具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

如图2所示，本发明一种无线网络的组网方法，包括：

S201，网络主节点进行搜索，得到一个或两个子节点，并与所述子节点建立无线连接；

S202，所述子节点继续进行搜索，得到一个或两个孙节点，所述子节点与所述孙节点建立无线连接；

S203，所述孙节点继续进行搜索，得到一个或两个后续节点，并与后续节点建立无线连接；如此逐级将预定区域内的节点连接在一起，构成一树状结构的无线网络。

各节点进行搜索，具体包括：

在预定时间周期内，发送搜索帧(Search)，收到其他节点反馈的确认信号ACK，并根据接收的各确认信号ACK的强度，从中选取两个节点作为其子节点。

在具体实施例中，搜索帧(Search)通常包括：

前导序列(Preamble)，帧类型比特位(ordertype)，发送该帧的终端ID号(sourceID),发送功率(Gainlevel)，发射该帧的时间信息，信道信息(chID)以及完整性验证比特位。

该无线网络的组网方法，进一步包括：

构成树状结构的无线网络中各节点分配预定时长的时隙，以使得各节点进行数据传输。

如图3所示，本发明实施例中提供的无线网络组网方法包括：

S301，网络主节点(通常为网络设备，如网络服务器)发起组网连接到子节点(如，移动终端)，网络主节点作为父节点与一个或两个子节点建立连接链路；

具体地，设置专用信道，用于网络主节点和附近节点建立连接，所述专用信道用于建立组网过程，网络服务器发起组网，搜索附近移动终端(子节点)；网络主节点通过所述专用信道发送侦听信号，与附近移动终端(子节点)建立通信连接；

具体的，网络主节点通过所述专用信道发送侦听信号，所述附近终端(子节点)为可以接收到侦听信号的所有终端；

S302，附近子节点接收所述侦听信号，通过所述专用信道向网络主节点发送应答信号；

所述应答信号包括该子节点的ID号。

S303，网络主节点在预分配的时间段接收附近终端发送的应答信号，根据所述应答信号的信号强度选择子节点；选择信号强度最强的两个终端作为子节点；

每个节点有且仅有一个父节点，每个节点有不多于两个子节点。

S304、网络主节点作为父节点，向被选择子节点发送确认信号；

所述确认信号包括子节点终端的ID号。

S305、所述被选择子节点接收确认信号，确认成为网络主节点的子节点。

这些子节点作为父节点，继续进行组网。

整个网络以树形结构进行组网。

需要说明的是，每个终端有且仅有一个父节点，每个终端作为父节点最多衍生出两条传输路径，有不多于两个子节点。

对于每个节点来说，它既是子节点又可能是父节点。如图4所示，节点3为节点2的子节点，节点3作为父节点进行组网，节点3有两个子节点：节点4和节点5；节点6和节点8只作为上一级的子节点，并不是父节点。

图5a及5b为本发明提供的无线网络组网过程的时序分配示意图，所示为自组网的搜索连接过程。

如图5a所示，每个节点的通信时间为周期地通信安排，这里举例的周期是预分配的时长，每个周期有三个通信窗口时间，分别是安排给父节点，主子节点，次子节点三个通信目标的时间窗口。时间间隔的安排确保网络上临近节点不会出现信道相互干扰的问题。

如图5a所示，在第一次作为父节点进行子节点搜索时，得到两个子节点，之后直接安排好主子节点和次子节点的时间窗口，进入正常通信模式。如图5b所示，在第一次作为父节点的时间窗口，只得到一个字节点的ACK，后面在每个周期的次节点周期发起搜索帧(Search帧)进行搜索。

搜索过程：父节点在选定的时间窗口，使用专用信道。比如，本发明的一个实施例中采用CH3。每个节点可用的信道都只有三个，Search信道是所有节点公用的信道设定是CH3。而对于节点建立通信后，使用的通信信道在CH1和CH2之间切换，例如同一周期内，一个节点与其父节点通信使用了CH1,则此节点与其子节点通信要使用CH2。反之，若与父节点通信用的是CH2，则与子节点通信用CH1。具体选择在于从根节点建立通信网络时设定，通过组网过程安排好的。发出Search帧，帧格式如下：

Preamble表示前导序列，ordertype表示帧类型(此处是Search类型代码)，sourceID表示发送此帧的终端ID号,Gainlevel表示当前发送功率挡位，time表示当前发射此帧的计时时间(可用周期计时数表示)，ch表示信道编码(对应射频前端的载波设定)，MIC是完整性验证4bit字。

Ordertype的说明表格如下：

Search帧发出后有三种结果：(1)没有ACK信号；(2)只有1个ACK信号；(3)有大于等于2个ACK信号。

对于能够收到Search帧的子节点，在上电之后一直处于rx打开状态，侦听Search信号。一旦收到Search信号，就关闭rx，本地产生1到5之间的随机数，作为其发送ACK的时间窗口编号。其发送时间点为5个时间窗口中的一个。ACK帧的发送使用ch3信道，ACK帧结构如下：

在上面的帧结构中，ordertype为ACK编码，targetID表示父节点的ID，sourceID表示该子节点的ID，RSSI表示子节点收到Search信号的强度，MIC表示信号完整度验证字。

父节点在发送Search之后打开RX，持续等待5个接收ACK的窗口长度。

情况1时，父节点首次发起Search过程时，直到发起三轮Search过程依然没有收到ACK信号，则结束Search过程，在下一周期时间窗口到来时再开启Search过程，但此时并不重复发起Search。

情况2时，只有一个ACK信号被接收到，父节点关闭RX，打开TX使用Search中给定的ch编码表示的信道(ch1/ch2信道)，发送从父节点的父节点传输过来的全局设置数据到主子节点，称这个帧为Sondata帧：

