本發(fā)明屬于無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種自動組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)：

在自組網(wǎng)領(lǐng)域，節(jié)點設(shè)備通常采用的是單通道設(shè)計，對多跳中繼應(yīng)用，會因為收發(fā)頻率沖突，導(dǎo)致隨著跳數(shù)的增加系統(tǒng)流量下降；多通道設(shè)備由于具備多個獨立的射頻通道，在多跳中繼過程中不同的通道可以同時工作在不同的頻率，使得帶寬得以保障。

多通道設(shè)備，由于可以同時使用不同的頻點，導(dǎo)致頻率規(guī)劃的工作量大為增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種自動組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，可應(yīng)用于雙通道設(shè)備的自組網(wǎng)，大大簡化了頻率規(guī)劃的復(fù)雜度。本發(fā)明尤其適用于鏈狀或樹狀拓撲組網(wǎng)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種自動組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，

網(wǎng)絡(luò)中包括兩類節(jié)點：中心節(jié)點、普通節(jié)點；每個節(jié)點都包含兩個邏輯功能實體；每個功能實體有兩個屬性：Master實體/Slave實體；其中Master實體對外提供Slave實體的接入服務(wù)，Slave實體接入Master實體以完成空口鏈路建立過程；每個功能實體對應(yīng)一個獨立的射頻通道；

中心節(jié)點和普通節(jié)點初始上電都會對各功能實體的射頻通道配置可用頻點集；

Slave實體同一個時刻只能接入一個Master實體，而一個Master實體同一時刻能夠為一個或多個Slave實體提供接入服務(wù)；

存在接入關(guān)系的Master實體稱之為對應(yīng)Slave實體的上級節(jié)點，而相應(yīng)的Slave實體稱為Master實體的下級節(jié)點。

進一步地，中心節(jié)點上電后，中心節(jié)點的兩個功能實體都設(shè)置為Master實體屬性；然后中心節(jié)點的兩個功能實體分別對各自的射頻通道進行獨立的掃頻操作，根據(jù)掃頻結(jié)果，分別從兩個可用頻點集中選擇出噪聲最小、受干擾最小的頻點作為各自的工作頻點；中心節(jié)點的兩個Master實體選擇的工作頻點不重合；

然后中心節(jié)點的兩個Master實體開始分別周期向外發(fā)送廣播信息，通知其它Slave實體中心節(jié)點可以提供接入服務(wù)，之后中心節(jié)點的兩個Master實體開始等待其它Slave實體的接入；

普通節(jié)點上電后，普通節(jié)點的兩個功能實體都設(shè)置為Slave實體屬性；然后普通節(jié)點的兩個Slave實體分別對各自的射頻通道進行獨立的掃頻操作，并根據(jù)掃頻結(jié)果選擇一個信號最佳且允許其它節(jié)點接入的Master實體進行接入；如果普通節(jié)點的一個Slave實體接入成功，則另一個Slave實體轉(zhuǎn)而設(shè)置為Master實體，該屬性轉(zhuǎn)換的Master實體的工作頻點根據(jù)掃頻結(jié)果進行選擇，且與同一個普通節(jié)點上的Slave實體工作頻點不同；該屬性轉(zhuǎn)換的Master實體對外發(fā)送廣播信息，通知其它Slave實體該屬性轉(zhuǎn)換的Master實體可以提供接入服務(wù)；

若普通節(jié)點嘗試接入Master實體不成功，則選擇下一個候選的Master實體進行接入嘗試。

進一步地，普通節(jié)點上電后，具體進行：

1)掃頻過程；普通節(jié)點上電后將兩個功能實體都設(shè)置為Slave屬性,然后開始掃頻，掃頻過程有兩種方式：

a)普通節(jié)點啟動一個掃頻定時器，兩個Slave實體分別進行掃頻，直到掃頻定時器超時；Slave節(jié)點匯集各自的掃頻結(jié)果供工作頻點選擇功能使用；

b)兩個Salve實體各自獨立的啟動一個掃頻定時器，然后各自獨立的進行掃頻直到各自掃頻定時器超時，然后各自獨立的進行后續(xù)的工作頻點選擇功能；只要一個Slave實體選頻后接入Master實體成功，則立即通知另一個Slave實體轉(zhuǎn)換成Master實體；

