无线节点的自组织网络建立方法与流程

本发明涉及自组织网络，尤其涉及自组织网络的建立方法。

背景技术：

一般来说，要于一个小区域(如房间、办公室等)内进行智能控制，需于区域内安装至少一个区域控制器(Zone Controller,ZC)及一或多个无线节点(例如用以控制室内设备的设备控制器，以及用以感测室内外环境参数的传感器等)。无线节点可搜集区域中的相关数据并提供给区域控制器，借此区域控制器可依据所得数据来调整区域内的环境舒适度。

如上所述，以一栋建筑物来说，若要令建筑物中的多个区域皆能够进行智能控制，则需要分别在各个区域中皆安装上述的区域控制器及无线节点。

然而，于现行的相关技术中，当管理人员将区域控制器及无线节点分别安装在各个区域中后，需要以人工方式来进行连线配置(configuration)，以令各个无线节点可以分别连线至正确的区域控制器。举例来说，安装在区域A内的无线节点，必需正确的连线至安装在区域A内的区域控制器，否则区域控制器将无法获得正确的数据。然而，这样以人工一一进行配置的方式，实需耗费过多的人力资源以及时间成本。

综上所述，现行的区域控制器与无线节点在通电启动后，无法于所在区域中自动建立一个适当的自组织网络，而需待管理人员手动完成连线设定后，才可建立连线并提供区域服务，相当不便。

技术实现要素：

本发明的主要目的，在于提供一种无线节点的自组织网络建立方法，令区域内的区域控制器及无线节点在通电启动后，可以自动进行正确的连线，以建立所在区域的自组织网络。

为了达成上述的目的，本发明包括下列步骤：多个区域控制器建立连线并挑选一主要区域控制器；主要区域控制器指示各区域控制器分别开放入网功能；多个无线节点分别搜寻区域控制器，并加入对应的控制器网络中；主要区域控制器通过各区域控制器搜集各无线节点的信息，并为各无线节点分别产生配置信息信息；各区域控制器断除连线；各无线节点分别依据配置信息搜寻并连接最佳区域控制器，并重新加入对应的控制器网络中。

本发明对照现有技术所能达到的技术功效在于，管理人员将多个区域控制器与多个无线节点分别安装于建筑物中的各个区域内之后，不需要手动对多个无线节点一一进行连线设定，即可令各无线节点分别连线至正确的区域控制器(即，连线至同一区域中的区域控制器)。如此一来，实可有效节省大量的人力资源以及时间成本。

另外，本发明通过主要区域控制器来自动产生配置信息，并由各无线节点通过配置信息来自动搜寻并连线至最佳的控制器网络，藉此可在各无线节点通电启动之后，自动建立所在区域中的自组织网络，不再需要额外的人力支援，相当便利。

附图说明

图1为本发明的第一具体实施例的自组织网络架构示意图。

图2为本发明的第一具体实施例的自动建立流程图。

图3为本发明的第一具体实施例的配置流程图。

图4为本发明的第一具体实施例的第一建立动作图。

图5为本发明的第一具体实施例的第二建立动作图。

图6为本发明的第一具体实施例的第三建立动作图。

图7为本发明的第一具体实施例的第四建立动作图。

图8为本发明的第一具体实施例的第五建立动作图。

图9为本发明的第一具体实施例的第六建立动作图。

其中，附图标记说明如下：

1…建筑物

2…区域控制器

20…主要区域控制器

3…无线节点

4…区域网络

5…控制器网络

S10～S24…建立步骤

S30～S44…配置步骤

I1…控制指令

T1…测试信号

Z1…第一区域

Z2…第二区域

Z3…第三区域

Z4…第四区域

具体实施方式

兹就本发明的一较佳实施例，配合附图，详细说明如后。

参阅图1，为本发明的第一具体实施例的自组织网络架构示意图。图1的实施例中公开了一建筑物1，该建筑物1具有多个区域，图1中以一第一区域Z1、一第二区域Z2、一第三区域Z3及一第四区域Z4为例。