其中，ordertype是Sondata类型，TargetID是子节点ID，sourceID是父节点ID，Time是当前的时间计数值，ch是指定下一周期的子节点应该用以和当前父节点通信的信道，starttime表示下一次开启通信的时间偏移，period表示设定下一次通信的周期，append表示续发标识。serverdata是从服务器传出来的全局设定数据，MIC表示信号完整性验证字。

之后，在1/2个周期后父节点再次发起Search过程。得到ACK则加入为次子节点，否则以后每个周期内的这个时间窗口都发起Search过程。以方便网络随时可以加入节点，且充分利用分支结构组网。

情况3时，父节点根据收到的ACK信号的RSSI大小，决定RSSI大的前两个终端节点作为主子节点和次子节点。并紧接着发送Sondata到主子节点。在经过半个周期之后，打开次子节点时间窗口发送Sondata给次子节点。如此，周期地进行通信。

图6是本发明实施例提供的一种无线网络数据传输示意图。

在所有网络节点建立起连接链路之后，进行通信过程(及数据传输)，参考图6，具体如下：

对于任意一个进行数据传输的终端，同一时间只能通过一条信道进行发送或接收，即同一时间同一终端只作为发送端或只作为接收端，实现点对点数据传输；

同一时间只开启并使用两个信道进行数据传输；所述两个信道为第一信道CH1和第二信道CH2；

进一步的，同一时间，任意相邻的两个点对点连接使用不同的信道，所述两个点对点连接为两个终端之间的通信；不同时刻，两个终端建立点对点连接交替的使用所述第一信道和第二信道。具体的，如图6所示，系统中有5个终端，T1时刻，终端1和终端2通过信道CH1进行数据传输；终端2和3不进行通信；终端3和终端4通过信道CH2进行数据传输；终端4和终端5不进行通信；在同一时刻，终端1和终端2之间建立的连接与终端3和终端4建立的连接为相邻的点对点连接，且所述相邻的点对点连接使用的是不同的信道进行通信，以避免可能发生的信道干扰。

T2时刻，终端1和终端2不进行通信；终端2和3通过信道CH1进行数据传输；终端3和终端4不进行通信；终端4和终端5通过信道CH2进行数据传输；

T3时刻，终端1和终端2通过信道CH2进行数据传输；终端2和3不进行通信；终端3和终端4通过信道CH1进行数据传输；终端4和终端5不进行通信；

T4时刻，终端1和终端2不进行通信；终端2和3通过信道CH2进行数据传输；终端3和终端4不进行通信；终端4和终端5通过信道CH1进行数据传输；

以终端1和终端2之间的通信为例，T1时刻，终端1和终端2通过信道CH1进行数据传输；T2时刻，终端1和终端2不进行通信；T3时刻，终端1和终端2通过信道CH2进行数据传输；T4时刻，终端1和终端2不进行通信；T5时刻，终端1和终端2通过信道CH1进行数据传输；不同时刻，两个终端的点对点通信连接交替的使用所述第一信道和第二信道。

需要说明的是，从网络服务器传送到最后一个子节点的数据需要中间的父节点中继传输。

本发明提供的一种无线网络，包括主节点、若干个子节点、孙节点；

所述主节点与一个或两个所述子节点建立无线连接；

所述子节点与所述一个或两个孙节点建立无线连接；

所述孙节点与一个或两个后续节点建立无线连接；

如此逐级建立连接的各节点构成一树状结构的无线网络。

图7是本发明实施例提供的一种无线网络组网可能形成的一种网络拓扑结构示意图。

本发明提供的技术方案，增加父节点和子节点的逻辑设定，界定每个节点的传输地位,通过二叉树组网方式使得网络能够自动生长成一个覆盖所有节点的无线网络，具有自动化组网的布置优势，有限的连接拓扑避免了无效和重复连接的同时，实现了全方向性的组网；通信过程点对点数据传输，适合对通信时长要求不高但对硬件成本要求较高的场合。

与现有技术中的方案相比，本发明具有以下的优点：

1、本发明采用有限的连接拓扑，避免了传统Mesh网络拓扑重复连接和数据震荡产生的可能。

2、本发明中二叉树网络拓扑与传统Mesh网络有相同的空间覆盖能力，能适应全方向性的组网布置，且二叉树的连接逻辑更容易管理。

3、本发明提供的网络拓扑结构在频谱资源的利用上更加节省，算法设计更加简单，使得节点硬件设计成本和功耗降低，从而符合极低功耗和极低成本的设计要求。

本领域技术人员可以明白，这里结合所公开的实施例描述的各种示例性的方法步骤和装置单元均可以电子硬件、软件或二者的结合来实现。为了清楚地示出硬件和软件之间的可交换性，以上对各种示例性的步骤和单元均以其功能性的形式进行总体上的描述。这种功能性是以硬件实现还是以软件实现依赖于特定的应用和整个系统所实现的设计约束。本领域技术人员能够针对每个特定的应用，以多种方式来实现所描述的功能性，但是这种实现的结果不应解释为背离本发明的范围。

结合上述公开的实施例所描述的方法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或者这二者的组合。软件模块可能存在于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其他形式的存储媒质中。一种典型存储媒质与处理器耦合，从而使得处理器能够从该存储媒质中读信息，且可向该存储媒质写信息。在替换实例中，存储媒质是处理器的组成部分。处理器和存储媒质可能存在于一个ASIC中。该ASIC可能存在于一个用户站中。在一个替换实例中，处理器和存储媒质可以作为用户站中的分立组件存在。

根据所述公开的实施例，可以使得本领域技术人员能够实现或者使用本发明。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的总体原理也可以在不脱离本发明的范围和主旨的基础上应用于其他实施例。以上所述的实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。