改良网络加入方式的通信系统、方法以及无线网络装置与流程

改良网络加入方式的通信系统、方法以及无线网络装置
1.本技术要求发明名称为“改良網路加入程序的通訊系統、方法、以及其無線網路裝置”，专利号为109146315的中国台湾专利的优先权，其全部内容通过引用结合在本技术中。
技术领域
2.本技术属于通信技术领域，提供一种改良网络加入方式的通信系统、方法以及无线网络装置，尤其指一种能快速加入网络的改良式通信系统、方法以及无线网络装置。


背景技术：

3.无线个人网络(wireless personal area network，wpan)主要是一种小范围内以个人为中心的无线通信手段。目前主流的方式是经由紫蜂(zigbee，ieee 802.15.4)协议或蓝牙(bluetooth，ieee 802.15)协议建立低速无线个人网络。
4.随着物联网(iot)的兴起，无线个人局域网络技术正处于快速发展的时期。无线个人网络常用的工作频段是2.4ghz，目标是促进在单一通信系统中各装置和系统之间的无缝操作，只要装置彼此都在无线个人网络的覆盖范围内(在相同通信协议的情况下)，便可以建立网状网络分布。


技术实现要素：

5.本技术通过对ieee 802.15.4协议的连网规范进行改良，可以减少低计算能力的装置的连网时间。
6.为解决上述问题，本技术提供一种改良网络加入方式的通信系统，包含无线网络装置以及至少一个无线网络协调器。所述无线网络装置具有第一通信模块，所述第一通信模块包括通信协议。所述无线网络协调器具有第二通信模块，所述第二通信模块包括与所述第一通信模块相同的所述通信协议，以及依据所述通信协议确定的个人局域网络标识符(pan-id)。其中，所述无线网络装置切换至入网模式时，所述第一通信模块依据各个信号信道的干扰强度对所有的信号信道进行排序，并从排序后的所述信号信道中由所述干扰强度最小至最大的所述信号信道搜寻所述个人局域网络标识符，在搜寻到第一个个人局域网络标识符后启动加盟程序以进入对应所述第一个个人局域网络标识符的局域网络。
7.本技术还提供一种无线网络装置，包含：通信模块，所述通信模块包括储存单元，所述储存单元包括控制程序以及通信协议；其中，所述通信模块加载所述储存单元的通信协议并切换至入网模式时，所述通信模块进一步加载所述储存单元的控制程序并依据各个信号信道的干扰强度对所有的信号信道进行排序，并从排序后的所述信号信道中由所述干扰强度最小至最大的所述信号信道搜寻个人局域网络标识符，在搜寻到第一个个人局域网络标识符后启动加盟程序以进入对应所述第一个个人局域网络标识符的局域网络。
8.本技术还提供一种改良网络加入方法包含：依据各个信号信道的干扰强度对所有的信号信道进行排序；从排序后的所述信号信道中由所述干扰强度最小至最大的所述信号信道搜寻所述个人局域网络标识符；在搜寻到第一个个人局域网络标识符后启动加盟程序
以进入对应所述第一个个人局域网络标识符的局域网络。
9.本技术还提供一种非暂存性计算机可读取记录媒体，其用于储存程序，当所述主通信装置的通信芯片加载所述程序后将可执行如前述的方法。
10.比起公知技术，本技术的无线网络装置可以有效的提升加入网络的效率，减少加入网络所需要的时间，即便是低效能的装置亦可以快速的连网。
附图说明
11.图1为本技术实施例提供的无线网络装置的模块示意图。
12.图2为本技术实施例提供的改良式网状网络加入系统的模块示意图。
13.图3为本技术实施例提供的第一通信模块的通信协议架构图。
14.图4为本技术实施例提供的改良式网状网络加入方法的第一实现流程示意图。
15.图5为本技术实施例提供的改良式网状网络加入方法的第二实现流程示意图。
16.图6为本技术实施例提供的无线网络装置加入网络的第一模块示意图。
17.图7为本技术实施例提供的信号信道强度序列的示意图。
18.图8为本技术实施例提供的无线网络装置加入网络的第二模块示意图。
