网络控制器、节点设备及应用其网格网络系统技术方案

本发明专利技术公开了一种网络控制器、节点设备及网格网络系统，通过基于时隙来进行网格网络的同步操作和构建防止碰撞机制，可以有效简化网络控制流程，提高网络的安全性和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网格网络通信领域，更具体地，涉及一种网络控制器、节点设备及应用其网格网络系统。
技术介绍
随着物联技术的发展，越来越多的智能设备接入网络。网格网络(mesh network)具有可动态扩展、高连接性、高可靠性和高稳定性的优点，因而越来越受到关注。作为终端的智能设备可以先接入网格网络，然后进一步接入相同或不同类型的其他网络，从而实现智能设备的远程管理、定时控制和参数调节等功能。网格网络是包括网络控制器和多个节点设备的网络架构。网络控制器可以有一个或者几个，节点设备有多个。网络控制器用于节点之间的通信调度和节点与外部网络之间的通信路由。节点可以经由网络控制器访问外部网络。在同一时刻，一般只有一个网络控制器对网络进行控制。现有技术通过广播来实现网格网络,实现的协议不尽相同。例如，可以基于蓝牙协议，特别是蓝牙低功耗协议(BLE)实现网格网络。在网格网络中，利用相邻的节点设备转发数据，以代替长距离的直接连接，这种通信方式也称为“多跳(multi-hop)”通信。节点设备通过转发收到的数据包来实现数据的传递，这种方式可以通过以节点作为中继的方式实现信息的传递。然而，现有的网格网络系统控制协议复杂，使得节点设备进行数据通信和交换的操作较多，进而导致节点设备功耗难以降低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种网络控制器、节点设备及应用其的网格网络系统，在提供网格网络组网的同时，有效简化网络控制流程，提高
网络的安全性与鲁棒性。第一方面，提供一种网格网络系统,包括：网络控制器，适于以广播方式在预定的信标时隙发送信标，所述信标包括所述网格网络的时隙分配状态；多个节点设备，每个所述节点设备适于根据所述信标进行同步并根据所述时隙分配状态在对应的固定时隙内发送数据包，其中，每个所述固定时隙仅对应一个节点设备。优选地，所述节点设备和所述网络控制器还适于随机选择动态时隙发送数据包，所述动态时隙和所述固定时隙位于两个相邻的信标时隙之间。优选地，所述节点设备适于在入网时根据信标获取所述时隙分配状态，并随机选择未被占用的固定时隙向所述网络控制器发送入网请求；所述网络控制器用于根据接收到的入网请求保存请求入网的节点设备地址并分配固定时隙，并在下一对应的固定时隙发送入网请求响应，所述入网请求响应包括分配给请求入网的节点设备的固定时隙的信息。优选地，所述节点设备适于在等待所述入网请求响应超时时随机选择动态时隙重新发送所述入网请求。优选地，所述入网请求包括所述网格网络系统的鉴权信息，所述鉴权信息包括网络标识、网络密钥和设备生产商标识，其中，所述网络密钥用于对所述网格网络系统内部交互的数据进行加密和解密。优选地，所述网络控制器和所述节点设备适于在接收到的数据包的鉴权信息与自身存储的鉴权信息不匹配时丢弃所述数据包。优选地，所述网络控制器适于在需要增大网络规模时增加信标时隙之间的时隙数量，以随机方式重新将固定时隙分配给自身和网格网络系统中的节点设备，并将时隙分配状态通过信标广播。优选地，所述网络控制器适于在对应的固定时隙发送状态查询请求，并根据来自节点设备的状态查询请求响应更新网格网络中节点设备的状态和路由信息。优选地，所述网络控制器适于在从网格网络系统中断开特定节点设备时重复广播断开通知并修改路由信息和时隙分配状态；所述特定节点设备在接收到所述断开通知后将状态标识修改为离开网络。