本实施例中，该四区域Z1-Z4中分别具有不同的自组织网络，其中，该第一区域Z1的自组织网络包括一个区域控制器(Zone Controller,ZC)2及与该区域控制器2连接的一个无线节点3；该第二区域Z2的自组织网络包括一个该区域控制器2及与该区域控制器2连接的两个该无线节点3；该第三区域Z3的自组织网络包括一个该区域控制器2及与该区域控制器2连接的两个该无线节点3；该第四区域Z4的自组织网络包括一个该区域控制器2及与该区域控制器2连接的三个该无线节点3。本发明中所指的自组织网络，主要是指无线个人区域网络(Wireless Personal Area Network,WPAN)。

由图1的实施例中可看出，不同区域内建构的自组织网络可能会有不同的配置方式，并且可能具有不同数量的该无线节点3。另，各个自组织网络中的该区域控制器2的数量主要为一个，但不加以限定。

本实施例中，该些无线节点3可为设备控制器或传感器。更具体而言，该传感器用以感测所在区域室内外的环境参数；该设备控制器连接该区域内的电子设备，例如风扇、空调、电灯等，并依据该区域控制器2的指令与该传感器提供的环境参数来控制该电子设备，以调整该区域内的环境状态；该区域控制器2依据该区域的实际需求对该设备控制器与该传感器下达指令。借此，可通过该区域控制器2、该设备控制器及该传感器来自动调整该区域的环境舒适度。而根据不同需求，一个自组织网络架构内可能同时包含一或多个该设备控制器及一或多个该传感器，也可能仅具有该设备控制器及或该传感器。

于图1的实施例中，各该无线节点3皆已分别连线至同一区域中的该区域控制器2，并各自构成所在区域内的自组织网络。本发明主要是公开一种建立方法，令该些区域控制器2与该些无线节点3可以在通电启动后，自动建立所在区域的自组织网络。

参阅图2，为本发明的第一具体实施例的自动建立流程图。首先，当该些区域控制器2分别被安装在各个区域中并且通电启动后，可以互相连接以形成一区域网络(如图4所示的区域网络4)(步骤S10)。本实施例中，该些区域控制器2系通过紫蜂(Zigbee)协议互相连接，并且使用相同的发射功率(TxPower)来传输信号，该区域网络为紫蜂网络。

该些区域控制器2建立该区域网络4之后，可经过协调，指派其中之一作为该区域网络中的一主要区域控制器(如图5所示的主要区域控制器20)(步骤S12)。值得一提的是，若该些区域控制器2采用Zigbee协议互相连接，则该主要区域控制器20即为Zigbee协议中主要的协调者(Zigbee coordinator)，而其他的该区域控制器2则可为Zigbee协议中的传输者(Zigbee router)或是其他的协调者(Zigbee coordinator)，或是末端装置(Zigbee end device)。

该步骤S12后，该主要区域控制器20可发送一控制指令(如图5所示的控制指令I1)至该区域网络中的所有该区域控制器2，以令该区域网络中的所有该区域控制器2(包括该主要区域控制器20)开启一入网功能(步骤S14)。该步骤S14后，各个区域内的该些无线节点3就可以在搜寻到该些区域控制器2的存在后，向该些区域控制器2发出一连线请求。

请同时参阅图4、图5及图6，分别为本发明的第一具体实施例的第一建立动作图、第二建立动作图与第三建立动作图。如图4所示，该多个区域控制器2可互相连接，以建立上述该区域网络4。并且，各该区域控制器2还分别建立有各自的一控制器网络5。于图4的实施例中，各该区域控制器2尚未开启该入网功能，因此即使该些无线节点3搜寻到了该些区域控制器2的存在，也无法与该些区域控制器2连线并加入该些控制器网络5中。