19.100：改良网络加入方式的通信系统；10：无线网络装置；12：通信模块； 122：控制程序；124：通信协议；20：无线网络装置；22：第一通信模块；30：无线网络协调器；32：第二通信模块；30a：无线网络协调器；pan-id1：个人局域网络标识符；30b：无线网络协调器；pan-id2：个人局域网络标识符； 30c：无线网络协调器；pan-id3：个人局域网络标识符；csl：信号信道强度序列；cs1-csn：信号信道。
具体实施方式
20.有关本技术的详细说明及技术内容，现结合附图说明如下。另外，本技术中的附图，为说明方便，其比例未必照实际比例绘制，这些附图及其比例并非用于限制本技术的范围，在此先行说明。
21.本技术改良网络加入方式的通信系统100中所述的模块、器、单元、装置或其组合及其对应执行的功能，可以由单一芯片或多个芯片的组合协同执行，这些芯片配置的数量本技术对此不做限定。此外，所述芯片可以为但不限定于处理器、中央处理器(central processing unit，cpu)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、特殊应用集成电路(applicationspecific integrated circuits，asic)、可程序化逻辑设备(programmable logicdevice，pld)等可将信息或信号做处理、转换用途或特殊用途的其他类似装置或这些装置的组合，在本技术中不予以限制。
22.本实施例主要提供一种改良网络加入方式的通信系统100，应用于无线网络装置10，请参阅图1，无线网络装置10可以为计算机(computer)、服务器 (server)、行动装置(mobile device)、物联网装置(例如：监视器、电视、云端硬盘、灯具、传感器等)、大量制造设备或机台等，在本技术中不予以限制。在一实施例中，为了建立局域网络或联网，各个无线网络装置10至少包含通信模块12。通信模块12可以是处理器、中央处理器(central processing unit， cpu)、微处理器(microprocessor)等可将信息或信号做处理、转换用途或特殊用途的其他类似装置或这些装置的组合，且基于ieee 802.15.4的规范作为通信协
议接口的装置。
23.通信模块12可以加载储存单元(例如非暂存式媒体)后，执行储存单元内的控制程序122以及通信协议124，以完成对应的连网程序。在此控制程序122 可以是指协议规范中未定义的程序，执行除了通信协议以外的控制程序，经由撰写控制程序的程序设计提升系统效能。在此的通信协议124是指依据现行规范的通信程序，例如ieee 802.15.4。
24.请参阅图2，在本技术中包括需加入局域网络的无线网络装置20以及加入局域网络且具有中继者功能或建立局域网络功能的无线网络协调器30。
25.无线网络装置20具有第一通信模块22，第一通信模块22的通信协议 (communication protocol)在本实施例中为紫蜂(zigbee)，在其他实施例中通信协议也可以是thread通信协议或其他任意的通信协议，于本技术中不予以限制。在一实施例中，本技术通信协议为紫蜂时，无线网络装置20可以是个人局域网络终端装置(zigbee end device)或是个人局域网络路由器(zigbeerouter)。
26.无线网络协调器30具有第二通信模块32，第二通信模块32包括与第一通信模块32相同的通信协议。一实施例中，本技术通信协议为紫蜂时，无线网络协调器30是个人局域网络协调器(zigbee coordinator)或是个人局域网络路由器(zigbee router)。其中，无线网络协调器30在相同区域范围内可能为多个，在本技术中不予以限制。
27.在本实施例中，第一通信模块22的通信协议系采用ieee 802.15.4的网络架构，如图3所示，第一通信模块22依序包含应用层(application layer，apl)、媒体访问控制层(media access control layer，mac)、网络层(network layer， nwk)、以及物理层(physical layer，phy)。zigbee无线通信协议堆栈图仅为一实施例，在本技术还可以包含有应用界面层、安全层等切割前述各层功能的变化实施例。