优选地，所述节点设备适于在预定数量周期内均没有收到信标时进入睡眠状态，在所述睡眠状态下，所述节点设备不进行数据包发送。优选地，所述节点设备适于在睡眠模式下定时唤醒检测信标,在检测到信标时重新进入工作状态。优选地，所述节点设备根据接收到的数据包的被转发次数和自身的网络相对位置确定是否进行转发，所述网络相对位置表示所述节点设备与所述网络控制器之间的最短路径的跳数。第二方面，提供一种网格网络的节点设备，包括：无线收发装置，适于根据控制进行数据收发；控制装置，适于根据网络控制器在信标时隙广播的信标进行同步并根据所述时隙分配状态在对应时隙内发送数据包，其中，每个所述时隙仅对应一个节点设备。优选地，所述控制装置还适于随机选择动态时隙发送数据包，所述动态时隙和所述固定时隙位于两个相邻的信标时隙之间。优选地，所述控制装置适于在入网时根据信标获取时隙分配状态，并随机选择未被占用的固定时隙向所述网络控制器发起入网请求。优选地，所述控制装置适于在等待请求响应超时时随机选择动态时隙重新发送所述入网请求。优选地，所述控制装置适于所述入网请求包括所述网格网络系统的鉴权信息，所述鉴权信息包括网络标识、网络密钥和设备生产商标识，其中，所述网络密钥用于对所述网格网络系统内部交互的数据进行加密和解密。优选地，所述控制装置适于在接收到的数据包的鉴权信息与自身存储的鉴权信息不匹配时丢弃所述数据包。优选地，所述控制装置适于在预定周期内没有收到信标时进入睡眠状态，在所述睡眠状态下，所述控制装置不发送数据包。优选地，所述控制装置适于在睡眠模式下定时唤醒检测信标,在检测到信标时重新进入工作状态。优选地，所述控制装置适于根据接收到的数据包的被转发次数和自身的网络相对位置确定是否进行转发，所述网络相对位置表示所述节点设备与网格网络的网络控制器之间的最短路径的跳数。第三方面，提供一种网格网络的网络控制器，包括：无线收发装置，适于根据控制进行数据收发；控制装置，适于生成包括网格网络的时隙分配状态的信标，并控制所述无线收发装置在预定的信标时隙发送所述信标，所述时隙分配状态用于表示固定时隙的分配状态。优选地，所述控制装置还适于随机选择动态时隙发送数据包，所述动态时隙和所述固定时隙位于两个相邻的信标时隙之间。优选地，所述控制装置用于根据接收到的入网请求保存请求入网的节点设备地址并分配固定时隙，并在下一对应的固定时隙发送入网请求响应，所述入网请求响应包括分配给请求入网的节点设备的固定时隙的信息。优选地，所述入网请求包括所述网格网络系统的鉴权信息，所述鉴权信息包括网络标识、网络密钥和设备生产商标识，其中，所述网络密钥用于对所述网格网络系统内部交互的数据进行加密和解密。优选地，所述控制装置适于在接收到的数据包的鉴权信息与自身存储的鉴权信息不匹配时丢弃所述数据包。优选地，所述控制装置适于在需要增大网络规模时增加信标时隙之间的时隙数量，以随机随机方式重新将固定时隙分配给自身和网格网络系统中的节点设备，并将时隙分配状态通过信标广播。优选地，所述控制装置适于在对应的固定时隙发送状态查询请求，并根据来自节点设备的状态查询请求响应更新网格网络中节点设备的状态和路由信息。优选地，所述控制装置适于在从网格网络系统中断开特定节点设备时重复广播断开通知并修改路由信息和时隙分配状态。本专利技术实施例通过基于时隙来进行网格网络的同步操作和构建防止碰撞机制，可以有效简化网络控制流程，提高网络的安全性和鲁棒性。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是本专利技术实施例的网格网络系统的拓扑示意图；图2是本专利技术实施例的网格网络系统的时隙结构示意图；图3是本专利技术实施例的网络控制器的结构示意图；图4是本专利技术实施例的节点设备的结构示意图；图5是本专利技术实施例的网格网络系统进行组网操作的流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网格网络系统,包括：网络控制器，适于以广播方式在预定的信标时隙发送信标，所述信标包括所述网格网络的时隙分配状态；多个节点设备，每个所述节点设备适于根据所述信标进行同步并根据所述时隙分配状态在对应的固定时隙内发送数据包，其中，每个所述固定时隙仅对应一个节点设备。