2)Master實體選擇；

若掃頻結(jié)果中未監(jiān)測到有效節(jié)點信息，則選擇Master實體失敗；否則按照信噪比從大到小或接收信號功率從大到小對允許接入的節(jié)點進行排序，選擇接收信號功率過門限且信噪比最大的節(jié)點作為自身選定的Master發(fā)起接入過程；

如果Slave實體接入成功，則通知節(jié)點另一個功能實體轉(zhuǎn)為Master實體；否則，選擇下一個候選Master實體進行接入，候選Master實體按照信噪比從大到小排列，且接收信號功率過門限；如果所選Master實體都無法成功接入，則重新進行掃頻過程；

由于掃頻過程有兩種方式，相應(yīng)地，Master實體選擇也可以是兩個Slave實體各自獨立進行或根據(jù)Slave實體的掃頻結(jié)果統(tǒng)一選擇候選Master實體；

3)屬性轉(zhuǎn)換；

當(dāng)普通節(jié)點一個Slave實體接入成功后，需要通知另一個功能實體進行屬性轉(zhuǎn)換，另一個功能實體首先轉(zhuǎn)換屬性為Master實體，然后從自身的掃頻結(jié)果中選擇當(dāng)前普通節(jié)點非Slave實體正在使用的，且需要在無有效上級節(jié)點的剩余頻點中挑選接收信號功率最小的頻點作為自身的工作頻點，然后開始周期向外發(fā)送廣播通知其它Slave實體該屬性轉(zhuǎn)換的Matser實體可以提供接入服務(wù)，之后Master實體開始等待其它Slave實體的接入。

更進一步地，普通節(jié)點的另一個功能實體屬性轉(zhuǎn)換時，若Master實體設(shè)置了某個工作頻點以后超時無其它Slave實體接入，此Master從掃頻結(jié)果中選擇其它次優(yōu)頻點重復(fù)上述操作。

更進一步地，中心節(jié)點的Master實體從掃頻結(jié)果中選擇接收信號功率最小的頻點作為噪聲最小、受干擾最小的頻點，即工作頻點。

更進一步地，如果中心節(jié)點的兩個Master實體各自的可用頻點集中各只有一個頻點，則不需要進行選擇，直接使用這個頻點作為該Master實體的工作頻點。

更進一步地，中心節(jié)點的一個Master實體選定了一個工作頻點后，若超時無其它Slave實體接入，則此Master實體從掃頻結(jié)果中選擇其它次優(yōu)頻點，然后向外發(fā)送廣播信息，通知其它Slave實體該Master實體能夠提供接入服務(wù)。

進一步地，一個節(jié)點上的每個功能實體配置各自獨立的可用頻點集或共享統(tǒng)一的可用頻點集。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：利用本發(fā)明可以將網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓撲自動整理成鏈型或樹型，降低了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的復(fù)雜度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的中心節(jié)點上電后各節(jié)點組網(wǎng)前示意圖。

圖2為本發(fā)明的實施例中節(jié)點分布圖。

圖3為本發(fā)明的實施例中節(jié)點屬性指定后示意圖。

圖4為本發(fā)明的實施例中組網(wǎng)后中心節(jié)點鏈狀拓撲示意圖。

圖5為本發(fā)明的實施例中組網(wǎng)后中心節(jié)點樹狀拓撲示意圖。

圖6為本發(fā)明的實施例中組網(wǎng)后普通節(jié)點鏈狀拓撲示意圖。

圖7為本發(fā)明的實施例中組網(wǎng)后普通節(jié)點樹狀拓撲示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1所示，網(wǎng)絡(luò)中存在兩類節(jié)點：a)中心節(jié)點；b)普通節(jié)點。這兩類節(jié)點都是雙通道設(shè)備。其中中心節(jié)點可以通過配置或一定規(guī)則選擇產(chǎn)生；非中心節(jié)點就是普通節(jié)點。

