網(wǎng)絡(luò)控制器、節(jié)點設(shè)備及應(yīng)用其網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種網(wǎng)絡(luò)控制器、節(jié)點設(shè)備及網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過基于時隙來進(jìn)行網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的同步操作和構(gòu)建防止碰撞機制，可以有效簡化網(wǎng)絡(luò)控制流程，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和魯棒性。
【專利說明】
網(wǎng)絡(luò)控制器、節(jié)點設(shè)備及應(yīng)用其網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，更具體地，涉及一種網(wǎng)絡(luò)控制器、節(jié)點設(shè)備及應(yīng)用其網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著物聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的智能設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)(meshnetwork)具有可動態(tài)擴展、尚連接性、尚可靠性和尚穩(wěn)定性的優(yōu)點，因而越來越受到關(guān)注。作為終端的智能設(shè)備可以先接入網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，然后進(jìn)一步接入相同或不同類型的其他網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)智能設(shè)備的遠(yuǎn)程管理、定時控制和參數(shù)調(diào)節(jié)等功能。
[0003]網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)是包括網(wǎng)絡(luò)控制器和多個節(jié)點設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)控制器可以有一個或者幾個，節(jié)點設(shè)備有多個。網(wǎng)絡(luò)控制器用于節(jié)點之間的通信調(diào)度和節(jié)點與外部網(wǎng)絡(luò)之間的通信路由。節(jié)點可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)控制器訪問外部網(wǎng)絡(luò)。在同一時刻，一般只有一個網(wǎng)絡(luò)控制器對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制?，F(xiàn)有技術(shù)通過廣播來實現(xiàn)網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)的協(xié)議不盡相同。例如，可以基于藍(lán)牙協(xié)議，特別是藍(lán)牙低功耗協(xié)議(BLE)實現(xiàn)網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)。
[0004]在網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中，利用相鄰的節(jié)點設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，以代替長距離的直接連接，這種通信方式也稱為“多跳(mult1-hop)”通信。節(jié)點設(shè)備通過轉(zhuǎn)發(fā)收到的數(shù)據(jù)包來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，這種方式可以通過以節(jié)點作為中繼的方式實現(xiàn)信息的傳遞。然而，現(xiàn)有的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制協(xié)議復(fù)雜，使得節(jié)點設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和交換的操作較多，進(jìn)而導(dǎo)致節(jié)點設(shè)備功耗難以降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種網(wǎng)絡(luò)控制器、節(jié)點設(shè)備及應(yīng)用其的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在提供網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的同時，有效簡化網(wǎng)絡(luò)控制流程，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性與魯棒性。
[0006]第一方面，提供一種網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括:
[0007]網(wǎng)絡(luò)控制器，適于以廣播方式在預(yù)定的信標(biāo)時隙發(fā)送信標(biāo)，所述信標(biāo)包括所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的時隙分配狀態(tài)；
[0008]多個節(jié)點設(shè)備，每個所述節(jié)點設(shè)備適于根據(jù)所述信標(biāo)進(jìn)行同步并根據(jù)所述時隙分配狀態(tài)在對應(yīng)的固定時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)包，其中，每個所述固定時隙僅對應(yīng)一個節(jié)點設(shè)備。
[0009]優(yōu)選地，所述節(jié)點設(shè)備和所述網(wǎng)絡(luò)控制器還適于隨機選擇動態(tài)時隙發(fā)送數(shù)據(jù)包，所述動態(tài)時隙和所述固定時隙位于兩個相鄰的信標(biāo)時隙之間。
[0010]優(yōu)選地，所述節(jié)點設(shè)備適于在入網(wǎng)時根據(jù)信標(biāo)獲取所述時隙分配狀態(tài)，并隨機選擇未被占用的固定時隙向所述網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)送入網(wǎng)請求；
[0011]所述網(wǎng)絡(luò)控制器用于根據(jù)接收到的入網(wǎng)請求保存請求入網(wǎng)的節(jié)點設(shè)備地址并分配固定時隙，并在下一對應(yīng)的固定時隙發(fā)送入網(wǎng)請求響應(yīng)，所述入網(wǎng)請求響應(yīng)包括分配給請求入網(wǎng)的節(jié)點設(shè)備的固定時隙的信息。
[0012]優(yōu)選地，所述節(jié)點設(shè)備適于在等待所述入網(wǎng)請求響應(yīng)超時時隨機選擇動態(tài)時隙重新發(fā)送所述入網(wǎng)請求。
[0013]優(yōu)選地，所述入網(wǎng)請求包括所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的鑒權(quán)信息，所述鑒權(quán)信息包括網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識、網(wǎng)絡(luò)密鑰和設(shè)備生產(chǎn)商標(biāo)識，其中，所述網(wǎng)絡(luò)密鑰用于對所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部交互的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密。
[0014]優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)控制器和所述節(jié)點設(shè)備適于在接收到的數(shù)據(jù)包的鑒權(quán)信息與自身存儲的鑒權(quán)信息不匹配時丟棄所述數(shù)據(jù)包。
[0015]優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)控制器適于在需要增大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模時增加信標(biāo)時隙之間的時隙數(shù)量，以隨機方式重新將固定時隙分配給自身和網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的節(jié)點設(shè)備，并將時隙分配狀態(tài)通過信標(biāo)廣播。
[0016]優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)控制器適于在對應(yīng)的固定時隙發(fā)送狀態(tài)查詢請求，并根據(jù)來自節(jié)點設(shè)備的狀態(tài)查詢請求響應(yīng)更新網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點設(shè)備的狀態(tài)和路由信息。
[0017]優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)控制器適于在從網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中斷開特定節(jié)點設(shè)備時重復(fù)廣播斷開通知并修改路由信息和時隙分配狀態(tài)；
