提供的装置中一单元的结构示意图； 图 5为本发明另一实施例所提供的方法的流程图；
图 6为本发明一实施例所提供的一装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案， 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， 都应当属于本发明保护的范围。
参见图 1 , 本发明一实施例所提供的一种加入网络的方法包括：
S10 待加入设备节点按照设置的信道扫描序列， 从第一信道开始进行 信道扫描；
S 102、 接收到所述信道扫描过程中信标发送节点返回的第一个信标帧时， 暂停信道扫描； 所述信标帧中携带当前无线传感网络中的信标发送节点的工 作信道以及第一信道链接质量参数；
该第一信道可以是设置的信道扫描序列中的任意一个信道。
本发明实施例所提供的方法中， 待加入设备节点在加入网络之前， 一般 会根据自身系统设置一个需要扫描的工作信道范围， 最大不超过工作频率范 围内的可工作的信道数目， 如在 2. 4GHz范围内有 16个信道可供设备选择。 一旦确定好扫描信道范围后， 例如， 可以从 16个可供选择的信道中选取其中 的 1 3个信道作为扫描信道， 并按照一定的顺序加以扫描， 例如可以选择信道 1至信道 1 3 , 信道扫描序列可以设置为从信道 1至信道 1 3。 一旦确定了待扫 描信道以及信道扫描顺序后， 可以将待扫描信道按照扫描顺序形成信道扫描 序列。 并按照信道扫描序列对所记录的信道依次进行信道扫描。
信道扫描的过程为： 待加入设备节点在一个扫描信道发送信标请求帧， 然后等待预定的时间。
为描述方便， 假设待加入设备节点当前按照设置的信道扫描序列正在对 信道 X进行信道扫描。 待加入设备节点在信道 X发送一个信标请求帧。 实际 应用中， 待加入设备节点可以将自身设定的信道扫描序列添加到信标请求帧 中， 具体的帧格式可以参见表 1。 如表 1中在第三列用 4个字节的内容来记录 设置的信道扫描序列。
表 1
字节： 1 1 4
命令帧标 扫描
帧头部
识 信道 待加入设备节点在信道 X等待预定时限， 若信道 X中有能够发送信标帧 的信标发送节点， 则该信标发送节点在接收到待加入设备节点发送的信标请 求帧之后， 向待加入设备节点发送一个信标帧。 一般情况下， 待加入设备节 点在一个信道接收到信标帧之后， 会切换到设置的信道扫描序列中的下一个 信道继续进行信道扫描； 如果信道 X 中没有信标发送节点， 就无法在待加入 设备节点发送信标请求帧之后发送一个信标帧， 此时， 待加入设备节点在信 道 X等待超过设置时限后， 就切换到设置的信道扫描序列中的下一个信道继 续进行信道扫描。
本发明实施例中， 待加入设备节点从设置的信道扫描序列的第一信道开 始进行信道扫描， 直到收到第一个信标帧。 当待加入设备节点接收到第一个 信标帧时， 并不是如现有的信道扫描一样， 切换到设置的信道扫描序列中的 下一个信道继续进行信道扫描， 而是暂停信道扫描。 如果待加入设备节点一 直未收到其所扫描的信道返回的信标帧， 就不断地按照设置的信道扫描序列 进行信道扫描， 直至设置的信道扫描序列中每个信道都扫描完成。
信标发送节点所发送的信标帧一般包括当前网络的 ID,时间同步等信息。 由于信标发送节点工作在当前多信道无线传感网络中， 在和周围节点进行通 信的过程中已经记录下周围信标发送节点的工作信道； 或者在前期已经统计 了周围各个信标发送节点的工作信道； 即信标发送节点可以获得当前无线传 感网络中的信标发送节点的工作信道。 本发明实施例中， 信标发送节点可以 将当前无线传感网络中的信标发送节点的工作信道添加到信标帧中， 反馈给 待加入设备节点。 本发明一实施例中信标帧结构如表 2所示。
表 2
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信道链接质量参数可以是接收的信号强度指示（RSSI , Rece ived S i gna l Strength Indica t ion) 0 由于信标帧中的信道链接质量参数具有时间性， 即 同一个信道， 不同时刻的信道链接质量参数一般都不相同， 故本发明实施例 中用第一信道链接质量参数和第二信道链接质量参数这样的命名方式来对不 同时刻的信道链接质量参数进行区别。