更具体而言，上述的该入网功能，主要指允许区域控制器以外的设备连线的功能。较佳地，当该些区域控制器2的其中之一收到一连线请求时，会先判断发出该连线请求的装置是否为另一区域控制器(例如可通过封包内的装置码进行识别)。若是，则允许连线，令该另一区域控制器加入该区域网络4中。若发出该连线请求的装置不是区域控制器，则该区域控制器2先判断该入网功能是否已开启。若该入网功能已开启，则可允许连线；反之，则不理会该连线请求。换句话说，在该入网功能尚未开启之前，该些区域控制器2只会允许其他的区域控制器所提出的连线请求。

接着如图5所示，当该些区域控制器2的其中之一被指派为该主要区域控制器20之后，该主要区域控制器20即可通过该控制指令I1的发送，令所有该区域控制器2(包含该主要区域控制器20)皆开启该入网功能。再如图6所示，当该些区域控制器2的该入网功能开启后(相对于图2的该步骤S14)，该些无线节点3即可在搜寻到该些区域控制器2(包含该主要区域控制器20)的存在后，向该些区域控制器2的其中之一发出该连线请求，并加入对应的该控制器网络5中(步骤S16)。

更具体而言，该些无线节点3在通电启动后，即可持续搜寻附近的所有该区域控制器2，并且在搜寻到一或多个该区域控制器2后，向该些区域控制器2发出该连线请求。惟，于该些区域控制器2尚未开启该入网功能前，不允许该些无线节点3的该连线请求。而于该些区域控制器2开启了该入网功能后，即可在收到该无线节点3发出的该连线请求后，允许该无线节点3连线并加入对应的该控制器网络5中。本实施例中，一个该无线节点3只会连线至一个该区域控制器2。并且，该无线节点3预设连线至信号最强或距离最近的该区域控制器2，但不加以限定。

回到图2，该步骤S16后，该主要区域控制器20可通过该区域网络4中的该些区域控制器2(包含该主要区域控制器20)搜集该些无线节点3的信息，并为各该无线节点3分别产生一配置信息(步骤S18)。具体而言，该些区域控制器2(包括该主要区域控制器20)在开启该入网功能后，可与一或多个该无线节点3连线，并于连线后，记录信号传递时产生的各项信息，并统一回报给该主要区域控制器20。借此，该主要区域控制器20可以依据该些区域控制器2回报的信息，为各该无线节点3分别产生该配置信息。本实施例中，该配置信息主要记载该些无线节点3的一最佳连线对象，其中该最佳连线对象为该多个区域控制器2(包含该主要区域控制器20)的其中之一。

请同时参阅图7，为本发明的第一具体实施例的第四建立动作图。于图7的实施例中，各该无线节点3可分别发送一测试信号T1至该区域网络4中的所有区域控制器(包括图7中的该主要区域控制器20及所有该区域控制器2)，该主要区域控制器20及所有该区域控制器2可通过该测试信号T1分别取得、记录及/或回报上述信息(容后详述)。本实施例中，该主要区域控制器20及所有该区域控制器2至少记录发出该测试信号T1的该无线节点3的一发射功率(TxPower)，并且记录该发射功率，或是将该发射功率回报至该主要区域控制器20。

当对应该些无线节点3的该配置信息全部产生完成后，该主要区域控制器20可发送另一该控制指令I1至该区域网络4中的所有该区域控制器2，以令该些区域控制器2(包含该主要区域控制器20)断开各自的该控制器网络5，并同时断开该区域网络4(步骤S20)。具体而言，虽然在该些区域控制器2开启了该入网功能后，该些无线节点3就可以与该多个区域控制器2的其中之一连线。然而，该些无线节点3的连线对象并没有经过计算，不是该最佳连线对象。换句话说，该些无线节点3与该些区域控制器2于该步骤S16中建立的连接关系，可能不符合管理人员的需求(例如，建立连线的该无线节点3与该区域控制器2可能安装于不同区域)。