每個節(jié)點(包括中心節(jié)點和普通節(jié)點)都包含兩個邏輯功能實體；每個功能實體有兩個屬性：Master實體/Slave實體；其中Master實體對外提供Slave實體的接入服務(wù)，Slave實體接入Master實體以完成空口鏈路建立過程；每個功能實體對應(yīng)一個獨立的射頻通道；

Master實體/Slave實體也可稱為主實體、從實體；

中心節(jié)點和普通節(jié)點初始上電都會對各功能實體的射頻通道配置可用頻點集；

Slave實體同一個時刻只能接入一個Master實體，而一個Master實體同一時刻能夠為一個或多個Slave實體提供接入服務(wù)；

存在接入關(guān)系的Master實體稱之為對應(yīng)Slave實體的上級節(jié)點，而相應(yīng)的Slave實體稱為Master實體的下級節(jié)點。

一個節(jié)點上的每個功能實體可以配置各自獨立的可用頻點集也可以共享統(tǒng)一的可用頻點集。

(一)中心頻點；

中心節(jié)點上電后，中心節(jié)點的兩個功能實體都設(shè)置為Master實體屬性；然后中心節(jié)點的兩個功能實體分別對各自射頻通道進行獨立的掃頻操作，根據(jù)掃頻結(jié)果(掃頻結(jié)果包括但不限于如下內(nèi)容：掃頻通道標(biāo)識，工作頻率，接收信號功率,接收信號強度，信噪比)，分別從兩個可用頻點集中選擇出噪聲最小、受干擾最小的頻點作為各自的工作頻點；掃頻結(jié)果是一個頻率信息的列表；中心節(jié)點的兩個Master實體選擇的工作頻點不重合；

如果中心節(jié)點的兩個Master實體各自的可用頻點集中各只有一個頻點，則不需要進行選擇，直接使用這個頻點作為該Master實體的工作頻點；

然后中心節(jié)點的兩個Master實體開始分別周期向外發(fā)送廣播信息，通知其它Slave實體中心節(jié)點可以提供接入服務(wù)，之后中心節(jié)點的兩個Master實體開始等待其它Slave實體的接入；若中心節(jié)點的一個Master實體選定了一個工作頻點后，超時(可設(shè)定一個時長閾值判斷超時)無其它Slave實體接入，則此Master實體從掃頻結(jié)果中選擇其它次優(yōu)頻點，然后向外發(fā)送廣播信息，通知其它Slave實體該Master實體能夠提供接入服務(wù)。

Master實體將接收信號功率最小的頻點作為噪聲最小、受干擾最小的頻點，即首選的工作頻點；若超時無其它Slave實體接入，然后可選擇接收信號功率次優(yōu)(即次小)的頻點作為其它次優(yōu)頻點。重復(fù)上述操作：向外發(fā)送廣播信息，通知其它Slave實體該Master實體能夠提供接入服務(wù)。

一個頻點的接收信號功率小，通常意味著該頻點噪聲小，而且也沒有其它載波或雜散信號干擾。

(二)普通節(jié)點；

普通節(jié)點上電后，普通節(jié)點的兩個功能實體都設(shè)置為Slave實體屬性；然后普通節(jié)點的兩個Slave實體分別對各自的射頻通道進行獨立的掃頻操作，并根據(jù)掃頻結(jié)果選擇一個信號最佳且允許其它節(jié)點接入的Master實體進行接入；如果普通節(jié)點的一個Slave實體接入成功，則另一個Slave實體轉(zhuǎn)而設(shè)置為Master實體，該屬性轉(zhuǎn)換的Master實體的工作頻點根據(jù)掃頻結(jié)果進行選擇，且與同一個普通節(jié)點上的Slave實體工作頻點不同；該屬性轉(zhuǎn)換的Master實體對外發(fā)送廣播信息，通知其它Slave實體可以提供接入服務(wù)。