S 103、 根据当前无线传感网络中的信标发送节点构造新的信道扫描序列； 具体地， 可以将当前无线传感网络中的信标发送节点的工作信道与设置 的信道扫描序列进行比较， 从设置的信道扫描序列中删除所述工作信道以外 的信道来构造新的信道扫描序列。
S 104、 按照新的信道扫描序列对还未进行扫描的工作信道依次进行扫描；
S105、 根据接收到的工作信道的信标帧中的第一信道链接质量参数确定 加入无线传感网络的父节点；
本发明实施例中， 用第一信道链接质量参数来描述在此次信道扫描过程 中第一个信标帧中携带的信道链接质量参数， 以及按照新的信道扫描序列对 还未进行信道扫描的工作信道进行扫描的过程中所接收到的信标帧中携带的 信道链接质量参数。 待加入设备节点在接收信标帧后， 根据信道帧中携带的 信息可以了解到网络中所使用的信道信息。 待加入设备节点会根据信标帧中 所包含的工作信道的信息构造新的信道扫描序列， 例如， 在一个实施例中， 可以将当前无线传感网络中的信标发送节点的工作信道与设置的信道扫描序 列进行比较， 然后从设置的信道扫描序列中删除工作信道以外的信道， 构造 新的信道扫描序列。
在后续的信道扫描中，待加入设备节点按照新的信道扫描序列对还未进 行信道扫描的信道继续进行信道扫描。 新的信道扫描序列不再包括非工作信 道， 按照新的信道扫描序列进行信道扫描时可以减少信道扫描过程中对非工 作信道扫描所浪费的时间。 新构造的信道扫描序列比原有设置的信道扫描序 列更加优化， 从根本上减少了后续需要进行的进行信道扫描的时间。
延续上文中的例子。 在本发明一实施例中， 设置的信道扫描序列为信道 1-信道 13。 待加入设备节点从信道 1开始进行信道扫描， 假设在对信道 2进 行信道扫描时收到了第一个信道帧， 则暂停信道扫描。 从信标帧携带的信息 中， 确定当前网络的工作信道包括信道 2、 3、 4、 6、 9、 10、 1 3、 15和 16。 可以将当前网络的工作信道与设置的信道扫描信道对比后， 将工作信道之外 的信道删除， 即删除原本需要扫描的信道 5、 信道 7、 8、 信道 11和信道 12 , 构造新的信道扫描序列， 包括 2、 3、 4、 6、 9、 1 0、 1 3。 因为信道 1、 2 已经 经过信道扫描了， 所以此时只需要按照新的信道扫描序列对还未进行信道扫 描的工作信道（信道 3、 4、 6、 9、 10和 1 3 )继续进行信道扫描即可。
当对新的信道扫描序列中的所有工作信道都扫描完毕后， 通过各个工作 信道返回的信标帧， 可以根据这些信标帧中携带的第一信道链接质量参数确 定加入无线传感网络的父节点。 例如可以选取信道链接质量参照最好的信标 帧发送节点作为加入无线传感网络的父节点。
S106、 选取待加入设备节点的工作信道， 在所述工作信道通过所述父节 点加入无线传感网络。
在确定加入无线传感网络的父节点之后， 还需要确定工作信道， 待加入 设备节点才能够在所确定工作信道通过父节点加入无线传感网络。
本发明一实施例中， 可以从现有的所有信道中任意选取一个信道作为待 加入设备节点的工作信道； 或者， 也直接根据信标帧中第一信道链接质量参 数选取待加入设备节点的工作信道。
本发明另一实施例中， 可以根据新的信道扫描序列与所述父节点在信道 间进行同步切换， 再进行第二轮信道扫描。 同步切换的具体过程为： 待加入 设备节点和父节点同时按照新的信道扫描序列进行在同一个信道进行信道扫 描， 然后同时切换到下一个信道进行信道扫描， 直到完成对新的信道扫描序 列中的信道的信道扫描。 信道扫描的过程为： 待加入设备节点在一信道发送 信标请求帧， 父节点接收到该新标请求帧之后向待加入节点返回一个信标帧。 待加入设备节点接收该信标帧。 该信标帧中携带第二信道链接质量参数。
根据第二轮信道扫描过程中所接收到的信标帧中携带的第二信道链接质 量参数， 确定待加入设备节点的工作信道。 例如， 可以选取第二信道链接质 量参数值最好的信道作为待加入设备节点的工作信道等等。