[0018]所述特定節(jié)點設(shè)備在接收到所述斷開通知后將狀態(tài)標(biāo)識修改為離開網(wǎng)絡(luò)。
[0019]優(yōu)選地，所述節(jié)點設(shè)備適于在預(yù)定數(shù)量周期內(nèi)均沒有收到信標(biāo)時進(jìn)入睡眠狀態(tài)，在所述睡眠狀態(tài)下，所述節(jié)點設(shè)備不進(jìn)行數(shù)據(jù)包發(fā)送。
[0020]優(yōu)選地，所述節(jié)點設(shè)備適于在睡眠模式下定時喚醒檢測信標(biāo)，在檢測到信標(biāo)時重新進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0021]優(yōu)選地，所述節(jié)點設(shè)備根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)包的被轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)和自身的網(wǎng)絡(luò)相對位置確定是否進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，所述網(wǎng)絡(luò)相對位置表示所述節(jié)點設(shè)備與所述網(wǎng)絡(luò)控制器之間的最短路徑的跳數(shù)。
[0022]第二方面，提供一種網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點設(shè)備，包括:
[0023]無線收發(fā)裝置，適于根據(jù)控制進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)；
[0024]控制裝置，適于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制器在信標(biāo)時隙廣播的信標(biāo)進(jìn)行同步并根據(jù)所述時隙分配狀態(tài)在對應(yīng)時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)包，其中，每個所述時隙僅對應(yīng)一個節(jié)點設(shè)備。
[0025]優(yōu)選地，所述控制裝置還適于隨機選擇動態(tài)時隙發(fā)送數(shù)據(jù)包，所述動態(tài)時隙和所述固定時隙位于兩個相鄰的信標(biāo)時隙之間。
[0026]優(yōu)選地，所述控制裝置適于在入網(wǎng)時根據(jù)信標(biāo)獲取時隙分配狀態(tài)，并隨機選擇未被占用的固定時隙向所述網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)起入網(wǎng)請求。
[0027]優(yōu)選地，所述控制裝置適于在等待請求響應(yīng)超時時隨機選擇動態(tài)時隙重新發(fā)送所述入網(wǎng)請求。
[0028]優(yōu)選地，所述控制裝置適于所述入網(wǎng)請求包括所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的鑒權(quán)信息，所述鑒權(quán)信息包括網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識、網(wǎng)絡(luò)密鑰和設(shè)備生產(chǎn)商標(biāo)識，其中，所述網(wǎng)絡(luò)密鑰用于對所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部交互的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密。
[0029]優(yōu)選地，所述控制裝置適于在接收到的數(shù)據(jù)包的鑒權(quán)信息與自身存儲的鑒權(quán)信息不匹配時丟棄所述數(shù)據(jù)包。
[0030]優(yōu)選地，所述控制裝置適于在預(yù)定周期內(nèi)沒有收到信標(biāo)時進(jìn)入睡眠狀態(tài)，在所述睡眠狀態(tài)下，所述控制裝置不發(fā)送數(shù)據(jù)包。
[0031]優(yōu)選地，所述控制裝置適于在睡眠模式下定時喚醒檢測信標(biāo)，在檢測到信標(biāo)時重新進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0032]優(yōu)選地，所述控制裝置適于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)包的被轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)和自身的網(wǎng)絡(luò)相對位置確定是否進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，所述網(wǎng)絡(luò)相對位置表示所述節(jié)點設(shè)備與網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)控制器之間的最短路徑的跳數(shù)。
[0033]第三方面，提供一種網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)控制器，包括:
[0034]無線收發(fā)裝置，適于根據(jù)控制進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)；
[0035]控制裝置，適于生成包括網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的時隙分配狀態(tài)的信標(biāo)，并控制所述無線收發(fā)裝置在預(yù)定的信標(biāo)時隙發(fā)送所述信標(biāo)，所述時隙分配狀態(tài)用于表示固定時隙的分配狀態(tài)。
[0036]優(yōu)選地，所述控制裝置還適于隨機選擇動態(tài)時隙發(fā)送數(shù)據(jù)包，所述動態(tài)時隙和所述固定時隙位于兩個相鄰的信標(biāo)時隙之間。
[0037]優(yōu)選地，所述控制裝置用于根據(jù)接收到的入網(wǎng)請求保存請求入網(wǎng)的節(jié)點設(shè)備地址并分配固定時隙，并在下一對應(yīng)的固定時隙發(fā)送入網(wǎng)請求響應(yīng)，所述入網(wǎng)請求響應(yīng)包括分配給請求入網(wǎng)的節(jié)點設(shè)備的固定時隙的信息。
[0038]優(yōu)選地，所述入網(wǎng)請求包括所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的鑒權(quán)信息，所述鑒權(quán)信息包括網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識、網(wǎng)絡(luò)密鑰和設(shè)備生產(chǎn)商標(biāo)識，其中，所述網(wǎng)絡(luò)密鑰用于對所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部交互的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密。
[0039]優(yōu)選地，所述控制裝置適于在接收到的數(shù)據(jù)包的鑒權(quán)信息與自身存儲的鑒權(quán)信息不匹配時丟棄所述數(shù)據(jù)包。
[0040]優(yōu)選地，所述控制裝置適于在需要增大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模時增加信標(biāo)時隙之間的時隙數(shù)量，以隨機隨機方式重新將固定時隙分配給自身和網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的節(jié)點設(shè)備，并將時隙分配狀態(tài)通過信標(biāo)廣播。
[0041 ]優(yōu)選地，所述控制裝置適于在對應(yīng)的固定時隙發(fā)送狀態(tài)查詢請求，并根據(jù)來自節(jié)點設(shè)備的狀態(tài)查詢請求響應(yīng)更新網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點設(shè)備的狀態(tài)和路由信息。
[0042]優(yōu)選地，所述控制裝置適于在從網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中斷開特定節(jié)點設(shè)備時重復(fù)廣播斷開通知并修改路由信息和時隙分配狀態(tài)。
[0043]本發(fā)明實施例通過基于時隙來進(jìn)行網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的同步操作和構(gòu)建防止碰撞機制，可以有效簡化網(wǎng)絡(luò)控制流程，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和魯棒性。
【附圖說明】
[0044]通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中:
[0045]圖1是本發(fā)明實施例的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)涫疽鈭D；
