CN102238697B - 一种加入无线传感网络的方法和装置 - Google Patents

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

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，就是由协调器节点向周围节点发送信标，每个超帧周期都以网络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、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，也可以采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。采用跳频方式进行通信需要设备间具有精确的时间同步，而各个设备节点采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，各个设备节点一般分布在不同的信道中，只有在需要通信的时候切换到接收设备的信道上。当一个新设备加入该网络时，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，看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。在发送该命令后，该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丢弃。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；

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：

S101、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；

S102、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***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13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～信道13，信道扫描序列可以设置为从信道1至信道13。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

帧头部

命令帧标识

扫描信道

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

八位字节：2

1

4/10

0/5/6/10/14

4

4

变量

2

信道链接质量参数可以是接收的信号强度指示(RSSI，Received SignalStrength Indication)。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。

S103、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。

S104、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、13、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、10、13。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13)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，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各个信道发送的信标帧中携带的；而第二信道链接质量参数是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，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：

S501、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；

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，Received Signal Strength Indication)。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阈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阈值的信道。

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阈值，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；

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，用于存储第二设定阈值；

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阈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阈值的信道。

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 (12)

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；

根据接收到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。

2.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：

根据新的信道扫描序列，所述待加入设备节点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。

3.一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；

确定单元，用于根据接收到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。

4.根据权利要求3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，所述待加入设备节点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。

5.一种加入无线传感网络的方法，其特征在于，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。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述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；

根据接收到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。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述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，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。

8.根据权利要求7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在工作信道上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阈值的信道组成第二信道扫描序列。

9.一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；

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。

10.根据权利要求9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；

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。

11.根据权利要求9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；

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。

12.根据权利要求11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；

或者，

存储模块，用于存储第二设定阈值；

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阈值的信道构造第二信道扫描序列。

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