一种无线个域网中网络节点之间建立通信的方法

技术领域

本发明涉及一种无线个域网中网络节点之间建立通信的方法，属于无线通讯技术领 域。

背景技术

在无线个域网中，无线节点各自独立，彼此没有关联。无线节点之间欲相互通信， 必须先建立通信使之产生关联后才能相互开始发送数据。建立通信过程是无线节点之间通 信的前提，必须有可靠的节点建立通信方法来确保无线个域网中节点的通信。

已有的节点建立通讯方法是相互通讯的两个节点至少有一方已经知道对方地址，另 一方一直打开接收机处于接收数据包状态，已知对方地址节点向目标节点发送数据包，接 收节点接收到数据包后发送回复并记录该节点地址，完成建立通讯过程。这种建立通讯的 方法必须有一方已知对方地址，所以必须预先设定网络结构，如果两个独立的节点不知道 对方地址时无法建立通讯。

另外，由于节点必须一直打开接收机接收数据包，能量消耗将处于最大状态，不可 能实现低功耗的系统。

随着无线网络规模增大，节点数增加，节点之间需要自主建立通信实现自动组织网 络结构，已有的需要预先设定的建立通讯方法已经不能满足实际应用的需要，要提出新的 网络节点建立通信方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种无线个域网中网络节点之间建立通信的方法，以使节点之间 自动建立关联，从而实现节点之间可实现自组织的网络结构。在网络节点建立通信的方法 中，利用主动查节点及节点间发送不同类型的数据包交互的方式，实现节点间自主建立 通信的目的。

本发明提出的无线个域网中网络节点之间建立通信的方法，包括以下各步骤：

(1)待连接的节点B在等待申请时间TO后发送申请信息，申请信息中包含待加入 节点的节点身份号；

(2)上述节点B在发送完申请信息，等待第一约定时间TP1后打开接收机，接收机 在设定时间段TB内等待申请信息应答；

(3)网络中的节点A在扫描时间TS内打开接收机接收申请信息，若未接收到申请 信息，则停止扫描，建立通信过程结束；若接收到申请信息，则对该申请信息内容解析得 到发送申请信息节点的节点身份号，TS大于TO+TP1+TB；

(4)上述节点A根据上述节点B的节点身份号，在TP1～TP1+TB时间段中，向发送 申请信息的节点B发送申请信息应答，申请信息应答中包含待加入网络中的节点A的节 点身份号；

(5)上述节点A在发送申请信息应答并等待第二约定时间TP2后打开接收机，接收 机在设定时间段TR内等待申请加入；

(6)上述节点B在上述第一约定时间TP1时间后打开接收机，若超过设定时间TB 未收到申请信息应答，则重复步骤(1)和(2)，若接收到节点A的申请信息应答，对该 申请信息应答内容解析得到节点A的节点身份号；

(7)上述节点B根据上述节点A的节点身份号，在TP2～TP2+TR时间段中，向节点 A发送申请加入；

(8)上述节点B在发送申请加入并等待第三约定时间TP3后打开接收机，接收机在 设定时间段TC内等待批准加入；

(9)上述节点A在上述第二约定时间TP2后打开接收机，若超过设定时间TR未收到 节点B发送的申请加入，记为1次超时，当超时次数n达到设定超时限制次数N，通信 过程结束，若在设定时间TR收到节点B发送的申请加入，则在TP3～TP3+TC时间段中 向节点B发送批准加入；

(10)上述节点B在上述第三约定时间TP3时间后打开接收机，若超过设定时间TC 未收到节点A发送的批准加入，记为1次超时，当超时次数n达到超时限制次数N时， 建立通信失败，当未达到N时，将超时次数n加1，并重复步骤(6)(7)(8)(10)，若 收到节点A发出的批准加入，节点B与网络A节点建立通信。

本发明提出的无线个域网中网络节点之间建立通信的方法，具有以下优点：

1、本发明中建立通信的方法对节点没有特殊要求，任何节点都可以应用这种建立通 信的方法产生关联，具有很高的通用性；

2、本发明使用主动扫描的方式查节点，可以在完全不知道对方节点地址情况下建 立通信，节点间的信息交互完全自动进行，并且在建立通信成功或失败后可回到初始状态 反复执行加入过程，因此具有很高的先进性；

3、本发明中建立通信的方法可以在待加入节点建立通信完成并加入网络后作为被加 入节点继续开始建立通信的过程，从而实现多个节点建立网络的目的，具有很强的可扩展 性；

4、本发明中建立通信的方法可根据具体使用情况调整不同的策略，建立通信全过程 可以支持节能模式，具有很高的灵活性。

附图说明

图1是本发明提出的无线个域网中网络节点之间建立通信的方法的工作流程和数据包 流向示意图；

图2是本发明中节点与网络之间的关系图。

具体实施方式

本发明提出的无线个域网中网络节点之间建立通信的方法，待加入节点B按周期发送 申请信息，网络中节点A扫描到节点B发出的申请信息后向节点B发送申请信息应答，节 点B接收到应答信息后向节点A发送申请加入，节点A接收到节点B的申请加入后向节点 B发送批准加入，从而完成建立通信的过程。在此过程中每个发送操作之后都有一段接收 时间，发送操作也必须在这段接收时间内完成才能被对方接收，超时则可进行重试，超过 重试的次数则建立通信失败。