[0046]圖2是本發(fā)明實施例的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的時隙結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖3是本發(fā)明實施例的網(wǎng)絡(luò)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖4是本發(fā)明實施例的節(jié)點設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖5是本發(fā)明實施例的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行組網(wǎng)操作的流程圖；
[0050]圖6是本發(fā)明實施例的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包的示意圖；
[0051 ]圖7是本發(fā)明實施例的節(jié)點設(shè)備對接收到數(shù)據(jù)包后的處理流程圖；
[0052]圖8是本發(fā)明實施例的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)增大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模操作的流程圖；
[0053]圖9是本發(fā)明實施例的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)控制器離開通信區(qū)域時的拓?fù)涫疽鈭D；
[0054]圖10是本發(fā)明實施例的節(jié)點設(shè)備發(fā)起數(shù)據(jù)包發(fā)送操作的流程圖；
[0055]圖11是本發(fā)明實施例的網(wǎng)絡(luò)控制器端從網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中主動去除網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的流程圖；
[0056]圖12是本發(fā)明實施例的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)定期進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)維護(hù)的流程圖。
【具體實施方式】
[0057]以下基于實施例對本發(fā)明進(jìn)行描述，但是本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。在下文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。為了避免混淆本發(fā)明的實質(zhì)，公知的方法、過程、流程、元件和電路并沒有詳細(xì)敘述。
[0058]此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。
[0059]除非上下文明確要求，否則整個說明書和權(quán)利要求書中的“包括”、“包含”等類似詞語應(yīng)當(dāng)解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義;也就是說，是“包括但不限于”的含義。
[0060]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0061]在現(xiàn)有技術(shù)中，基于無線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)、紫蜂(ZigBee)技術(shù)以及藍(lán)牙技術(shù)均可以實現(xiàn)多跳的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)。以下以基于藍(lán)牙低功耗協(xié)議(Bluetooth Low Energy，BLE)的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，本發(fā)明實施例的方法和產(chǎn)品適于使用其它任何可以實現(xiàn)多跳網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。
[0062]圖1是本發(fā)明實施例網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)涫疽鈭D。如圖1所示，所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)控制器I (也可以稱為主節(jié)點)和多個節(jié)點設(shè)備2(也可成為從節(jié)點)。網(wǎng)絡(luò)控制器I例如為手機、計算機、平板電腦等智能終端，也可以是專用的網(wǎng)絡(luò)控制器。節(jié)點設(shè)備2可以為智能節(jié)點或其它智能設(shè)備，例如具備網(wǎng)絡(luò)連接功能的電視、冰箱、熱水器、LED燈、攝像頭、監(jiān)控器、插座、定時器等。網(wǎng)絡(luò)控制器I作為網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的中心，可以直接與位于其附近的節(jié)點設(shè)備2通信，同時，還可以通過一跳或多跳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與距離較遠(yuǎn)的其它節(jié)點設(shè)備2通信。網(wǎng)絡(luò)控制器I與外部網(wǎng)絡(luò)之間采用無線局域網(wǎng)協(xié)議、移動通信協(xié)議或藍(lán)牙協(xié)議互聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)控制器I與多個節(jié)點之間、以及多個節(jié)點彼此之間可以采用藍(lán)牙協(xié)議、紫蜂協(xié)議、無線局域網(wǎng)協(xié)議互聯(lián)。在本實施例中，以采用藍(lán)牙低功耗協(xié)議(BLE)為例進(jìn)行說明。網(wǎng)絡(luò)控制器NC不僅控制網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信，而且為網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的通信提供路由功能，使得網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的多個節(jié)點可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)控制器訪問外部網(wǎng)絡(luò)。
[0063]本實施例的網(wǎng)絡(luò)控制器I適于以廣播方式在預(yù)定的信標(biāo)時隙發(fā)送信標(biāo)，所述信標(biāo)包括所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的時隙分配狀態(tài)。其中，信標(biāo)用于為整個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)提供定時參考，同時為所有的節(jié)點設(shè)備2提供時隙分配狀態(tài)。對應(yīng)地，本實施例的節(jié)點設(shè)備2適于根據(jù)所述信標(biāo)進(jìn)行同步并根據(jù)所述時隙分配狀態(tài)在對應(yīng)的固定時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)包。其中，每個所述固定時隙僅對應(yīng)一個節(jié)點設(shè)備2。也就是說，每個固定時隙僅分配給網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點設(shè)備。當(dāng)然，一個節(jié)點設(shè)備2或網(wǎng)絡(luò)控制I可以對應(yīng)有多個專屬于自己的固定時隙。在固定時隙內(nèi)，對應(yīng)的節(jié)點設(shè)備2或網(wǎng)絡(luò)控制I可以以廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)包。網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備保持接收狀態(tài)，在接收到以廣播方式發(fā)送的數(shù)據(jù)包時，判斷目標(biāo)地址是否為自身的地址，如果是則進(jìn)行處理，如果否，則判斷是否符合轉(zhuǎn)發(fā)條件，在符合轉(zhuǎn)發(fā)條件時，在本節(jié)點設(shè)備對應(yīng)的固定時隙內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
[0064]通過預(yù)先分配固定時隙，使得每個設(shè)備可以在不沖突的時隙內(nèi)進(jìn)行廣播，可以以較小的開銷實現(xiàn)防止碰撞機制。
[0065]本發(fā)明實施例通過基于時隙來進(jìn)行網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的同步操作和構(gòu)建防止碰撞機制，可以有效簡化網(wǎng)絡(luò)控制流程，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和魯棒性。