28.上述为针对本技术硬件架构的具体实施例进行说明，有关于本技术的工作流程将在下面进行更进一步的说明，请参阅图4，为本技术改良网络加入方式的通信方法的第一实现流程示意图，如图所示：
29.依据各个信号信道的干扰强度对所有的信号信道进行排序(步骤s101)。
30.从排序后的信号信道中由干扰强度最小至最大的信号信道搜寻个人局域网络标识符(步骤s102)。
31.在搜寻到第一个个人局域网络标识符后启动加盟程序以进入对应第一个个人局域网络标识符的局域网络(步骤s103)。
32.针对上面的步骤，以下举出一具体实施例进行说明，请一并参阅图5，为本技术改良网络加入方式的通信方法的第二实现流程示意图，如图所示：
33.首先，在步骤s201中，第一通信模块22经由控制程序22设定的启动条件触发连网；其中，在此启动条件例如可以是装置开启、装置脱机、连网失败或是定时触发等，此处仅仅是对启动条件进行举例说明，不表示为对本技术保护范围的限制。
34.承接上述步骤s201，在步骤s202中，第一通信模块22进行信道扫描；在本步骤中，第一通信装置22将针对所有的信道分别进行扫描，以获取信号信道的干扰强度。
35.承接上述步骤s202，在步骤s203中，第一通信模块22依据信号信道的干扰强度对所有的信号信道进行排序。
36.承接上述步骤s203，在步骤s204中，第一通信模块22在所有的信号信道排序完成
后，选择干扰强度最低的信号信道。
37.承接上述步骤s204，在步骤s205中，第一通信模块22使用信号信道开始解析pan-id；在此使用的信号信道具体而言可以是步骤s204所选择的干扰强度最低的信号信道或是在步骤s211中选定的下一个信号信道。
38.承接上述步骤s205，在步骤s206中，第一通信模块22执行决策步骤，确认是否有找到pan-id。若有找到pan-id，则执行步骤s207，若没有找到 pan-id，则执行步骤s210。
39.承接上述步骤s206，在步骤s207中，第一通信模块22执行决策步骤，确认使用pan-id是否可以连网成功。若可以连网成功的话，则执行步骤s208，确认连网成功，并结束；若连网失败的话，则执行步骤s209解析下一个pan-id，并重复执行步骤s206，以尝试信号信道内所有可能的pan-id。
40.在步骤s206若没有找到pan-id，第一通信模块22将会使用下一个信号信道进一步搜寻其他可能可以联机的网络；如步骤s210所示，在步骤s206没有找到pan-id的情况下，第一通信模块22执行决策步骤，确认当前信道是否是最后一个信号信道；若是最后一个信号信道，则执行步骤s212，确认第一通信模块22加入网络失败；若不是最后一个信号信道，则执行步骤s211，第一通信模块22使用下一个信号信道。在此下一个信号信道，具体而言，是指在上述步骤s203中排序下一个干扰强度最小的信号信道。
41.在一可行的实施例中，在步骤s212中，若加入网络失败时，第一通信模块 22将执行步骤s213，依据预设定的时钟，等待一段时间后重新要求连网。
42.以下举一实际实施例进行说明，请结合上述步骤并参阅图6、图7、及图8 一并阅读，如图所示：
43.在一实施例中，设置在封闭区域或开放区域内具有无线网络装置20，并在无线网络装置20的通信范围内设置有无线网络协调器30a(联机至第一个人局域网络并包括个人局域网络标识符pan-id1)、无线网络协调器30b(联机至第二个人局域网络并包括个人局域网络标识符pan-id2)、无线网络协调器30c (联机至第三个人局域网络并包括个人局域网络标识符pan-id3)。在此无线网络协调器的数量虽然为3个，但是，无线网络协调器的数量仅为方便说明的其中一种实施例，本技术对无线网络协调器的数量不做限制。在此无线网络装置20可以为任意的节点装置无线网络协调器，例如，网关、路由器、终端装置等，在本技术中不予以限制。在本实施例中，虽然无线网络协调器30a、30b、 30c均在最低干扰信道的位置，但可以理解的，次低干扰信道(信号信道cs2) 或其他信道(信号信道cs3-csn)均可能包括其他无线网络协调器，在此先进行说明。
