專利名稱：一種基于信號強度的無線通信樹形組網(wǎng)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線通信樹形組網(wǎng)方法，特別是一種基于信號強度的無線通信樹 形組網(wǎng)方法。
背景技術：
無線網(wǎng)絡是指由大量網(wǎng)絡節(jié)點用無線通信的方式組成的信息傳播網(wǎng)絡，它綜合了 嵌入式計算技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等。大量的廉價微型網(wǎng)絡 節(jié)點部署在應用區(qū)域內，通過短距離無線通信方式形成一個多跳自組織網(wǎng)絡系統(tǒng)，其目的 是實現(xiàn)信息的采集傳輸。該技術在軍事、工業(yè)、交通、安全、醫(yī)療、家庭和辦公環(huán)境等眾多場 合有著非常廣泛的應用，是目前國內外研究和應用的熱點技術之一，也是物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展 的重點核心技術之一。最近幾年國內外發(fā)展起來的ZigBee技術，其協(xié)議內容太過復雜并且需要支付一 定的使用費用，應用成本太高，并沒有廣泛應用起來。同時國內現(xiàn)有無線抄表系統(tǒng)普遍存在 功耗大的問題，部分具有低功耗的無線抄表系統(tǒng)基本為傳統(tǒng)星型網(wǎng)絡結構，容易受到障礙 物、電磁干擾等多方面的影響，可靠性不高。樹形網(wǎng)絡以其集中控制的特點簡化了系統(tǒng)網(wǎng)絡結構，避免了數(shù)據(jù)通信時的節(jié)點隨 機發(fā)送數(shù)據(jù)的不確定性，并且樹形結構有著組織架構清晰便于控制管理等特點使其在網(wǎng)絡 系統(tǒng)應用中具有相當廣的應用場合。與其他類型網(wǎng)絡一樣樹形網(wǎng)絡在建立的初期必須經(jīng)歷 組網(wǎng)的過程。傳統(tǒng)樹形網(wǎng)絡的自組網(wǎng)過程中僅通過根節(jié)點控制指定節(jié)點進行擴散搜索拓撲 無優(yōu)化措施，導致網(wǎng)絡拓撲結構中節(jié)點的連接狀況不佳。并且在執(zhí)行網(wǎng)絡擴展時為避免碰 撞所使用的隨機延時的時分方式在節(jié)點較多時存在離散性不夠以及無利于網(wǎng)絡節(jié)點區(qū)分 等情況，從而造成構建的樹形網(wǎng)絡不理想。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供一種基于信號強度的無線通信樹形組網(wǎng)方法。它可以提 高無線網(wǎng)絡組網(wǎng)時的連接質量，使無線網(wǎng)絡更加穩(wěn)健可靠。本發(fā)明的技術方案一種基于信號強度的無線通信樹形組網(wǎng)方法，其特征在于 它是以根節(jié)點為組網(wǎng)控制中心，以周圍節(jié)點信號強度作為組網(wǎng)依據(jù)的樹形組網(wǎng)方法。前述的基于信號強度的無線通信樹形組網(wǎng)方法中，它是以根節(jié)點為組網(wǎng)控制中 心，控制周圍的支節(jié)點進行拓撲組網(wǎng)，并以節(jié)點連接時的信號強度值作為網(wǎng)絡拓撲依據(jù)，按 信號強度值從大到小的順序進行依次拓撲，保證組網(wǎng)時的高連接質量。前述的基于信號強度的無線通信樹形組網(wǎng)方法中，所述方法還包括在根節(jié)點控 制支節(jié)點進行拓撲擴展時接收到拓撲信號的支節(jié)點以接收時的信號強度值大小為防碰撞 的依據(jù)，分時返回，從而實現(xiàn)低成本高離散度的防碰撞目的。在樹形網(wǎng)絡的組網(wǎng)過程和防碰撞過程都引入了接收信號強度值，使網(wǎng)絡組建過程 有一個具體量化值，方便構建合理的健壯的網(wǎng)絡結構。接收信號強度值本身反映的是節(jié)點
3的通信連接情況是一個絕對值。在同一運行情況下，節(jié)點的接收信號強度值越大則表示節(jié) 點與發(fā)送節(jié)點間的通信連接情況越好。樹形網(wǎng)絡在實現(xiàn)網(wǎng)絡擴展時就應該優(yōu)先選用通信連 接質量好的節(jié)點，該類節(jié)點就是接收信號強度值大的節(jié)點。因而接收信號強度值的引入很 好的解決了網(wǎng)絡擴展時擴展節(jié)點的選擇問題。同時在進行網(wǎng)絡擴展時存在多點同時向擴展 節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的情況，此時通過接收信號輕度值對回復節(jié)點進行時分處理，使通信連接較 好的節(jié)點先回復，連接情況差的節(jié)點后回復，從而合理地躲開眾多節(jié)點同一時間回復的碰 撞的問題，且區(qū)分了通信情況好壞的節(jié)點，為建立健壯網(wǎng)絡提供了更多的保障。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所涉及的組網(wǎng)方法更貼近于實際應用。本發(fā)明所述組網(wǎng) 技術是通過合理利用網(wǎng)絡節(jié)點組網(wǎng)過程中的信號強度值，使整個網(wǎng)路在組網(wǎng)過程中都循著 同一個尺度實現(xiàn)。由于得到通信信號強度值的方式比較容易，一般無線射頻芯片硬件就直 接提供該值讀取，所以大大簡化了軟件的復雜度，與現(xiàn)有利用繁雜的組網(wǎng)算法實現(xiàn)的組網(wǎng) 方式相比有很大的優(yōu)越性。