[0066]優(yōu)選地，本實施例除了在相鄰的信標(biāo)時隙區(qū)間內(nèi)設(shè)置固定時隙外，還設(shè)置預(yù)定數(shù)量的動態(tài)時隙。與固定時隙不同，動態(tài)時隙可以被網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的任意設(shè)備隨機地選擇并使用。圖2是本發(fā)明實施例的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的時隙結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，第I時隙和第2n+2時隙為信標(biāo)時隙，用于供網(wǎng)絡(luò)控制器I獨占地發(fā)送信標(biāo)。在兩個相鄰的信標(biāo)時隙之間設(shè)置有η個固定時隙(第2至第n+1時隙)和η個動態(tài)時隙(第n+2至第2n+l時隙)。固定時隙可被分配給網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點設(shè)備2或網(wǎng)絡(luò)控制器I以發(fā)送數(shù)據(jù)包。動態(tài)時隙可被各設(shè)備隨機選擇并用于發(fā)送數(shù)據(jù)包。也就是說，所述節(jié)點設(shè)備2和所述網(wǎng)絡(luò)控制器I適于隨機選擇動態(tài)時隙發(fā)送數(shù)據(jù)包，所述動態(tài)時隙和所述固定時隙位于兩個相鄰的信標(biāo)時隙之間。容易理解，固定時隙和隨機時隙也可以數(shù)量不同，還可以以相互間隔的方式設(shè)置，本實施例對于固定時隙和動態(tài)時隙的設(shè)置方式和數(shù)量不作限制。
[0067]采用固定時隙和動態(tài)時隙相結(jié)合的方式可以使得網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備在固定時隙發(fā)送失敗后不必等到下一個固定時隙在進(jìn)行重發(fā)，而是可以直接在后續(xù)的動態(tài)時隙中隨機地選擇時機進(jìn)行重發(fā)，進(jìn)一步優(yōu)化了防止碰撞機制，提高了網(wǎng)絡(luò)的健壯性。
[0068]圖3是本發(fā)明實施例的網(wǎng)絡(luò)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本實施例的網(wǎng)絡(luò)控制器I包括無線收發(fā)裝置11和控制裝置12。所述無線收發(fā)裝置11用于根據(jù)控制進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。所述控制裝置12用于控制無線收發(fā)裝置11以預(yù)定的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)以完成網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組網(wǎng)、通信、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湔{(diào)整等各種操作。如圖3所示，所述控制裝置12可以包括協(xié)議控制器12a、時隙管理器12b和隨機數(shù)生成器12c。其中，隨機數(shù)生成器12c用于生成1-η之間的隨機數(shù)。時隙管理器12b用于根據(jù)隨機數(shù)生成器12c生成的隨機數(shù)對固定時隙進(jìn)行管理或在需要進(jìn)行數(shù)據(jù)重發(fā)時隨機選擇動態(tài)時隙。協(xié)議控制器12a用于根據(jù)時隙管理器12b選擇的時隙來構(gòu)建信標(biāo)或數(shù)據(jù)包交由無線收發(fā)裝置11發(fā)送或解析由無線收發(fā)裝置11接收的數(shù)據(jù)包。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，上述的協(xié)議控制器12a、時隙管理器12b和隨機數(shù)生成器12c可以是分別設(shè)置的集成電路也可以是可由控制裝置12執(zhí)行的不同的程序模塊。
[0069]圖4是本發(fā)明實施例的節(jié)點設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，本實施例的節(jié)點設(shè)備2包括無線收發(fā)裝置21和控制裝置22。所述無線收發(fā)裝置11用于根據(jù)控制進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。所述控制裝置22用于控制無線收發(fā)裝置21以與網(wǎng)絡(luò)控制器I對應(yīng)的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)以完成節(jié)點設(shè)備的入網(wǎng)、通信等各種操作。
[0070]以下通過網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不同操作來逐一說明本實施例的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的運行方式。
[0071]圖5是本發(fā)明實施例的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行組網(wǎng)操作的流程圖。如圖5所示，在步驟510，網(wǎng)絡(luò)控制器I周期性地在信標(biāo)時隙發(fā)送信標(biāo)。其中，信標(biāo)中至少包括網(wǎng)絡(luò)控制器I分配給自身的固定時隙的信息，也即時隙分配狀態(tài)。
[0072]進(jìn)一步地，信標(biāo)中還包括入網(wǎng)所需要的鑒權(quán)信息。例如，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和/或設(shè)備生產(chǎn)商標(biāo)識。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識用于唯一地標(biāo)識所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識可以限制使得具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識的設(shè)備入網(wǎng)。設(shè)備生產(chǎn)商標(biāo)識用于唯一地標(biāo)識設(shè)備的生產(chǎn)商，而設(shè)備生廠商標(biāo)識可以限制僅同一個或幾個廠家生產(chǎn)的設(shè)備可以入網(wǎng)?；诓煌膽?yīng)用場景，可以結(jié)合上述鑒權(quán)手段和信息來進(jìn)行入網(wǎng)鑒權(quán)。更進(jìn)一步地，所述鑒權(quán)信息還可以包括網(wǎng)絡(luò)密鑰(或稱為網(wǎng)絡(luò)密碼)。網(wǎng)絡(luò)密鑰由網(wǎng)絡(luò)控制器I基于用戶輸入獲取或進(jìn)一步計算生成。只有在入網(wǎng)請求中附帶有匹配的網(wǎng)絡(luò)密鑰的節(jié)點設(shè)備才可以被允許入網(wǎng)。對應(yīng)地，網(wǎng)絡(luò)控制器I一側(cè)優(yōu)選包括步驟510a，根據(jù)用戶輸入獲取網(wǎng)絡(luò)密鑰，并在步驟510基于鑒權(quán)信息構(gòu)建信標(biāo)。
[0073]圖6是本發(fā)明實施例的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包的示意圖。如圖6所示，在本實施例的一個優(yōu)選實施方式中，網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包的包頭部分格式與現(xiàn)有的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)兼容。其中，前導(dǎo)、接入地址、PDU頭、廣播地址等字段可以以與現(xiàn)有技術(shù)相同的方式設(shè)置。同時，有效載荷部分(payload)包括設(shè)備生產(chǎn)商標(biāo)識、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識、網(wǎng)絡(luò)密鑰、數(shù)據(jù)包的源地址、目的地址、包類型(或稱幀類型)、標(biāo)志位和數(shù)據(jù)包承載的命令或數(shù)據(jù)。其中，標(biāo)志位具體可以包括包序號、位置標(biāo)識和設(shè)備類型等信息。優(yōu)選地，可以利用網(wǎng)絡(luò)密鑰對數(shù)據(jù)包承載的命令或數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。或基于網(wǎng)絡(luò)密鑰對整個有效載荷部分加密。
[0074]在步驟520，希望入網(wǎng)的節(jié)點設(shè)備2a接收到信標(biāo)后獲取當(dāng)前的時隙分配狀態(tài)并根據(jù)信標(biāo)進(jìn)行同步。
[0075]在步驟530，節(jié)點設(shè)備2a隨機選取剩余的未被占用的固定時隙發(fā)送入網(wǎng)請求。所述入網(wǎng)請求可以直接發(fā)送或經(jīng)由網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)絡(luò)控制器I。
[0076]在入網(wǎng)需要進(jìn)行鑒權(quán)時，所述入網(wǎng)請求中可以包括鑒權(quán)信息，以供網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行鑒權(quán)。