本发明的主要技术特征，是在产生了上述该些配置信息后，先断开既有的所有连线，再令各该无线节点3分别依据该些配置信息来与该最佳连线对象(即，该多个区域控制器2中的一最佳区域控制器)连线，并加入对应的该控制器网络5(步骤S22)。在该些无线节点3分别加入了最佳的该控制器网络5后，即可以该些控制器网络5分别作为各个区域的自组织网络，并通过重新建立的该些自组织网络提供区域服务(步骤S24)。

参阅图8与图9，分别为本发明的第一具体实施例的第五建立动作图与第六建立动作图。如图8所示，在该些配置信息产生完成后，可通过该控制指令I1断开既有的所有连线。值得一提的是，此时该主要区域控制器20会恢复成一般的区域控制器，不再担任上述的协调者。并且，若该些区域控制器2与该些无线节点3采用Zigbee协议进行连线，则该些区域控制器2可分别担任各个自组织网络中的协调者。

接着如图9所示，各该无线节点3可分别依据该些配置信息，向该最佳连线对象发出该连线请求，以与该最佳连线对象连线并加入对应的该控制器网络5中。至此，各该区域控制器2分别为所在区域建立各自的自组织网络。

参阅图3，为本发明的第一具体实施例的配置流程图。具体而言，图3中所示的各步骤，是对上述图2的步骤S18做更清楚的说明。

下面说明中，将仅以单一个该无线节点3来进行举例说明。图2的该步骤S16之后，该无线节点3可与该些区域控制器2的其中之一连线，而于本发明的技术方案中，该无线节点3主要是将连线的该区域控制器2作为与该主要区域控制器20之间的一路由器。

该步骤S16后，该无线节点3对外发送该测试信号T1(步骤S30)。若该些区域控制器2可收到该测试信号T1，则各该区域控制器2分别回复一测试回报信息给发出该测试信号T1的该无线节点3(步骤S32)。其中，该测试回报信息至少包括该区域控制器2的装置码，以及接收该测试信号T1时的一信号接收强度(Recived Signal Strength,RSS)。同时，各该区域控制器2可分别上传一回报信息至该主要区域控制器20(步骤S34)。本实施例中，该回报信息主要可包括该无线节点3的装置码、该区域控制器2的装置码、发出该测试信号T1的该无线节点3的该发射功率(TxPower)及该RSS等信息，用以作为该主要区域控制器20为该无线节点3产生该配置信息的依据。

上述该步骤S30与该步骤S32的目的，在于对该无线节点3的该最佳连线对象进行过滤。具体而言，该无线节点3以一第一发射功率(TxPower1)对外发送该测试信号T1，若该无线节点3周围有五台该区域控制器2可接收到以该第一发射功率发送的该测试信号T1，则该无线节点3可收到五组该测试回报信息(该主要区域控制器20也会收到五组该回报信息)；若该无线节点3周围仅有两台该区域控制器2可接收到以该第一发射功率发送的该测试信号T1，则该无线节点3仅会收到两组该测试回报信息(该主要区域控制器20也会收到两组该回报信息)，以此类推。如此，即可达到过滤的效果。

举例来说，若该区域网络4中仅有一第一区域控制器与一第二区域控制器可收到以该第一发射功率发出的该测试信号T1，则该无线节点3可收到如ZC1(TxPower1,RSS1)与ZC2(TxPower1,RSS1)的两组该测试回报信息。其中，ZC1代表该第一区域控制器的装置码、ZC2代表该第二区域控制器的装置码、TxPower1代表该第一发射功率、RSS1代表各区域控制器收到该测试信号T1时的接收信号强度。

同样地，该第一区域控制器与该第二区域控制器也会分别依据上述数据产生该回报信息，并上传至该主要区域控制器20。通过该些回报信息，该主要区域控制器20可判断哪一个区域控制器对该无线节点3而言是该最佳连线对象。例如，在该测试信号T1的发射功率相同的情况下(皆为TxPower1)，若该第一区域控制器的RSS比该第二区域控制器的RSS来得大，就表示该第一区域控制器与该无线节点3之间的距离比该第二区域控制器与该无线节点3之间的距离来得近，因此可将该第一区域控制器视为是该无线节点3的该最佳连线对象。