该第二信道链接质量参数用来描述在第二轮信道扫描过程中接收的信标 帧中所携带的工作信道的信道链接质量参数。 需要说明的是， 在第一轮信道扫描过程中， 第一信道链接质量参数是同 一个待加入设备节点接收的不同的工作信道上的信标发送节点通过该不同的 工作信道发送的信标帧中携带的， 该第一信道链接质量参数表征了上述不同 的工作信道的信道质量； 而第二信道链接质量参数是在第二轮信道扫描过程 中同一个待加入设备节点接收的父节点通过不同的工作信道发送的信标帧中 携带的， 该第二信道链接质量参数表征了父节点发送信标帧的不同工作信道 的信道质量， 所以， 与第一信道链接质量参数相比， 第二信道链接质量参数 更能够反映出信道之间的差异。
本发明对工作信道的确定方法不做限定， 可以根据实际情况自行确定。 例如， 当前无线传感网络的工作信道中， 根据信标帧中的第一信道链接 质量参数确定信道 6的信道链接质量最好， 则选择信道 6的信标发送节点作 为待加入设备节点加入无线传感网络的父节点， 也可以同时确定信道 6 即为 待加入设备节点的工作信道， 在信道 6从父节点加入当前无线传感网络。
本发明实施例所提供的方法在接收到第一个信标帧时， 暂停信道扫描， 根据信标帧中记录的当前无线传感网络的工作信道构造新的信道扫描序列， 新的信道扫描序列中不再包括非工作信道， 减少了后续进行信道扫描的时间， 从而加快了待加入设备节点加入当前无线传感网络的过程。
参见图 2 , 本发明一实施例还提供一种加入无线传感网络的装置， 位于待 加入设备节点中， 该装置包括：
信道扫描单元 201 , 用于按照设定的信道扫描序列， 从第一信道开始进行 信道扫描；
扫描控制单元 202 ,用于接收到所述信道扫描过程中信标发送节点返回的 第一个信标帧时， 暂停信道扫描； 所述信标帧中携带当前无线传感网络中的 信标发送节点的工作信道以及第一信道链接质量参数；
构造单元 203 ,用于将当前无线传感网络中的信标发送节点的工作信道与 设置的信道扫描序列进行比较， 从设置的信道扫描序列中删除所述工作信道 以外的信道， 构造新的信道扫描序列；
所述扫描控制单元 202 ,还用于按照新的信道扫描序列对还未进行信道扫 描的信道继续进行信道扫描； 确定单元 204 ,用于根据接收到的工作信道的信标帧中的第一信道链接质 量参数确定加入无线传感网络的父节点；
加入单元 205 , 用于选取待加入设备节点的工作信道， 在所述工作信道通 过所述父节点加入所述无线传感网络。
本发明一实施例中， 参见图 3 , 所述加入单元 205包括：
同步扫描子单元 301 ,用于根据新的信道扫描序列与所述父节点在信道间 进行同步切换， 完成第二轮信道扫描；
确定子单元 302 ,用于根据第二轮信道扫描过程中所接收到的信标帧中携 带的第二信道链接质量参数， 确定待加入设备节点的工作信道；
加入子单元 303 , 用于在所述工作信道通过父节点加入所述无线传感网 络。
参见图 4 , 本发明另一实施例中， 所述加入单元 205包括：
选取子单元 401 ,用于从现有的所有信道中任意选取一个信道作为待加入 设备节点的工作信道； 或者， 根据信标帧中第一信道链接质量参数选取待加 入设备节点的工作信道；
加入子单元 402 , 用于在所述工作信道通过父节点加入无线传感网络。 本发明实施例所提供的装置在接收到第一个信标帧时， 暂停信道扫描， 根据信标帧中记录的当前无线传感网络的工作信道构造新的信道扫描序列新 的信道扫描序列中不再包括非工作信道， 从而减少了后续信道扫描过程中的 信道扫描的时间， 加快了待加入设备节点加入当前无线传感网络的过程。
参见图 5 ,本发明一实施例还提供另一种加入无线传感网络的方法，包括：
S50 选取当前无线传感网络中的一个信标发送节点作为父节点， 确定 才艮据当前无线传感网络中的工作信道形成的第二信道扫描序列；
S502、 使待加入设备节点与所述父节点按照第二信道扫描序列在信道间 进行同步切换， 进行第二轮信道扫描；