[0077]鑒權(quán)信息可以包括網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識、網(wǎng)絡(luò)密鑰和設(shè)備生產(chǎn)商標(biāo)識，其中，設(shè)備生產(chǎn)商標(biāo)識用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)包的發(fā)送設(shè)備是否同一家或幾家生產(chǎn)商生產(chǎn)，從而可以將其它生產(chǎn)商的設(shè)備排除網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)外。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識用于標(biāo)識網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，從而可以避免在多個不同的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在范圍重疊時，希望加入A網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點設(shè)備錯誤地加入到B網(wǎng)絡(luò)中。網(wǎng)絡(luò)密鑰用于對所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部交互的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密。
[0078]節(jié)點設(shè)備可以根據(jù)用戶輸入的網(wǎng)絡(luò)密鑰或預(yù)存的網(wǎng)絡(luò)密鑰對入網(wǎng)請求進(jìn)行加密，網(wǎng)絡(luò)控制器具有與之相匹配的網(wǎng)絡(luò)密鑰，基于自身存儲的網(wǎng)絡(luò)密鑰對入網(wǎng)請求進(jìn)行解密，并基于其它的鑒權(quán)信息進(jìn)行鑒權(quán)，以確定發(fā)起請求的節(jié)點設(shè)備是否可以加入網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
[0079]在步驟540，網(wǎng)絡(luò)控制器I根據(jù)接收到的入網(wǎng)請求保存請求入網(wǎng)的節(jié)點設(shè)備地址并分配固定時隙。優(yōu)選地，網(wǎng)絡(luò)控制器I可以將用于發(fā)送入網(wǎng)請求的固定時隙分配給節(jié)點設(shè)備2a。當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)控制器I也可以將其它的未被占用的固定時隙分配給節(jié)點設(shè)備2a。
[0080]在入網(wǎng)需要進(jìn)行鑒權(quán)時，網(wǎng)絡(luò)控制器I基于鑒權(quán)信息確定是否處理入網(wǎng)請求或允許節(jié)點設(shè)備2入網(wǎng)。
[0081]在步驟550，網(wǎng)絡(luò)控制器I在屬于自己的下一個固定時隙向節(jié)點設(shè)備2a發(fā)送入網(wǎng)請求響應(yīng)。其中，所述入網(wǎng)請求響應(yīng)可以包括網(wǎng)絡(luò)控制器I分配給節(jié)點設(shè)備2a的一個或多個固定時隙的信息(例如時隙標(biāo)識)。
[0082]在步驟560，節(jié)點設(shè)備2監(jiān)控是否在預(yù)定時間內(nèi)接收到入網(wǎng)請求響應(yīng)，如果接收到，則轉(zhuǎn)步驟570，否則轉(zhuǎn)步驟580。
[0083]在步驟570，節(jié)點設(shè)備2a解析入網(wǎng)請求響應(yīng)，獲取分配給自己的固定時隙的信息，后續(xù)會在對應(yīng)的固定時隙發(fā)起通信。
[0084]在步驟580，節(jié)點設(shè)備2a在等待所述入網(wǎng)請求響應(yīng)超時時在隨機選擇動態(tài)時隙重新發(fā)送所述入網(wǎng)請求。步驟580的重發(fā)請求過程可以重復(fù)多次，直至達(dá)到預(yù)定的重發(fā)次數(shù)或獲得入網(wǎng)請求響應(yīng)。步驟570可以稱為退避步驟，其可以有效避免由多個節(jié)點設(shè)備同時在同一個時隙請求入網(wǎng)而造成入網(wǎng)失敗。
[0085]可選地，入網(wǎng)請求響應(yīng)也可以僅為一個響應(yīng)確認(rèn)信息而不包括時隙分配信息。節(jié)點設(shè)備I在接收到入網(wǎng)請求響應(yīng)后修改狀態(tài)為在網(wǎng)，在后續(xù)通過接受信標(biāo)獲取分配給自己的固定時隙。
[0086]由此，基于信標(biāo)來進(jìn)行同步并廣播固定時隙的時隙分配狀態(tài)，希望入網(wǎng)的節(jié)點設(shè)備可以基于上述信息隨機選擇空閑的時隙發(fā)起入網(wǎng)請求。進(jìn)一步地，在出現(xiàn)等待入網(wǎng)請求響應(yīng)超時時，通過退避步驟進(jìn)行入網(wǎng)請求的重發(fā)，可以保證入網(wǎng)成功率，最大限度避免碰撞。
[0087]網(wǎng)絡(luò)控制器I除了發(fā)送信標(biāo)為整個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供同步和時隙分配狀態(tài)外，還可以在分配給自己的固定時隙中或隨機選擇的動態(tài)時隙中向目標(biāo)節(jié)點設(shè)備發(fā)送命令或其它數(shù)據(jù)。同時，各節(jié)點設(shè)備2也可以在分配給自己的固定時隙中或隨機選擇的動態(tài)時隙中向網(wǎng)絡(luò)控制器I發(fā)送請求或例如當(dāng)前工作狀態(tài)，采集的環(huán)境參數(shù)等信息。
[0088]圖7是本發(fā)明實施例的節(jié)點設(shè)備對接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理的流程圖。如圖7所示，在步驟710，節(jié)點設(shè)備2b接收到來自其他設(shè)備(網(wǎng)絡(luò)控制器I或其它節(jié)點設(shè)備)的數(shù)據(jù)包。
[0089]在步驟720，節(jié)點設(shè)備2b檢測數(shù)據(jù)包中的鑒權(quán)信息(例如，設(shè)備生產(chǎn)商標(biāo)識、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和網(wǎng)絡(luò)密鑰)與存儲的鑒權(quán)信息是否匹配，如果不匹配則轉(zhuǎn)向步驟730，否則轉(zhuǎn)向步驟740。
[0090]由此，網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的節(jié)點設(shè)備可以對接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行有效的鑒權(quán)，提升網(wǎng)絡(luò)的安全性。
[0091]步驟730，丟棄所述數(shù)據(jù)包。由于數(shù)據(jù)包鑒權(quán)未能匹配，說明接收到的數(shù)據(jù)包不是所屬的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的合法設(shè)備發(fā)送的，因此不對數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。
[0092]在步驟740，檢測數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址與本節(jié)點設(shè)備的地址是否匹配，如果匹配則轉(zhuǎn)向步驟750，否則轉(zhuǎn)向步驟760。
[0093]在步驟750，如果本節(jié)點設(shè)備就是目標(biāo)節(jié)點設(shè)備，則處理數(shù)據(jù)包承載的數(shù)據(jù)或命令。
[0094]具體地，如果數(shù)據(jù)包的有效載荷通過網(wǎng)絡(luò)密鑰進(jìn)行了加密，則需要進(jìn)行解密操作并提取數(shù)據(jù)包有效載荷部分中的數(shù)據(jù)或命令。
[0095]在步驟760，如果數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址與本節(jié)點設(shè)備的地址不匹配，則判斷數(shù)據(jù)包是否符合轉(zhuǎn)發(fā)條件，在符合轉(zhuǎn)發(fā)條件時轉(zhuǎn)向步驟770，否則轉(zhuǎn)向步驟730。