本发明的方法的流程框图，如图1所示，建立通信过程包括以下步骤：

(1)待连接的节点B在等待申请时间TO后发送申请信息，申请信息中包含待加入 节点的节点身份号；

(2)上述节点B在发送完申请信息，等待第一约定时间TP1后打开接收机，接收机 在设定时间段TB内等待申请信息应答；

(3)网络中的节点A在扫描时间TS内打开接收机接收申请信息，若未接收到申请 信息，则停止扫描，建立通信过程结束；若接收到申请信息，则对该申请信息内容解析得 到发送申请信息节点的节点身份号，TS大于TO+TP1+TB；

(4)上述节点A根据上述节点B的节点身份号，在TP1～TP1+TB时间段中，向发送 申请信息的节点B发送申请信息应答，申请信息应答中包含待加入网络中的节点A的节 点身份号；

(5)上述节点A在发送申请信息应答并等待第二约定时间TP2后打开接收机，接收 机在设定时间段TR内等待申请加入；

(6)上述节点B在上述第一约定时间TP1时间后打开接收机，若超过设定时间TB 未收到申请信息应答，则重复步骤(1)和(2)，若接收到节点A的申请信息应答，对该 申请信息应答内容解析得到节点A的节点身份号；

(7)上述节点B根据上述节点A的节点身份号，在TP2～TP2+TR时间段中，向节点 A发送申请加入；

(8)上述节点B在发送申请加入并等待第三约定时间TP3后打开接收机，接收机在 设定时间段TC内等待批准加入；

(9)上述节点A在上述第二约定时间TP2后打开接收机，若超过设定时间TR未收到 节点B发送的申请加入，记为1次超时，当超时次数n达到设定超时限制次数N，通信 过程结束，若在设定时间TR收到节点B发送的申请加入，则在TP3～TP3+TC时间段中 向节点B发送批准加入；

(10)上述节点B在上述第三约定时间TP3时间后打开接收机，若超过设定时间TC 未收到节点A发送的批准加入，记为1次超时，当超时次数n达到超时限制次数N，建 立通信失败，如果未达到N，将超时次数n加1，并重复步骤(6)(7)(8)(10)，如果 收到节点A发出的批准加入，节点B与网络A节点建立通信完成。

本发明方法中，待连接节点的等待申请时间TO，可以根据随机序列产生一定范围内 的随机值作为等待申请时间TO；再选取一个固定值作为等待申请时间TO。

以下详细介绍本发明的一个实施例：

以两个无线节点A、B建立通信的过程为例，节点A为待加入网络中的节点，节点B 为待加入的节点。节点A，节点B与待加入网络的关系如图2所示。

节点B如果没有接收到任何申请信息应答，将会循环等待申请时间TO、发送申请信 息、等待TP1时间打开接收机TB时间的过程，其中TP1取值为0时，发送完申请信息后立 即打开接收机TB时间，TP1取其他值时，发送申请信息后等待TP1时间打开接收机TB时 间。

节点A在扫描时间TS扫描申请信息，TS取值应至少大于TO+TP1+TB，才可以在节点 B循环发送申请信息的过程中至少扫描到一次申请信息。

节点A在接收到申请信息后对其内容解析得到发送申请信息节点的节点身份号后向 节点B发送申请信息应答，发送时间应在节点B打开接收机的时间内才能被节点B接收， 固应在TP1～TP1+TB时间段向节点B发送申请信息应答，可在TP1时间进入低功耗模式， 达到节约能源的目的。

节点A在发送完申请信息应答后等待第二约定时间TP2后打开接收机TR时间，TP2 取值为0时，发送完申请信息应答后立即打开接收机TR时间，TP2取其他值时，发送申请 信息应答后等待TP2时间打开接收机TR时间。相应的，节点B在向节点A发送申请加入 时，应在TP2～TP2+TR时间段内。

节点B在发送完申请加入后等待第三约定时间TP3后打开接收机TC时间，TP3取值为 0时，发送完申请加入后立即打开接收机TC时间，TP3取其他值时，发送申请加入后等待 TP3时间打开接收机TC时间。相应的，节点A在向节点B发送申请加入时，应在TP3～TP3+TC 时间段内。

超时限制次数N的取值即为超时后的重试次数，N等于0时，超时后直接判断为建 立通信失败不尝试重试。

节点A的行为如下：

节点A接收到开始建立通信命令后在TS时间内打开接收机扫描申请信息，若未接收 到申请信息，则停止扫描，建立通信过程结束，等待新的开始建立通信命令，若接收到节 点B发出的申请信息，则对该申请信息内容解析得到发送申请信息节点的节点身份号即节 点B。然后在TP1～TP1+TB时间段向节点B发送申请信息应答，并在发送完成后等待TP2 时间后打开接收机，接收机在设定时间段TR内等待申请加入，若超过设定时间TR未收到 节点B发送的申请加入，记为1次超时，当超时次数n达到设定超时限制次数N，通信 过程结束，若在设定时间TR收到节点B发送的申请加入，则在TP3～TP3+TC时间段中 向节点B发送批准加入。

节点B的行为如下：

节点B在接通电源后在TO时间后发送申请信息数据包，在发送完申请信息等待TP1 时间后打开接收机，接收机在设定时间段TB内等待申请信息应答，如果超过TB时间未收 到申请信息应答，则回到接通电源后状态，如果收到节点A的申请信息应答，对该申请 信息应答内容解析得到发送申请信息应答节点的节点身份号即节点A，然后在TP2～ TP2+TR时间段发送申请加入，并在发送完申请加入等待TP3时间后打开接收机，接收机在 设定时间段TC内等待批准加入，如果未收到批准加入，记为1次超时，当超时次数n达 到超时限制次数N，建立通信失败，如果未达到N，将超时次数n加1，并重复发送申请 加入及之后的操作，如果收到批准加入则节点B与节点A建立通信完成。

节点A、节点B的行为如图1所示。