该步骤S32或该步骤S34后，该无线节点3判断是否测试完毕(步骤S36)，若否，则执行步骤S38；若是，则执行步骤S40。

本发明采用的技术方案，是令该无线节点3以不同强度的发射功率进行多次的测试，例如可依序以第一强度的发射功率至第五强度的发射功率来对外发送该测试信号T1，藉以进行上述的过滤动作。例如，当以最大强度的第一发射功率发送该测试信号T1时，该无线节点3可能可以收到五组该测试回报信息(即，有五个该区域控制器2接收得到)；当以最小强度的第五发射功率发送该测试信号T1时，该无线节点3可能仅能收到一组该测试回报信息(即，只有一个该区域控制器2接收得到)。

当该无线节点3以最小强度的发射功率发送该测试信号T1，但仍有多个该区域控制器2可以接收得到时，则可通过该主要区域控制器20以该RSS的大小，判断哪一个该区域控制器2对该无线节点3而言，属于该最佳连线对象。

若该无线节点3于该步骤S36中判断尚未测试结毕，则该无线节点3调整该测试信号T1的发射功率(步骤S38)，并且回到该步骤S30，以调整后的发射功率再次发送该测试信号T1，以进行更进一步的过滤。而如前文所述，与测试相关的信息(如该无线节点3的装置码、该测试信号T1的发射功率、收到该测试信号T1时的该接收信号强度等)都会被路由至该主要区域控制器20。

反之，若该无线节点3已测试完毕，则由该主要区域控制器20为该无线节点3分析该最佳连线对象(步骤S40)。更具体而言，该主要区域控制器20依据所接收的该些回报信息进行分析，以于该多个区域控制器2中找到该无线节点3的该最佳连线对象。于一较佳实施例中，该主要区域控制器20主要是为该无线节点3找到最低发射功率可得到最高接收信号强度(min_TxPower,max_RSS)的连线对象，以作为该最佳连线对象。

值得一提的是，该无线节点3可依据上述该最低发射功率来与该最佳连线对象进行连线，以达到省电的功效。或者，该建筑物1中的所有该无线节点3皆可通过相同的发射功率与各自的该最佳连线对象进行连线，而不管该最低发射功率，借此以统一的标准达到令管理人员易于管理的功效。

该步骤S40后，该主要区域控制器20依据分析结果为该无线节点3产生该配置信息(步骤S42)。本实施例中，该配置信息至少记录有该无线节点3的媒体存取控制(Media Access Control,MAC)地址及/或该最佳连线对象的MAC地址。再者，若该无线节点3与该些区域控制器2采用Zigbee协议连接，则该配置信息记录该无线节点3及/或该最佳连线对象的EUI-64码。

该步骤S42后，该主要区域控制器20将该配置信息传送至该区域网络4中的所有该区域控制器2或是该无线节点3，或是同时传送至所有该区域控制器2及该无线节点3(步骤S44)。其中，该主要区域控制器20可通过该些区域控制器2进行路由，以将该配置信息传送至该无线节点3。

于本发明的第一实施例中，该主要区域控制器20可仅将该配置信息传送给该区域网络4中的所有该区域控制器2。藉以，在收到该无线节点3的该连线请求时，各该区域控制器2可读取该配置信息，以判断是否要允许该无线节点3的该连线请求(即，通过该配置信息判断自己是否为该无线节点3的该最佳连线对象)。

于本发明的第二实施例中，该主要区域控制器20可仅将该配置信息传送给该无线节点3。藉以，该无线节点3可依据该配置信息的内容，直接向该最佳连线对象发出该连线请求，以缩短连线时间。

于本发明的第三实施例中，该主要区域控制器20可同时将该配置信息传送给该无线节点3及该些区域控制器2。借此，无论采用上述哪一种方式来建立连线，皆可在连线成功后进行再次确认(double check)，以确保连线的正确性。

以上所述仅为本发明的较佳具体实例，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的范围内，合予陈明。