【技术特征摘要】
1.一种网格网络系统,包括：网络控制器，适于以广播方式在预定的信标时隙发送信标，所述信标包括所述网格网络的时隙分配状态；多个节点设备，每个所述节点设备适于根据所述信标进行同步并根据所述时隙分配状态在对应的固定时隙内发送数据包，其中，每个所述固定时隙仅对应一个节点设备。2.根据权利要求1所述的网格网络系统，其特征在于，所述节点设备和所述网络控制器还适于随机选择动态时隙发送数据包，所述动态时隙和所述固定时隙位于两个相邻的信标时隙之间。3.根据权利要求1所述的网格网络系统，其特征在于，所述节点设备适于在入网时根据信标获取所述时隙分配状态，并随机选择未被占用的固定时隙向所述网络控制器发送入网请求；所述网络控制器用于根据接收到的入网请求保存请求入网的节点设备地址并分配固定时隙，并在下一对应的固定时隙发送入网请求响应。4.根据权利要求3所述的网格网络系统，其特征在于，所述节点设备适于在等待所述入网请求响应超时时随机选择动态时隙重新发送所述入网请求。5.根据权利要求3所述的网格网络系统，其特征在于，所述入网请求包括所述网格网络系统的鉴权信息，所述鉴权信息包括网络标识、网络密钥和设备生产商标识，其中，所述网络密钥用于对所述网格网络系统内部交互的数据进行加密和解密。6.根据权利要求5所述的网格网络系统，其特征在于，所述网络控制器和所述节点设备适于在接收到的数据包的鉴权信息与自身存储的鉴权信息不匹配时丢弃所述数据包。7.根据权利要求1所述的网格网络系统，其特征在于，所述网络控制器适于在需要增大网络规模时增加信标时隙之间的时隙数量，以随机方式重新将固定时隙分配给自身和网格网络系统中的节点设备，并将时隙分配状态通过信标广播。8.根据权利要求1所述的网格网络系统，其特征在于，所述网络控制器适于在对应的固定时隙发送状态查询请求，并根据来自节点设备的状态查询请求响应更新网格网络中节点设备的状态和路由信息。9.根据权利要求1所述的网格网络系统，其特征在于，所述网络控制器适于在从网格网络系统中断开特定节点设备时重复广播断开通知并修改路由信息和时隙分配状态；所述特定节点设备在接收到所述断开通知后将状态标识修改为离开网络。10.根据权利要求1所述的网格网络系统，其特征在于，所述节点设备适于在预定数量周期内均没有收到信标时进入睡眠状态，在所述睡眠状态下，所述节点设备不进行数据包发送。11.根据权利要求10所述的网格网络系统，其特征在于，所述节点设备适于在睡眠模式下定时唤醒检测信标，在检测到信标时重新进入工作状态。12.根据权利要求1所述的网格网络系统，其特征在于，所述节点设备根据接收到的数据包的被转发次数和自身的网络相对位置确定是否进行转发，所述网络相对位置表示所述节点设备与所述网络控制器之间的最短路径的跳数。13.一种网格网络的节点设备，包括：无线收发装置，适于根据控制进行数据收发；控制装置，适于根据网络控制器在信标时隙广播的信标进行同步并根据所述时隙分配状态在对应时隙内发送数据包，其中，每个所述时隙仅对应一个节点设备。14.根据权利要求13所述的节点设备，其特征在于，所述控制装置还适于随机选择动态时...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔俊杰，谢文祥，朱海东，刘林炎，阮志斌，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33