44.无线网络装置20切换至入网模式时，第一通信模块22依据各个信号信道的干扰强度对所有的信号信道进行排序(依据干扰强度最小至最大)。其中，干扰强度由第一通信模块22对各个信号信道进行能量侦测(energy detection) 得到。具体而言，第一通信模块22的物理层，会对所有的信号信道进行能量侦测；第一通信模块22的媒体访问控制层及/或应用层会依据能量侦测而得到的干扰强度对信号信道进行排序，且将根据干扰强度最小至最大依序排序出信号信道强度序列csl，其中，信号信道cs1为干扰强度最小的信号信道、次之为信号信道cs2、接续为信号信道cs3，依此类推，具有最大干扰强度的为信号信道csn。
45.在一实施例中，第一通信模块22从排序后的信号信道中由干扰强度最小至最大的信号信道搜寻个人局域网络标识符。一般而言，局域网络标识符由第一通信模块22对最小
干扰强度的信号信道中所收到的信号封包进行解析得到，若第一通信模块22没有在最小干扰强度的信号信道所收到的信号封包进行解析得到个人局域网络标识符时，第一通信模块22会依序从排序中大于干扰强度最小的信号信道接收信号封包，并进行解析。具体而言，第一通信模块22的媒体访问控制层及/或应用层依序自干扰强度最小至最大的信号信道进行选择，再由第一通信模块22的媒体访问控制层进行解析。在本实施例中，第一通信模块 22会先自信号信道cs1接收信号封包并进行解析，在单一信号信道中可能解析出m个pan-id，第一通信模块22随机挑选其中一个pan-id启动加盟程序，若加盟失败则再更换下一个pan-id并重新启动加盟程序，直到m个pan-id 用完皆失败后，若未解析出个人局域网络标识符会继续往信号信道cs2接收信号封包并进行解析，同上述步骤若又未解析出个人局域网络标识符会继续往信号信道cs3接收信号封包并进行解析，依此类推，依序往信道csn进行接收信号封包并进行解析的工作，若任意信号信道其中有一pan-id可以加盟成功，则结束控制程序122并启动通信协议124，正式加入pan-id所属的网络，立即启动后续的网络数据交换。
46.在一实施例中，第一通信模块22的媒体访问控制层在解析后若搜寻到第一个个人局域网络标识符后会启动加盟程序(association procedure)，并经由网络层加入第一个个人局域网络标识符的局域网络。在本实施例中，第一通信模块22的媒体访问控制层在解析后若搜寻到的第一个个人局域网络标识符 pan-id1后，启动加盟程序并加入无线网络协调器30a的局域网络。
47.本技术的方法亦可记录于计算机可读取记录媒体，术语计算机可读取记录媒体包括(但不限于)携带型或非携带型储存装置、光储存器件，及能够储存、含有或携载指令及/或数据的各种其他媒体、装置。计算机可读取记录媒体可包括非暂存性媒体，其中可储存数据并且不包括载波及/或无线地或经由有线连接传播的暂时电子信号。
48.非暂存性媒体的实例可包括(但不限于)磁盘或磁带、诸如紧密光盘(cd) 或数字化通用光盘(dvd)光学储存媒体、闪存、内存或内存器件。
49.计算机可读取记录媒体可具有储存于其上的代码及/或机器可执行指令，代码及/或机器可执行指令可表示程序、函数、子程序、程序、例程、次例程、模块、软件套件、类别，或指令、数据结构或程序语句的任何组合。一个码段可藉由传递及/或接收信息、数据、自变量、参数或内存内容耦接至另一码段或硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可经由包括内存共享、信息传递、符记传递、网络传输或类似者的任何合适方式传递、转递或传输。
50.此外，可由硬件、软件、韧体、中间软件、微码、硬件描述语言或其任何组合实施实施例。当实施于软件、韧体、中间软件或微码中时，用于执行必要任务的程序代码或码段(例如计算机程序产品)可储存于计算机可读或机器可读媒体中。处理器可执行必要任务。
51.综上所述，比起公知技术，本技术较现有技术能使音量调整过程较为平滑且迅速，避免因为调整音量所造成的不适感。
52.以上已将本技术做详细说明，但是，以上所述的内容，仅为本技术的较佳实施例而已，当不能以此限定本技术实施的范围，即凡依本技术专利范围所作的均等变化与修饰，都应仍属于本技术的专利涵盖范围内。