[0096]網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點設(shè)備既可以作為終端節(jié)點也可以作為中繼節(jié)點。但是，如果所有的節(jié)點設(shè)備對于接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行無條件的轉(zhuǎn)發(fā)，則會導(dǎo)致大量的重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)或數(shù)據(jù)包經(jīng)由明顯不經(jīng)濟的路由路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，進(jìn)而導(dǎo)致整個網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開銷和功耗明顯上升。為了克服這一缺陷，可以設(shè)置數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)條件以限制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)和明顯不經(jīng)濟的轉(zhuǎn)發(fā)。例如，轉(zhuǎn)發(fā)條件可以為該數(shù)據(jù)包沒有被本節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)過。又例如，可以采用中國專利申請CN105681189A公開的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。也即，節(jié)點設(shè)備2根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)包的被轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)和自身的網(wǎng)絡(luò)相對位置確定是否進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。并且，在轉(zhuǎn)發(fā)時節(jié)點設(shè)備2修改數(shù)據(jù)包的被轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)。所述網(wǎng)絡(luò)相對位置表示所述多個節(jié)點與所述控制器之間的最短路徑的跳數(shù)，或可稱為于網(wǎng)絡(luò)控制器向外的擴散的層次。節(jié)點設(shè)備2在網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)相對位置可以通過如下方式獲得，網(wǎng)絡(luò)控制器I在初始化時或需要更新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾r產(chǎn)生命令數(shù)據(jù)包并以廣播方式發(fā)送，網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)所述命令數(shù)據(jù)包，并根據(jù)所述命令數(shù)據(jù)包到達(dá)時的最小轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)確定或更新自身的網(wǎng)絡(luò)相對位置。
[0097]在步驟770，節(jié)點設(shè)備2b轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)據(jù)包。優(yōu)選地，節(jié)點設(shè)備2b可以基于預(yù)定的策略更新數(shù)據(jù)包中與轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)相關(guān)的信息后進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
[0098]由此，網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點設(shè)備可以有效地處理接收到的數(shù)據(jù)包，提高轉(zhuǎn)發(fā)有效性，進(jìn)而提尚網(wǎng)絡(luò)的魯棒性。
[0099]網(wǎng)絡(luò)控制器I可以基于圖7所示的相同的方式對接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。
[0100]在網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)規(guī)模持續(xù)擴大時，已有的固定時隙數(shù)量可能不夠使用。此時，需要進(jìn)行擴大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的操作，也即，在一個周期內(nèi)(兩個相鄰的信標(biāo)時隙之間)提供更多的可用的時隙。
[0101]圖8是本發(fā)明實施例的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)增大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模操作的流程圖。如圖8所示，在步驟810，網(wǎng)絡(luò)控制器I設(shè)置當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，也即，固定時隙和動態(tài)時隙的數(shù)量。
[0102]在步驟820，網(wǎng)絡(luò)控制器I判斷是否需要增大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，如果是，則轉(zhuǎn)向步驟830，否則轉(zhuǎn)向步驟840。例如，網(wǎng)絡(luò)控制器I可以基于當(dāng)前未被占用的固定時隙數(shù)量來判斷是否需要增大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。
[0103]在步驟830，網(wǎng)絡(luò)控制器I增加固定時隙和動態(tài)時隙的數(shù)量，也即，增加信標(biāo)時隙之間的時間間隔。
[0104]在步驟840，以隨機方式重新將固定時隙分配給自身和網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的節(jié)點設(shè)備，并將時隙分配狀態(tài)通過信標(biāo)廣播。優(yōu)選地，可以將占數(shù)量預(yù)定比例(例如20%)的固定時隙分配給網(wǎng)絡(luò)控制器I，以使得可供其使用的時隙隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大而增加。
[0105]由此，可以使得信標(biāo)發(fā)送頻率隨網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變化，使得網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有更好的靈活性。
[0106]同時，在某些情況下，網(wǎng)絡(luò)控制器I有可能暫時離開通信區(qū)域，例如，用戶使用智能移動通信終端作為網(wǎng)絡(luò)控制器I，各節(jié)點設(shè)備為家中的智能電器。用戶在離開家上班時，網(wǎng)絡(luò)控制器I會離開網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的通信區(qū)域，如圖9所示。在此情況下，如果節(jié)點設(shè)備2仍然正常發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸操作會導(dǎo)致無謂的電能消耗，提高整個系統(tǒng)的功耗。
[0107]圖10是本發(fā)明實施例的節(jié)點設(shè)備發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸操作的流程圖。如圖10所示，在步驟1010，節(jié)點設(shè)備2c被觸發(fā)建立數(shù)據(jù)包發(fā)送任務(wù)。
[0108]在步驟1020，節(jié)點設(shè)備2c檢測信標(biāo)的接收狀態(tài)，如果連續(xù)m個信標(biāo)均未接收到(也即，m個信標(biāo)周期未接收到信標(biāo))，則轉(zhuǎn)向步驟1030，如果連續(xù)k個信標(biāo)均未接收到，k〈m，則轉(zhuǎn)向步驟1050，如果持續(xù)接收到信標(biāo)，則轉(zhuǎn)向步驟1070。
[0109]在步驟1030，節(jié)點設(shè)備2c將數(shù)據(jù)包發(fā)送任務(wù)掛起，進(jìn)入睡眠狀態(tài)。
[0110]在步驟1040，節(jié)點設(shè)備2c在睡眠狀態(tài)下，定時喚醒偵測信標(biāo)，如果接收到信標(biāo)則轉(zhuǎn)向步驟1070，否則返回步驟1030。
[0111]在步驟1050，節(jié)點設(shè)備2c保持偵測信標(biāo)。
[0112]在步驟1060，如果節(jié)點設(shè)備2c等待超時，則轉(zhuǎn)向步驟1030，否則轉(zhuǎn)向步驟1070。
[0113]步驟1070，節(jié)點設(shè)備2c選擇對應(yīng)的固定時隙或隨機選擇動態(tài)時隙進(jìn)行數(shù)據(jù)包發(fā)送。
[0114]由此，可以有效地防止網(wǎng)絡(luò)控制器離開時節(jié)點設(shè)備仍然發(fā)送數(shù)據(jù)浪費電能。
[0115]某些情況下，網(wǎng)絡(luò)控制器I根據(jù)用戶指示或由自動條件觸發(fā)需要將網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的特定節(jié)點設(shè)備去除。圖11是本發(fā)明實施例的網(wǎng)絡(luò)控制器主動從網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中去除節(jié)點設(shè)備的流程圖。如圖11所示，在步驟1110，網(wǎng)絡(luò)控制器I接收到去除指令。
[0116]在步驟1120，網(wǎng)絡(luò)控制器I重復(fù)廣播斷開通知(例如重復(fù)3次)并修改路由信息和時隙分配狀態(tài)以從網(wǎng)絡(luò)中去除特定節(jié)點設(shè)備。斷開通知中至少包括特點節(jié)點設(shè)備的標(biāo)識。本步驟中，修改路由信息和時隙分配狀態(tài)不需要網(wǎng)絡(luò)控制器I接收到節(jié)點設(shè)備2的反饋。
[0117]在步驟1130，要去除的節(jié)點設(shè)備2d接收到斷開通知，將狀態(tài)標(biāo)識修改為離開網(wǎng)絡(luò)，完成斷開操作。