在确定了父节点之后， 待加入设备节点可以与所述父节点根据第二信道 扫描序列在信道间进行同步切换， 完成对调整后的扫描信道的第二轮信道扫 描。 本实施例中， 第二轮信道扫描的目的是为了确定待加入设备节点的工作 信道， 即确定待加入设备节点在工作在哪个信道上。 具体地， 待加入设备节点与父节点根据第二信道扫描序列在信道间进行 同步切换， 完成对调整后的扫描信道的第二轮信道扫描具体为： 按照第二信 道扫描序列， 父节点与待加入设备节点切换的到相同的信道； 当父节点和待 加入设备节点都切换到相同的信道后， 待加入设备节点通过当前信道向父节 点发送信标请求帧， 父节点接收到信标请求帧后， 返回信标帧。 待加入设备 节点接收到该信标帧后， 与父节点一起切换到第二信道扫描序列的下一个信 道， 继续进行信道扫描， 直至待加入设备节点在第二信道扫描序列的最后一 个信道接收到信标帧后， 第二轮信道扫描过程结束。
S503、 根据第二轮信道扫描过程中所接收到的信标帧中携带的第二信道 链接质量参数， 确定待加入设备节点的工作信道， 并在所述工作信道通过所 述父节点加入无线传感网络。
本发明实施例中 , 信标帧中携带的第二信道链接质量参数可以是接收的 信号强度指示（RSSI , Rece ived S igna l Strength Indica t ion) 。 根据 RSSI , 待发送设备节点可以确定最适合自身工作的工作信道。 例如， 选取 RSSI最大 的信道作为工作信道。 在确定工作信道之后， 可以在工作信道通过父节点加 入当前无线传感网络。
本发明实施例所提供的方法， 通过根据当前无线传感网络中的工作信道 形成第二信道扫描序列， 从信标发送节点中选取父节点， 由父节点与待加入 设备节点按照第二信道扫描序列通过同步切换完成第二轮信道扫描， 获取各 个信道的第二信道链接质量参数， 并根据第二信道链接质量参数确定待加入 设备节点的工作信道， 在工作信道通过父节点加入无线传感网络。 由于所述 第二信道扫描序列是根据当前无线传感网络中的工作信道确定的， 不包括非 工作信道， 避免了待加入设备节点在第二轮信道扫描过程中在非工作信道停 留的时间， 从而从根本上减少了待加入设备节点获取信道状况数据的所消耗 的时间与能量， 提高了待加入设备节点加入无线传感网络的效率。
本发明一实施例中， 可以通过如下步骤实现步骤 S501 , 具体包括： 待加入设备节点按照设置的信道扫描序列， 从第一信道开始进行信道扫 描；
接收到信标发送节点返回的第一个信标帧时， 暂停信道扫描； 所述信标 帧中携带当前无线传感网络中的信标发送节点的工作信道以及当前信标发送 节点所在的信道的第一信道链接质量参数；
将当前无线传感网络中的信标发送节点的工作信道与设置的信道扫描序 列进行比较， 从设置的信道扫描序列中删除工作信道以外的信道， 构造第二 信道扫描序列；
按照第二信道扫描序列对还未进行信道扫描的工作信道继续进行信道扫 描；
根据接收到的工作信道的信标帧中的第一信道链接质量参数确定加入无 线传感网络的父节点。
本发明另一实施例中， 还可以通过如下方式实现步骤 S501 , 包括： 待加入设备节点按照设置的信道扫描序列， 从第一信道开始进行第一轮 信道扫描， 直至对信道扫描序列中的每个信道都完成信道扫描；
根据所述第一轮信道扫描过程中在工作信道上接收到的信标帧构造第二 信道扫描序列， 所述信标帧中携带该信标帧所在信道的第一信道链接质量参 数；
根据所述信道链接质量参数从发送信标帧的信标发送节点中选取一个信 标发送节点作为父节点。
构造第二信道扫描序列时， 可以将接收到的信标帧所对应的工作信道与 设置的信道扫描序列进行比较； 从设置的信道扫描序列中删除工作信道以外 的信道， 构造第二信道扫描序列； 在本发明的其他一些实施例中， 还可以通 过从接收到的信标帧所对应的工作信道中选取第一信道链接质量参数超过第 二设定阔值的信道构造第二信道扫描序列。
第二设定阈值是信道链接质量参数的一个上限值， 若某个信道的信道链 接质量参数达到， 甚至超过了第二设定阈值， 那么说明这个信道的信道链接 质量比较好， 比较适合做待加入设备节点的工作信道。
在确定了第二信道扫描序列后， 还可以进一步从第二信道扫描序列中删 除第一信道链接质量参数未达到第一设定阔值的信道。