若普通節(jié)點嘗試接入Master實體不成功，則選擇下一個候選的Master實體進行接入嘗試。如果沒有Master實體能成功接入，則重新進行上述掃頻過程。

下面進行詳細描述：

1)掃頻過程；

普通節(jié)點上電后將兩個功能實體都設(shè)置為Slave屬性,然后開始掃頻，掃頻過程有兩種方式：

a)普通節(jié)點啟動一個掃頻定時器，兩個Slave實體分別進行掃頻，直到掃頻定時器超時；Slave節(jié)點匯集各自的掃頻結(jié)果供工作頻點選擇功能使用；

也就是說，兩個Salve節(jié)點的掃頻結(jié)果同時比較，選擇一個信號最佳且允許其它節(jié)點接入的Master實體進行接入；

b)兩個Salve實體各自獨立的啟動一個掃頻定時器，然后各自獨立的進行掃頻直到各自掃頻定時器超時，然后各自獨立的進行后續(xù)的工作頻點選擇功能；只要一個Slave實體選頻后接入Master實體成功，則立即通知另一個Slave實體轉(zhuǎn)換成Master實體；

掃頻結(jié)果包括但不限于如下內(nèi)容：掃頻通道標(biāo)識，工作頻率，接收信號功率,接收信號強度，信噪比，監(jiān)測到的節(jié)點的信息(包括但不限于：節(jié)點標(biāo)識，是否允許接入指示，接入時頻資源位置)；掃頻結(jié)果是一個頻率信息的列表。

2)Master實體選擇；

若掃頻結(jié)果中未監(jiān)測到有效節(jié)點信息，則選擇Master實體失??；否則按照信噪比從大到小或接收信號功率從大到小對允許接入的節(jié)點進行排序，選擇接收信號功率過門限且信噪比最大的節(jié)點作為自身選定的Master發(fā)起接入過程；

如果Slave實體接入成功，則通知節(jié)點另一個功能實體轉(zhuǎn)為Master實體；否則，選擇下一個候選Master實體進行接入，候選Master實體按照信噪比從大到小排列，且接收信號功率過門限。如果所選Master實體都無法成功接入，則重新進行掃頻過程。

由于掃頻過程有兩種方式，因此Master實體選擇也可以是兩個Slave實體各自獨立進行或根據(jù)Slave實體的掃頻結(jié)果統(tǒng)一選擇候選Master實體。

3)屬性轉(zhuǎn)換；

當(dāng)普通節(jié)點一個Slave實體接入成功后，需要通知另一個功能實體進行屬性轉(zhuǎn)換，另一個功能實體首先轉(zhuǎn)換屬性為Master實體，然后從自身的掃頻結(jié)果(不考慮另一個Slave實體的掃頻結(jié)果)中選擇當(dāng)前普通節(jié)點非Slave實體正在使用的，且需要在無有效上級節(jié)點的剩余頻點中挑選接收信號功率最小的頻點作為自身的工作頻點，然后開始周期向外發(fā)送廣播通知其它Slave實體該屬性轉(zhuǎn)換的Matser實體可以提供接入服務(wù)，之后Master實體開始等待其它Slave實體(節(jié)點)的接入；

若Master實體設(shè)置了某個工作頻點以后超時無其它Slave實體接入，此Master可以從掃頻結(jié)果中選擇其它次優(yōu)頻點(接收信號功率次優(yōu)，即接收信號功率此小)，重復(fù)上述操作；

以下是具體的例子說明：

如圖2所示，假定通過配置指定節(jié)點2為中心節(jié)點(可根據(jù)地理中心位置、離控制臺近等其他考慮因素指定)，則其它節(jié)點為普通節(jié)點。指定中心節(jié)點后各節(jié)點的功能實體初始屬性如圖3所示：

