基于无线链状/树状拓扑网络的频点自适应机制的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种频点自适应方法，尤其是一种基于无线链状/树状拓扑网络的频点自适应机制，属于无线通信的技术领域。
【背景技术】
[0002]无线链状通信系统针对通信区域呈链状拓扑的带状应用场景而设计，在犹如石油管道、公路运输、边防周界等需要带状覆盖的应用场景下有着其独特的优势，目前有着广泛的市场需求。
[0003]频点规划是无线通信系统的重要指标之一，有效的减小频域间的干扰，每个节点能否选取合适的频点将直接影响到节点间通信的质量，通过合理分配有效频点能够减小相互间的干扰以及满足最大的网络容量。
[0004]在无线通信系统中，其子节点设备往往数量比较大，人工分配频点不仅耗时耗力，而且当某个新节点新加入时，还需要重新分配，灵活性太差。因此，如何使各节点自适应的分配频点，成为了无线链状网络快速入网的关键之一。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于无线链状/树状网络拓扑网络的频点自适应机制，其在网络初始建立、新节点的加入和删除某节点时能自动的分配频点，能够使得整条通信链路的频点分配更加高效，更加灵活，同时减少了手工干预。
[0006]按照本发明提供的技术方案，一种基于无线链状/树状拓扑网络的频点自适应机制，所述频点自适应机制包括如下步骤:
步骤1、对于无线通信网络中待加入的新节点，在上电后且未入网前，新节点执行扫描过程，通过与所述新节点的前向邻居节点通信连接，以确定所述新节点的后向频点；
步骤2、在确定新节点的后向频点后，新节点扫描所述新节点内可用频点列表内各频点的信道质量参数，并将扫描频点的信道质量参数进行降序排序；
步骤3、新节点的前向邻居节点加入无线通信网络后，前向邻居节点向新节点发送接入帧，新节点根据频点选取条件判断是否有可用的频点，并将判断的结果以确认报文的形式传输至前向邻居节点内；
步骤4、前向邻居节点根据确认报文确认新节点有可用的频点时，则将所述频点分配为新节点的前向频点，并使得新节点加入无线通信网络，否则，在无线通信网络中的节点间执行向前回退机制，以使得新节点能分配到符合要求的前向频点，使得新节点加入无线通信网络。
[0007]所述步骤I中，所述新节点的后向频点与所述新节点的前向邻居节点的前向频点为同一频点。
[0008]3、根据权利要求1所述的基于无线链状/树状拓扑网络的频点自适应机制，其特征是:所述步骤2中，表征信道质量参数的方法包括RSS1、SNR或CINR。
[0009]所述步骤3中，频点选取条件包括信道质量参数大于通信门限值、选取的频点不能与前向邻居节点的前向频点、后向邻居节点的前向频点相邻；当新节点内可用频点列表中具有多个满足频点选取条件的频点时，则新节点选择信道质量参数最优的频点。
[0010]所述步骤4中，执行的向前回退机制包括如下步骤:
步骤S1、前向邻居节点从自身的可用频点列表中选择次优的频点，若次优频点符合频点选取条件，则将此次优频点重新分配为前向邻居节点的前向频点，让新节点再重新遍历的可用频点列表，若有频点满足新节点的前向频点的频点选取条件，则将相应频点分配为新节点的前向频点，否则，执行步骤s2 ；
步骤s2、前向邻居节点遍历自身的可用频点列表中的所有频点，并为前向邻居节点重新选择前向频点后，新节点重新遍历自身的可用频点列表，若有频点满足新节点的前向频点的频点选取条件，则将相应频点分配为新节点的前向频点，否则，执行步骤s3 ;
步骤s3、通知所述前向邻居节点的前向邻居节点并重复执行上述步骤Si以及步骤s2，直至回退至首节点；若首节点遍历自身的可用频点列表不能重新分配频点，使得新节点亦无法重新分配到需要的前向频点，则告知中央处理单元。
[0011]本发明的优点:快速解决局部频点分配死锁的方法，能够省去无线链状网络建网时人工进行频点规划的工作量，大大节省了建网时间。同时节点在工作过程如果发生频点有严重干扰情况，也能够利用频点自适应机制重新分配可用频点来解决干扰问题。
【附图说明】
[0012]图1为本发明在链路末尾加入一个新节点的示意图。
[0013]图2为本发明在分叉节点加入一个新节点的示意图。
[0014]图3为本发明在已有的分叉处加入一个新节点的示意图。
[0015]图4为本发明在一条链路中间加入一个新节点的示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0017]为了在网络初始建立、新节点的加入和删除某节点时能自动的分配频点，能够使得整条通信链路的频点分配更加高效，更加灵活，同时减少了手工干预，本发明频点自适应机制包括如下步骤:
步骤1、对于无线通信网络中待加入的新节点，在上电后且未入网前，新节点执行扫描过程，通过与所述新节点的前向邻居节点通信连接，以确定所述新节点的后向频点；
本发明实施例中，无线通信网络包括链状通信网络或树状拓扑通信网络。在无线通信网络中，每个节点(包括待加入的新节点以及已入网的节点)都有两个扇区，其中，靠近中央控制单元的扇区是从扇区，远离中央控制单元的扇区是主扇区，主扇区采用的频点为前向频点，从扇区采用的频点为后向频点。一般地，一个节点具有两个邻居节点，距离中央控制单元近的节点为前向邻居节点，距离中央控制单元远的节点为后向邻居节点，上述规定说明均为本技术领域人员所熟知，此处不再详述。
[0018]无线通信网络初始建立时，新节点(新加入链状网的节点)在未入网之前，上电之后处于接收状态，执行扫描过程(只有在节点未入网的情况下才会执行扫描过程)。在扫描的过程中，可以确定新节点的后向频点，具体为:新节点的后向频点和前向邻居节点的前向频点是同一个频点，新节点先从自身的可用频点列表中选定一个频点，若能用此频点与前向邻居节点通信，则此频点就是新节点的后向频点，若不能通信则继续判断其他频点，总归能选出新节点的后向频点。
[0019]步骤2、在确定新节点的后向频点后，新节点扫描所述新节点内可用频点列表内各频点的信道质量参数，并将扫描频点的信道质量参数进行降序排序；
本发明实施例中，所述的可用频点列表是指存储在每个节点内的列表，是节点未上电时通过配置文件导入，故在每个节点中初始的可用频点列表都是相同的。根据可用频点列表依次扫描各频点下的信道质量参数，然后将扫描结果依次排序。所述的信道质量参数可以用但不限于RSSI (Received Signal Strength Indicat1n)来衡量，还可以通过SNR(Signal Noise Rat1)，CINR(Carrier to Interference plus Noise Rat1)等表征信道质量的表来描述。
[0020]步骤3、新节点的前向邻居节点加入无线通信网络后，前向邻居节点向新节点发送接入帧，新节点根据频点选取条件判断是否有可用的频点，并将判断的结果以确认报文的形式传输至前向邻居节点内；
本发明实施例中，频点选取条件包括信道质量参数大于通信门限值、选取的频点不能与前向邻居节点的前向频点、后向邻居节点的前向频点相邻；当新节点内可用频点列表中具有多个满足频点选取条件的频点时，则新节点选择信道质量参数最优的频点。所述的通信门限值可以通过多次测量得到，通信门限值是维持节点进行良好的通信最基本的要求。
[0021]新节点的前向邻居节点入网成功之后，会周期性的发接入帧(此时新节点和所述新节点的前向邻居节点收发报文进行通信使用的是新节点的后向频点)。
[0022]新节点收到前向邻居节点的接入帧后，根据前面所述的频点选取规则判断是否有可用的频点(注:要选取的只是本节点的前向频点，此时后向频点已经确定)。新节点发确认报文将判定的结果发给其前向邻居节点。
[0023]接入帧的作用是通知新节点此时要入网，新节点收到接入帧后判断是否有可用的频点。新节点扫描自身的可用频点列表，新节点将判定的结果，通过报文发给其前向邻居节点，报文中设置了字段标识新节点是否有可用频点，如该字段取值为0，则说明新节点有可用频点；如果该字段为1，则说明其前向邻居节点的频点对新节点是可用的。收到新节点的报文后，前向邻居节点向新节点发出确认通知，确认收到了新节点的报文。
[0024]步骤4、前向邻居节点根据确认报文确认新节点有可用的频点时，则将所述频点分配为新节点的前向频点，并使得新节点加入无线通信网络，否则，在无线通信网络中的节点间执行向前回退机制，以使得新节点能分配到符合要求的前向频点，使得新节点加入无线通信网络。
[0025]本发明实施例中，若前向邻居节点根据判定结果得知新节点有可用的频点，则新节点走正常的入网流程。
[0026]若前向邻居节点得知新节点的所有频点都不可以使用时，执行向前回退机制，即前向邻居节点从自身的频点列表里选择次优的频点，并判断这个次优频点是否符合频点选取条件。若上述的次优频点不能满足频点选取条件，继续遍历可用频点列表中的其他频点，直到遍历整个可用频点列表。
[0027]所述的向前回退机制是指采取回溯的方法，当前节点无法选择符合频点分配规则的频点时，则向前回退，告知其前向邻居节点需要重新扫描分配频点(前向邻居节点此时要掉线