第一设定阈值是信道链接质量参数的一个下限值， 如果某个信道链接质 量参数未达到第一设定阔值， 那么则标识这个信道不适合作为待加入设备节 点的工作信道。 本发明实施例所提供的方法， 在确定了父节点和由工作信道组成的第二 信道扫描序列后， 由父节点与待加入设备节点按照第二信道扫描序列通过同 步切换完成第二轮信道扫描， 获取各个信道的第二信道链接质量参数， 并根 据第二信道链接质量参数确定待加入设备节点的工作信道， 在工作信道通过 父节点加入无线传感网络。 由于所述第二信道扫描序列由工作信道组成的， 删除了非工作信道， 不需要对设置的信道扫描序列中的每个信道都进行扫描， 减少了待加入设备节点在第二轮获取信道状况数据的时间与能量， 提高了待 加入设备节点加入无线传感网络的效率。
参见图 6 , 本发明一实施例还提供一种加入无线传感网络的装置， 该装置 位于待加入设备节点中， 包括：
预处理单元 601 ,用于选取当前无线传感网络中的一个信标发送节点作为 父节点， 确定才艮据当前无线传感网络中的工作信道形成的第二信道扫描序列； 第二轮扫描单元 602 ,用于使待加入设备节点与所述父节点按照第二信道 扫描序列在信道间进行同步切换， 完成第二轮信道扫描；
加入单元 603 ,用于根据第二轮信道扫描过程中所接收到的信标帧中携带 的第二信道链接质量参数， 确定待加入设备节点的工作信道， 并在所述工作 信道通过所述父节点加入无线传感网络。
其中， 本发明一实施例中， 预处理单元 601包括：
第一扫描子单元， 用于待加入设备节点按照设置的信道扫描序列， 从第 一信道开始进行信道扫描；
扫描控制子单元， 用于接收到信标发送节点返回的第一个信标帧时， 暂 停信道扫描； 所述信标帧中携带当前无线传感网络中的信标发送节点的工作 信道以及当前信标发送节点所在的信道的第一信道链接质量参数；
第一构造子单元， 用于将当前无线传感网络中的信标发送节点的工作信 道与预设的信道扫描序列进行比较， 从设置的信道扫描序列中删除工作信道 以外的信道， 构造第二信道扫描序列；
所述扫描控制子单元， 还用于按照第二的信道扫描序列对还未进行信道 扫描的信道继续进行信道扫描；
确定子单元， 用于根据接收到的工作信道的信标帧中的第一信道链接质 量参数确定加入无线传感网络的父节点。
本发明另一实施例中， 所述预处理单元 601包括：
第二扫描子单元， 用于待加入设备节点按照设置的信道扫描序列， 从第 一信道开始进行第一轮信道扫描， 直至对信道扫描序列中的每个信道都完成 信道扫描；
第二构造子单元， 用于根据第一轮信道扫描过程中在工作， 信道上接收 到的信标帧构造第二信道扫描序列， 所述信标帧中携带该信标帧所在信道的 第一信道链接质量参数；
选取子单元， 用于根据所述信道链接质量参数从发送信标帧的信标发送 节点中选取一个信标发送节点作为父节点。
其中， 所述第二构造子单元可以包括：
第二比较模块， 用于将接收到的信标帧所对应的工作信道与设置的信道 扫描序列进行比较；
第二删除模块， 用于从设置的信道扫描序列中删除接收到的信标帧所对 应的工作信道以外的信道， 构造第二信道扫描序列。
实际应用中， 所述第二构造子单元还可以包括：
存储模块， 用于存储第二设定阔值；
构造模块， 用于从当前无线传感网络中的信标发送节点的工作信道中选 取第一信道链接质量参数超过第二设定阔值的信道构造第二信道扫描序列。
可选地， 所述第二删除模块， 还可以用于从第二信道扫描序列中删除第 一信道链接质量参数未达到第一设定阔值的信道。
本发明实施例所提供的装置， 通过两轮信道扫描后实现待加入设备节点 的网络加入。 第一轮信道扫描按照设置的信道扫描序列进行， 根据第一轮信 道扫描所接收到的信标帧删除设置的信道扫描序列中的非工作信道， 形成第 二信道扫描序列， 然后， 从能够发送信标帧的信标发送节点中选取父节点， 由父节点与待加入设备节点按照第二信道扫描序列通过同步切换完成第二轮 信道扫描， 获取各个信道的第二信道链接质量参数， 并根据第二信道链接质 量参数确定待加入设备节点的工作信道， 在工作信道通过父节点加入无线传 感网络。 由于所述第二信道扫描序列是根据第一轮信道扫描所接收到的信标 帧调整后确定的， 删除了非工作信道， 不需要对设置的信道扫描序列中的每 个信道都进行扫描， 减少了待加入设备节点在第二轮获取信道状况数据的时 间与能量， 提高了待加入设备节点加入无线传感网络的效率。