[0118]如果是其它的節(jié)點設(shè)備2e接收到斷開通知，則根據(jù)圖7所示的步驟進(jìn)行鑒權(quán)和轉(zhuǎn)發(fā)條件判斷以確定是否進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
[0119]在某些應(yīng)用場景下，節(jié)點設(shè)備2可能自行離開通信區(qū)域，如果網(wǎng)絡(luò)控制器I無法獲知最新的狀態(tài)，會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟呀?jīng)發(fā)生變化，而各節(jié)點設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)控制器仍然按照原有的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，這會導(dǎo)致網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不穩(wěn)定，也會由于不必要的轉(zhuǎn)發(fā)或無效的轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)致網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的整體功耗上升。圖12是本發(fā)明實施例的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)定期進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)維護(hù)的流程圖。如圖12所示，在步驟1210，本實施例的網(wǎng)絡(luò)控制器I周期性地發(fā)送狀態(tài)查詢請求。
[0120]在步驟1220，所有接收到所述狀態(tài)查詢請求的節(jié)點設(shè)備2e向網(wǎng)絡(luò)控制器I返回狀態(tài)查詢響應(yīng)。
[0121]在步驟1230，網(wǎng)絡(luò)控制器I根據(jù)接收到的所有狀態(tài)查詢響應(yīng)獲取當(dāng)前還在網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點設(shè)備，并可以據(jù)此更新網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點設(shè)備的狀態(tài)和路由信息。
[0122]由此，可以準(zhǔn)確地了解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?，保持網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)始終以優(yōu)化的方式進(jìn)行路由和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0123]容易理解，對于本實施例的網(wǎng)絡(luò)控制器I和節(jié)點設(shè)備2，其控制器可被設(shè)置為包括構(gòu)成為解譯和/或執(zhí)行程序指令和/或處理數(shù)據(jù)的任何系統(tǒng)、設(shè)備或裝置，且可包括但不限于微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)或構(gòu)成為解譯和/或執(zhí)行程序指令和/或處理數(shù)據(jù)的任何其他數(shù)字或模擬電路。在一些實施例中，控制器12和22可解譯和/或執(zhí)行存儲于存儲器(未明確示出)中的程序指令和/或處理數(shù)據(jù)，所述存儲器以通信方式耦接至控制器，以控制其它軟件或硬件電路執(zhí)行本發(fā)明實施例所述的方法步驟。
[0124]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可以有各種改動和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括: 網(wǎng)絡(luò)控制器，適于以廣播方式在預(yù)定的信標(biāo)時隙發(fā)送信標(biāo)，所述信標(biāo)包括所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的時隙分配狀態(tài)； 多個節(jié)點設(shè)備，每個所述節(jié)點設(shè)備適于根據(jù)所述信標(biāo)進(jìn)行同步并根據(jù)所述時隙分配狀態(tài)在對應(yīng)的固定時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)包，其中，每個所述固定時隙僅對應(yīng)一個節(jié)點設(shè)備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點設(shè)備和所述網(wǎng)絡(luò)控制器還適于隨機選擇動態(tài)時隙發(fā)送數(shù)據(jù)包，所述動態(tài)時隙和所述固定時隙位于兩個相鄰的信標(biāo)時隙之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點設(shè)備適于在入網(wǎng)時根據(jù)信標(biāo)獲取所述時隙分配狀態(tài)，并隨機選擇未被占用的固定時隙向所述網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)送入網(wǎng)請求； 所述網(wǎng)絡(luò)控制器用于根據(jù)接收到的入網(wǎng)請求保存請求入網(wǎng)的節(jié)點設(shè)備地址并分配固定時隙，并在下一對應(yīng)的固定時隙發(fā)送入網(wǎng)請求響應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點設(shè)備適于在等待所述入網(wǎng)請求響應(yīng)超時時隨機選擇動態(tài)時隙重新發(fā)送所述入網(wǎng)請求。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述入網(wǎng)請求包括所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的鑒權(quán)信息，所述鑒權(quán)信息包括網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識、網(wǎng)絡(luò)密鑰和設(shè)備生產(chǎn)商標(biāo)識，其中，所述網(wǎng)絡(luò)密鑰用于對所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部交互的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)控制器和所述節(jié)點設(shè)備適于在接收到的數(shù)據(jù)包的鑒權(quán)信息與自身存儲的鑒權(quán)信息不匹配時丟棄所述數(shù)據(jù)包。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)控制器適于在需要增大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模時增加信標(biāo)時隙之間的時隙數(shù)量，以隨機方式重新將固定時隙分配給自身和網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的節(jié)點設(shè)備，并將時隙分配狀態(tài)通過信標(biāo)廣播。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)控制器適于在對應(yīng)的固定時隙發(fā)送狀態(tài)查詢請求，并根據(jù)來自節(jié)點設(shè)備的狀態(tài)查詢請求響應(yīng)更新網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點設(shè)備的狀態(tài)和路由信息。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)控制器適于在從網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中斷開特定節(jié)點設(shè)備時重復(fù)廣播斷開通知并修改路由信息和時隙分配狀態(tài)； 所述特定節(jié)點設(shè)備在接收到所述斷開通知后將狀態(tài)標(biāo)識修改為離開網(wǎng)絡(luò)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點設(shè)備適于在預(yù)定數(shù)量周期內(nèi)均沒有收到信標(biāo)時進(jìn)入睡眠狀態(tài)，在所述睡眠狀態(tài)下，所述節(jié)點設(shè)備不進(jìn)行數(shù)據(jù)包發(fā)送。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點設(shè)備適于在睡眠模式下定時喚醒檢測信標(biāo)，在檢測到信標(biāo)時重新進(jìn)入工作狀態(tài)。