假定給各節(jié)點邏輯功能實體配置相同的頻點集，該頻點集包括20個有效頻點，用f1，f2，…,f20表示。

則各節(jié)點上電后的動作如下：

中心節(jié)點的兩個Master啟動掃頻定時器，并分別進行掃頻，掃頻定時超時后得到的掃頻結(jié)果如下表1所示：

表1

中心節(jié)點無有效上級節(jié)點，所以在掃頻結(jié)果中選擇噪聲最小的點(即接收信號功率最小)作為工作頻點，所以中心節(jié)點上通道1對應(yīng)的Master實體選擇f1作為工作頻點，通道2對應(yīng)的Master實體由于f1已經(jīng)被通道1占用，因此選擇次優(yōu)的f2作為工作頻點。之后兩個Master實體在各自的工作頻點上發(fā)送廣播信息，等待其它Slave實體接入；

各普通節(jié)點上電，啟動各自的掃頻定時器進行掃頻，現(xiàn)以節(jié)點1為例進行描述：節(jié)點1上電后，啟動掃頻定時器，兩個Slave實體分別對頻點集中的20個頻點進行掃頻。假設(shè)第一次掃頻定時結(jié)束后得到掃頻結(jié)果如下表2所示：

表2

即節(jié)點1可能在節(jié)點2之前上電，此時無有效上級節(jié)點，則節(jié)點1重新啟動掃頻定時器并重新進行掃頻過程。如果節(jié)點1為每個Slave實體各自獨立的啟動掃頻定時器的話，則兩個Slave實體各自獨立的進行掃頻過程，直到一個Slave實體至少找到一個有效且允許接入的上級節(jié)點。

假設(shè)某次掃平后節(jié)點1的掃頻結(jié)果如下表3所示：

表3

掃頻結(jié)果顯示，在兩個掃頻結(jié)果中均發(fā)現(xiàn)了有效上級節(jié)點2，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)射頻通道1的f1頻點的接收信號功率、信噪比都較大。射頻通道1對應(yīng)的Slave實體在f1頻點向節(jié)點2發(fā)送接入請求。如果接入成功后，則通知節(jié)點1的通道2對應(yīng)的功能實體Slave進行屬性轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成Master實體(如果接入不成功(嘗試多次后)，選擇通道2的Slave實體使用f2進行接入，如果仍然不成功，則依次選擇通道2的Slave實體，使用f1進行接入，通道1的Slave實體，使用f2進行接入，如果嘗試完一輪后都不成功，則重新進行掃頻)；該Master實體對應(yīng)射頻通道2，它需要在無有效上級節(jié)點的剩余頻點(本例中指f3～f20)中挑選噪聲最小(接收信號功率最小)的頻點f20作為工作頻點，之后，Master實體通過f20發(fā)送廣播信息(Master實體的天線數(shù)目，支持的傳輸模式，接入請求的時頻位置，周期等信息)并等待其它Slave接入。

如果兩個通道有各自獨立的掃頻定時器，則上述掃頻過程兩個Slave實體各自獨立進行，但選擇上級節(jié)點的依據(jù)都相同。只要一個Slave實體接入成功后，需要立即通知另一個Slave實體停止掃頻，并轉(zhuǎn)換成Master實體。

節(jié)點2、節(jié)點3上電時自動組網(wǎng)的動作與節(jié)點1類似。

根據(jù)普通節(jié)點選擇Master實體的不同，網(wǎng)絡(luò)拓撲可能為以下幾種情況：

如圖4所示，組網(wǎng)后中心節(jié)點鏈狀拓撲；圖4中f₂₀不等于f₁，f₁不等于f₂，f₂不等于f₃，f₃不等于f₄。

如圖5所示，組網(wǎng)后中心節(jié)點樹狀拓撲；圖4中f₂₀不等于f₁，f₁不等于f₂，f₂不等于f₃、f₄。

圖4、圖5的網(wǎng)絡(luò)拓撲也適用于普通節(jié)點，即普通節(jié)點的Master實體可有一個節(jié)點接入，也可有多個節(jié)點接入。如圖6、圖7所示。

如圖6所示，組網(wǎng)后普通節(jié)點鏈狀拓撲；圖6中f₁不等于f₂，f₂不等于f₃。

如圖7所示，組網(wǎng)后普通節(jié)點樹狀拓撲；圖7中f₁不等于f₂，f₁不等于f₃。