本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述， 例如程序模块。 一般地， 程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类 型的例程、 程序、 对象、 组件、 数据结构等等。 也可以在分布式计算环境中 实践本发明， 在这些分布式计算环境中， 由通过通信网络而被连接的远程处 理设备来执行任务。 在分布式计算环境中， 程序模块可以位于包括存储设备 在内的本地和远程计算机存储介质中。
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为本发明的保护范围。

Claims

权 利 要求 书
1、 一种加入无线传感网络的方法， 其特征在于， 包括：
待加入设备节点按照设置的信道扫描序列， 从第一信道开始进行信道扫 描；
接收到所述信道扫描过程中信标发送节点返回的第一个信标帧时， 暂停 信道扫描， 所述信标帧中携带当前无线传感网络的工作信道；
将当前无线传感网络中的工作信道与设置的信道扫描序列进行比较， 从 设置的信道扫描序列中删除所述工作信道以外的信道， 构造新的信道扫描序 列；
按照所述新的信道扫描序列对还未进行信道扫描的工作信道继续进行信 道扫描， 并在对所述还未进行信道扫描的工作信道进行扫描的过程中接收信 标帧；
根据所述第一个信标帧以及在对所述还未进行信道扫描的工作信道进行 扫描的过程中所接收到的信标帧， 确定加入无线传感网络的父节点， 选取待 加入设备节点的工作信道， 在所述工作信道通过所述父节点加入所述无线传 感网络。
2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述第一个信标帧还包括 所述信标帧所在工作信道的第一信道链接质量参数， 所述在对所述还未进行 信道扫描的工作信道进行扫描的过程中所接收到的信标帧还包括相应工作信 道的信道链路质量参数；
所述根据第一个信标帧以及在对所述还未进行信道扫描的工作信道进行 扫描的过程中所接收到的信标帧， 确定加入无线传感网络的父节点， 包括： 根据所述第一个信标帧包括的第一信道链接质量参数以及在对所述还未 进行信道扫描的工作信道进行扫描的过程中所接收到的信标帧所包括的相应 工作信道的信道链路质量参数确定加入无线传感网络的父节点。
3、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述选取待加入设备节点 的工作信道包括：
根据所述新的信道扫描序列与所述父节点在信道间进行同步切换， 完成 第二轮信道扫描； 根据在所述第二轮信道扫描过程中所接收到的信标帧中携带的第二信道 链接质量参数， 确定待加入设备节点的工作信道。
4、 根据权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 所述同步切换， 包括： 所述待加入设备节点和所述父节点同时按照所述新的信道扫描序列在同 一个信道进行信道扫描， 并同时按照所述新的信道扫描序列切换到下一个相 同信道进行信道扫描， 直到完成对所述新的信道扫描序列中的信道的信道扫 描。
5、 根据权利要求 3或 4所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述第二轮 信道扫描过程中所接收到的信标帧中携带的第二信道链接质量参数， 确定待 加入设备节点的工作信道， 包括：
根据所述第二信道链接质量参数值选取信道质量最好的信道作为待加入 设备节点的工作信道。
6、 一种加入无线传感网络的装置， 其特征在于， 包括：
信道扫描单元， 用于按照设置的信道扫描序列， 从第一信道开始进行信 道扫描；