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點設(shè)備根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)包的被轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)和自身的網(wǎng)絡(luò)相對位置確定是否進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，所述網(wǎng)絡(luò)相對位置表示所述節(jié)點設(shè)備與所述網(wǎng)絡(luò)控制器之間的最短路徑的跳數(shù)。13.—種網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點設(shè)備，包括: 無線收發(fā)裝置，適于根據(jù)控制進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)； 控制裝置，適于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制器在信標(biāo)時隙廣播的信標(biāo)進(jìn)行同步并根據(jù)所述時隙分配狀態(tài)在對應(yīng)時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)包，其中，每個所述時隙僅對應(yīng)一個節(jié)點設(shè)備。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的節(jié)點設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置還適于隨機選擇動態(tài)時隙發(fā)送數(shù)據(jù)包，所述動態(tài)時隙和所述固定時隙位于兩個相鄰的信標(biāo)時隙之間。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的節(jié)點設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置適于在入網(wǎng)時根據(jù)信標(biāo)獲取時隙分配狀態(tài)，并隨機選擇未被占用的固定時隙向所述網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)起入網(wǎng)請求。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的節(jié)點設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置適于在等待請求響應(yīng)超時時隨機選擇動態(tài)時隙重新發(fā)送所述入網(wǎng)請求。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的節(jié)點設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置適于所述入網(wǎng)請求包括所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的鑒權(quán)信息，所述鑒權(quán)信息包括網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識、網(wǎng)絡(luò)密鑰和設(shè)備生產(chǎn)商標(biāo)識，其中，所述網(wǎng)絡(luò)密鑰用于對所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部交互的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的節(jié)點設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置適于在接收到的數(shù)據(jù)包的鑒權(quán)信息與自身存儲的鑒權(quán)信息不匹配時丟棄所述數(shù)據(jù)包。19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的節(jié)點設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置適于在預(yù)定周期內(nèi)沒有收到信標(biāo)時進(jìn)入睡眠狀態(tài)，在所述睡眠狀態(tài)下，所述控制裝置不發(fā)送數(shù)據(jù)包。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的節(jié)點設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置適于在睡眠模式下定時喚醒檢測?目標(biāo)，在檢測到?目標(biāo)時重新進(jìn)入工作狀態(tài)。21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的節(jié)點設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置適于根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)包的被轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)和自身的網(wǎng)絡(luò)相對位置確定是否進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，所述網(wǎng)絡(luò)相對位置表示所述節(jié)點設(shè)備與網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)控制器之間的最短路徑的跳數(shù)。22.—種網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)控制器，包括: 無線收發(fā)裝置，適于根據(jù)控制進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)； 控制裝置，適于生成包括網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的時隙分配狀態(tài)的信標(biāo)，并控制所述無線收發(fā)裝置在預(yù)定的信標(biāo)時隙發(fā)送所述信標(biāo)，所述時隙分配狀態(tài)用于表示固定時隙的分配狀態(tài)。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于，所述控制裝置還適于隨機選擇動態(tài)時隙發(fā)送數(shù)據(jù)包，所述動態(tài)時隙和所述固定時隙位于兩個相鄰的信標(biāo)時隙之間。24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于，所述控制裝置用于根據(jù)接收到的入網(wǎng)請求保存請求入網(wǎng)的節(jié)點設(shè)備地址并分配固定時隙，并在下一對應(yīng)的固定時隙發(fā)送入網(wǎng)請求響應(yīng)。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于，所述入網(wǎng)請求包括所述網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的鑒權(quán)信息，所述鑒權(quán)信息包括網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識、網(wǎng)絡(luò)密鑰和設(shè)備生產(chǎn)商標(biāo)識。26.根據(jù)權(quán)利要求22或25所述的網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于，所述控制裝置適于在接收到的數(shù)據(jù)包的鑒權(quán)信息與自身存儲的鑒權(quán)信息不匹配時丟棄所述數(shù)據(jù)包。27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于，所述控制裝置適于在需要增大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模時增加信標(biāo)時隙之間的時隙數(shù)量，以隨機隨機方式重新將固定時隙分配給自身和網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的節(jié)點設(shè)備，并將時隙分配狀態(tài)通過信標(biāo)廣播。28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于，所述控制裝置適于在對應(yīng)的固定時隙發(fā)送狀態(tài)查詢請求，并根據(jù)來自節(jié)點設(shè)備的狀態(tài)查詢請求響應(yīng)更新網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點設(shè)備的狀態(tài)和路由信息。29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的網(wǎng)絡(luò)控制器，其特征在于，所述控制裝置適于在從網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中斷開特定節(jié)點設(shè)備時重復(fù)廣播斷開通知并修改路由信息和時隙分配狀態(tài)。
【文檔編號】H04W4/06GK105959921SQ201610581197
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月20日
【發(fā)明人】喬俊杰, 謝文祥, 朱海東, 劉林炎, 阮志斌
【申請人】矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司