圖1是本發(fā)明的實施例工作示意圖；圖2是本發(fā)明的實施例防碰撞工作示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但并不作為對本發(fā)明限制的依據(jù)。實施例。一種基于信號強度的無線通信樹形組網(wǎng)方法，其特征在于它是以根節(jié)點 為組網(wǎng)控制中心，以周圍節(jié)點信號強度作為組網(wǎng)依據(jù)的樹形組網(wǎng)方法。它是以根節(jié)點為組 網(wǎng)控制中心，控制周圍的支節(jié)點進行拓撲組網(wǎng)，并以節(jié)點連接時的信號強度值作為網(wǎng)絡拓 撲依據(jù)，按信號強度值從大到小的順序進行依次拓撲，保證組網(wǎng)時的高連接質量。所述方法 還包括在根節(jié)點控制支節(jié)點進行拓撲擴展時接收到拓撲信號的支節(jié)點以接收時的信號強 度值大小為防碰撞的依據(jù)，分時返回，從而實現(xiàn)低成本高離散度的防碰撞目的。圖1中根節(jié)點廣播查找直接相鄰節(jié)點，圖中以根節(jié)點A為圓心的通信虛線圓即表 示各層的信號強度值，其中圓半徑越小則對應信號強度值愈大。圖中節(jié)點B比節(jié)點D接收 到的信號強度大，根據(jù)信號強度優(yōu)先的原則，根節(jié)點會讓節(jié)點B去搜索節(jié)點E，搜索到節(jié)點E 后就結束搜索，如果沒有搜索到則由節(jié)點D繼續(xù)搜索。如此從搜索節(jié)點設備開始就直接強 化系統(tǒng)的通信連接結構，使網(wǎng)絡構建完成后系統(tǒng)更加穩(wěn)健可靠。如圖2所示，圖中節(jié)點A表示當前發(fā)送的節(jié)點，圓球表示其周圍節(jié)點，而圖中的虛 線圓表示發(fā)送節(jié)點發(fā)送時的信號場，虛線圓的半徑就表示RSSI值大小。圖中發(fā)送節(jié)點A在發(fā)送時產(chǎn)生的虛線圓所示信號場，等節(jié)點A發(fā)送完廣播數(shù)據(jù)后， 其周圍節(jié)點便得到一個與其通信的RSSI值(可表示信號強度)同時獲取了一個時間同步 值。這時各接收節(jié)點根據(jù)其內部預先設置好的閥值區(qū)間選擇自己應該發(fā)送的時間區(qū)域。如 圖所示在信號場1到3之間的節(jié)點處于同一 RSSI閥值范圍，此時他們會在時區(qū)1內發(fā)送數(shù) 據(jù)，在信號場3到6之間的節(jié)點也處于同一 RSSI閥值范圍，此時他們會在時區(qū)2內發(fā)送數(shù) 據(jù)，依次類推實現(xiàn)所有節(jié)點的時區(qū)劃分。一般可使每個時區(qū)內的節(jié)點個數(shù)在10個以內。這
4樣便大大降低了再同一時間內存在多個節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)導致碰撞的可能。
對于在同一個時區(qū)的節(jié)點可以根據(jù)RSSI值為數(shù)據(jù)源的簡單偽隨機算法+發(fā)送前 信道RSSI檢查的方式輕松的實現(xiàn)躲避碰撞。將同一個時區(qū)內又分成10個時隙，每個時隙為 一個節(jié)點通信的時間，每個節(jié)點在各自的時區(qū)內通過RSSI值和偽隨機算法計算得到一個 隨機值，隨機值的大小決定其為該10個時隙中的哪一個。在時隙時間到達后節(jié)點先檢測當 前信道的RSSI值，看是否有節(jié)點在發(fā)送，如果沒有則進行發(fā)送如果有則等待空閑再發(fā)送。 該方式中的偽隨機算法可以是簡單的加減法，由于設備個數(shù)很少而且還有RSSI的區(qū)分，因 此不難產(chǎn)生該隨機值，從而有效躲避相同RSSI值下的碰撞。
權利要求
1.一種基于信號強度的無線通信樹形組網(wǎng)方法，其特征在于它是以根節(jié)點為組網(wǎng)控 制中心，以周圍節(jié)點信號強度作為組網(wǎng)依據(jù)的樹形組網(wǎng)方法。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于信號強度的無線通信樹形組網(wǎng)方法，其特征在于它是 以根節(jié)點為組網(wǎng)控制中心，控制周圍的支節(jié)點進行拓撲組網(wǎng)，并以節(jié)點連接時的信號強度 值作為網(wǎng)絡拓撲依據(jù)，按信號強度值從大到小的順序進行依次拓撲，保證組網(wǎng)時的高連接 質量。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于信號強度的無線通信樹形組網(wǎng)方法，其特征在于，所 述方法還包括在根節(jié)點控制支節(jié)點進行拓撲擴展時接收到拓撲信號的支節(jié)點以接收時的 信號強度值大小為防碰撞的依據(jù)，分時返回，從而實現(xiàn)低成本高離散度的防碰撞目的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于信號強度的無線通信樹形組網(wǎng)方法，其特征在于它是以根節(jié)點為組網(wǎng)控制中心，以周圍節(jié)點信號強度作為組網(wǎng)依據(jù)的樹形組網(wǎng)方法。本發(fā)明可以提高無線網(wǎng)絡組網(wǎng)時的連接質量，使無線網(wǎng)絡更加穩(wěn)健可靠。
文檔編號H04W24/08GK102111298SQ20111000615
公開日2011年6月29日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權日2011年1月13日
發(fā)明者于海波, 沈良, 潘曉將, 王薪宇, 賈靈, 鄭淑軍, 陸忠芳, 顧航 申請人:利爾達科技有限公司