扫描控制单元， 用于接收到所述信道扫描过程中信标发送节点返回的第 一个信标帧时， 暂停信道扫描， 所述信标帧中携带当前无线传感网络的工作 信道；
构造单元， 用于将当前无线传感网络中的工作信道与设置的信道扫描序 列进行比较， 从设置的信道扫描序列中删除所述工作信道以外的信道， 构造 新的信道扫描序列；
所述扫描控制单元， 还用于按照所述新的信道扫描序列对还未进行信道 扫描的信道继续进行信道扫描， 并在对所述还未进行信道扫描的工作信道进 行扫描的过程中接收信标帧；
确定单元， 用于根据所述第一个信标帧以及在对所述还未进行信道扫描 的工作信道进行扫描的过程中所接收到的信标帧确定加入无线传感网络的父 节点；
加入单元， 用于选取待加入设备节点的工作信道， 在所述工作信道通过 所述父节点加入所述无线传感网络。
7、 根据权利要求 6所述的装置， 其特征在于， 所述第一个信标帧还包括 所述信标帧所在工作信道的第一信道链接质量参数， 所述在对所述还未进行 信道扫描的工作信道进行扫描的过程中所接收到的信标帧还包括相应工作信 道的信道链路质量参数；
所述确定单元， 具体用于根据所述第一个信标帧包括的第一信道链接质 量参数以及在对所述还未进行信道扫描的工作信道进行扫描的过程中所接收 到的信标帧所包括的相应工作信道的信道链路质量参数确定加入无线传感网 络的父节点。
8、 根据权利要求 6或 7所述的装置， 其特征在于， 所述加入单元包括： 同步扫描子单元， 用于根据新的信道扫描序列与所述父节点在信道间进 行同步切换， 完成第二轮信道扫描；
确定子单元， 用于根据第二轮信道扫描过程中所接收到的信标帧中携带 的第二信道链接质量参数， 确定待加入设备节点的工作信道；
加入子单元， 用于在所述工作信道通过父节点加入所述无线传感网络。
9、 一种加入无线传感网络的方法， 其特征在于， 包括
按照设置的信道扫描序列进行第一轮信道扫描， 选取当前无线传感网络 中的一个信标发送节点作为父节点， 并根据当前无线传感网络的工作信道确 定第二信道扫描序列；
与所述父节点按照所述第二信道扫描序列在信道间进行同步切换， 进行 第二轮信道扫描；
根据第二轮信道扫描过程中所接收到的信标帧中携带的第二信道链接质 量参数， 确定待加入设备节点的工作信道， 并在所述工作信道通过所述父节 点加入无线传感网络。
10、 根据权利要求 9 所述的方法， 其特征在于， 所述按照设置的信道扫 描序列进行第一轮信道扫描， 选取当前无线传感网络中的一个信标发送节点 作为父节点， 并根据当前无线传感网络中的工作信道确定第二信道扫描序列， 包括：
待加入设备节点按照设置的信道扫描序列， 从第一信道开始进行第一轮 信道扫描； 接收到所述信道扫描过程中信标发送节点返回的第一个信标帧时， 暂停 信道扫描， 所述信标帧中携带当前无线传感网络的工作信道；
将当前无线传感网络中的所述信标发送节点的工作信道与所述设置的信 道扫描序列进行比较， 从所述设置的信道扫描序列中删除所述信标发送节点 的工作信道以外的信道， 构造第二信道扫描序列；
按照所述第二信道扫描序列对还未进行信道扫描的工作信道继续进行信 道扫描， 并在对所述还未进行信道扫描的工作信道进行扫描的过程中接收信 标帧；
根据所述第一个信标帧以及在对所述还未进行信道扫描的工作信道进行 扫描的过程中所接收到的信标帧确定加入无线传感网络的父节点。
11、 根据权利要求 10所述的方法， 其特征在于， 所述第一个信标帧还包 括所述信标帧所在工作信道的第一信道链接质量参数， 所述在对所述还未进 行信道扫描的工作信道进行扫描的过程中所接收到的信标帧还包括相应工作 信道的信道链路质量参数；
根据所述第一个信标帧以及在对所述还未进行信道扫描的工作信道进行 扫描的过程中所接收到的信标帧确定加入无线传感网络的父节点， 包括： 根据所述第一个信标帧包括的第一信道链接质量参数以及在对所述还未 进行信道扫描的工作信道进行扫描的过程中所接收到的信标帧所包括的相应 工作信道的信道链路质量参数确定加入无线传感网络的父节点。
12、 根据权利要求 9 所述的方法， 其特征在于， 所述按照设置的信道扫 描序列进行第一轮信道扫描， 选取当前无线传感网络中的一个信标发送节点 作为父节点， 并根据当前无线传感网络中的工作信道确定第二信道扫描序列， 包括：
待加入设备节点按照设置的信道扫描序列， 从第一信道开始进行第一轮 信道扫描， 直至对信道扫描序列中的信道完成信道扫描；
根据所述第一轮信道扫描过程中在工作信道上接收到的信标帧构造第二 信道扫描序列， 所述信标帧中携带所述信标帧所在工作信道的第一信道链接 质量参数；
根据所述第一信道链接质量参数从发送信标帧的信标发送节点中选取一 个信标发送节点作为父节点。
1 3、 根据权利要求 12所述的方法， 其特征在于， 所述根据第一轮信道扫 描过程中在各个信道上接收到的信标帧构造第二信道扫描序列， 包括：
将所述接收到的信标帧所在的工作信道与设置的信道扫描序列进行比 较；
从设置的信道扫描序列中删除所述工作信道以外的信道， 构造第二信道 扫描序列，
或者， 从第一轮信道扫描过程中接收到的信标帧所在的工作信道中选取 所述工作信道的第一信道链接质量参数超过第二阈值的信道组成第二信道扫 描序列。
14、 一种加入无线传感网络的装置， 其特征在于， 包括：
预处理单元， 用于按照设置的信道扫描序列进行第一轮信道扫描，， 选取 当前无线传感网络中的一个信标发送节点作为父节点， 并根据当前无线传感 网络的工作信道确定第二信道扫描序列；
第二轮扫描单元， 用于与所述父节点按照所述第二信道扫描序列在信道 间进行同步切换， 进行第二轮信道扫描；
加入单元， 用于根据第二轮信道扫描过程中所接收到的信标帧中携带的 第二信道链接质量参数， 确定待加入设备节点的工作信道， 并在所述工作信 道通过所述父节点加入无线传感网络。
15、 根据权利要求 14所述的装置， 其特征在于， 所述预处理单元包括： 第一扫描子单元， 用于按照设置的信道扫描序列， 从第一信道开始进行 信道扫描；
扫描控制子单元， 用于接收到在所述信道扫描过程中信标发送节点返回 的第一个信标帧时， 暂停信道扫描， 所述信标帧中携带当前无线传感网络的 的工作信道；
第一构造子单元， 用于将当前无线传感网络中的信标发送节点的工作信 道与所述设置的信道扫描序列进行比较， 从所述设置的信道扫描序列中删除 所述信标发送节点的工作信道以外的信道， 构造第二信道扫描序列；
所述扫描控制子单元， 还用于按照所述第二信道扫描序列对还未进行信 道扫描的信道继续进行信道扫描， 并在对所述还未进行信道扫描的工作信道 进行扫描的过程中接收信标帧；
确定子单元， 用于根据所述第一个信标帧以及在对所述还未进行信道扫 描的工作信道进行扫描的过程中所接收到的信标帧确定加入无线传感网络的 父节点。
16、 根据权利要求 15所述的装置， 其特征在于， 在第一轮信道扫描过程 中所接收的信标帧还包括所述信标帧所在工作信道的第一信道链接质量参 数；
所述确定子单元， 具体用于根据所述第一个信标帧包括的第一信道链接 质量参数以及在对所述还未进行信道扫描的工作信道进行扫描的过程中所接 收到的信标帧所包括的相应工作信道的信道链路质量参数确定加入无线传感 网络的父节点。
17、 根据权利要求 14所述的装置， 其特征在于， 所述预处理单元包括： 第二扫描子单元， 用于按照设置的信道扫描序列， 从第一信道开始进行 第一轮信道扫描 , 直至对信道扫描序列中的信道完成信道扫描；
第二构造子单元， 用于根据所述第一轮信道扫描过程中在工作信道上接 收到的信标帧构造第二信道扫描序列， 所述信标帧中携带该信标帧所在信道 的第一信道链接质量参数；
选取子单元， 用于根据所述第一信道链接质量参数从发送所述信标帧的 信标发送节点中选取一个信标发送节点作为父节点。
18、 根据权利要求 17所述的装置， 其特征在于， 所述第二构造子单元包 括：
第二比较模块， 用于将接收到的信标帧所在的工作信道与设置的信道扫 描序列进行比较；
第二删除模块， 用于从设置的信道扫描序列中删除接收到的信标帧所在 的工作信道以外的信道， 构造第二信道扫描序列；
或者，
存储模块， 用于存储第二设定阔值；
构造模块， 用于从当前无线传感网络中的信标发送节点的工作信道中，
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