本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種長距無線的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及節(jié)點(diǎn)主發(fā)射和節(jié)點(diǎn)主接收方法。

背景技術(shù)：

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”時(shí)代的重要發(fā)展階段，物聯(lián)網(wǎng)利用局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人員和物等通過新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。

在當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)解決方案的無線傳感網(wǎng)層面，Zigbee和藍(lán)牙是目前市場上使用的主流技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用廣泛，但是它們有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，即傳輸距離過短；Zigbee實(shí)際應(yīng)用傳輸距離只有幾十米，而藍(lán)牙也只有十幾米。

這種固有的缺點(diǎn)，讓Zigbee和藍(lán)牙都無法適應(yīng)需要更遠(yuǎn)傳輸距離的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，比如智慧大樓、智慧社區(qū)和智慧城市等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種長距無線的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有無線傳輸距離短的問題。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種基于長距無線物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)主發(fā)射方法，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種基于 長距無線物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)主接受方法，降低節(jié)點(diǎn)的功耗。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種長距無線的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括網(wǎng)關(guān)和若干與網(wǎng)關(guān)星型分布的節(jié)點(diǎn)，該網(wǎng)關(guān)與節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的信息傳輸，該網(wǎng)關(guān)包括：

長距無線射頻單元，該長距無線射頻單元包括編解碼模塊、擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)模塊和天線，該長距無線射頻單元依次通過編解碼模塊、擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)模塊和天線將控制信息發(fā)送到節(jié)點(diǎn)上，以及該長距無線射頻單元依次通過天線、擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)模塊和編解碼模塊接收由節(jié)點(diǎn)傳輸來的傳感信息；

協(xié)處理器單元，該協(xié)處理器單元與長距無線射頻單元連接，該協(xié)處理器單元用于接收由長距無線射頻單元傳輸來的傳感信息并進(jìn)行解析和處理，以及該協(xié)處理器單元根據(jù)實(shí)際需求將控制信息發(fā)送到長距無線射頻單元上。

其中，較佳方案是：該長距無線射頻單元還包括若干通信頻點(diǎn)和與通信頻點(diǎn)連接的多路復(fù)用模塊，該長距無線射頻單元通過若干通信頻點(diǎn)和多路復(fù)用模塊與若干節(jié)點(diǎn)連接，該長距無線射頻單元與若干節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)多路同時(shí)傳輸。

其中，較佳方案是：該長距無線射頻單元還包括功率放大器，該長距無線射頻單元依次通過編解碼模塊、擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)模塊、功率放大器、多路復(fù)用模塊和天線將控制信息發(fā)送到節(jié)點(diǎn)上。

其中，較佳方案是：該長距無線射頻單元還包括濾波器和低噪放大器，該長距無線射頻單元依次通過天線、多路復(fù)用模塊、濾波器、低噪放大器、擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)模塊和編解碼模塊接收由節(jié)點(diǎn)傳輸來的傳感信息。

其中，較佳方案是：該網(wǎng)關(guān)還包括主處理器單元，該主處理器單元與互聯(lián)網(wǎng)連接，該主處理器單元將用于接收由協(xié)處理器單元傳輸來的傳感信息并將其封裝在一IP信息包中，該主處理器單元將IP信息包傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)中。

其中，較佳方案是：該主處理器單元包括一無線連接模塊，該主處理器單元通過無線連接模塊與外部終端連接。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種基于長距無線物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)主發(fā)射方法，該長距無線射頻單元處于接收狀態(tài)，該節(jié)點(diǎn)處于睡眠狀態(tài)，該節(jié)點(diǎn)主發(fā)射方法包括步驟：

該節(jié)點(diǎn)受到刺激中斷睡眠并喚醒；

該節(jié)點(diǎn)發(fā)送傳感信息到長距無線射頻單元中；

該長距無線射頻單元接收到傳感信息后發(fā)送一確認(rèn)信息到節(jié)點(diǎn)中，完成節(jié)點(diǎn)主發(fā)射操作，該節(jié)點(diǎn)接收到確認(rèn)信息并進(jìn)入睡眠狀態(tài)。

其中，較佳方案是：該節(jié)點(diǎn)在發(fā)送傳感信息前，該節(jié)點(diǎn)檢測長距無線射頻單元的通信頻點(diǎn)的通信信道是否被占用，若通信信道為空閑狀態(tài)，該節(jié)點(diǎn)發(fā)送傳感信息到長距無線射頻單元中。

其中，較佳方案是：該節(jié)點(diǎn)在發(fā)送傳感信息前，該節(jié)點(diǎn)檢測長距無線射頻單元的通信頻點(diǎn)的通信信道是否被占用，若通信信道為占用狀態(tài)，該節(jié)點(diǎn)將傳感信息進(jìn)入回退時(shí)間以避免傳輸沖突。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種基于長距無線物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)主接收方法，該長距無線射頻單元處于接收狀態(tài)，該節(jié)點(diǎn)處于睡眠狀態(tài)和喚醒狀態(tài)的交替過程中，該節(jié)點(diǎn)主接收方法包括步驟：

該長距無線射頻單元發(fā)送前導(dǎo)碼到節(jié)點(diǎn)中，該節(jié)點(diǎn)的相鄰兩個(gè)喚醒狀態(tài)都接收到同一前導(dǎo)碼，該節(jié)點(diǎn)進(jìn)入接收狀態(tài)；

該長距無線射頻單元發(fā)送控制信息到節(jié)點(diǎn)中；

該節(jié)點(diǎn)接收到控制信息后發(fā)送一確認(rèn)信息到長距無線射頻單元中，完成節(jié)點(diǎn)主接收操作，該節(jié)點(diǎn)再次進(jìn)入睡眠狀態(tài)和喚醒狀態(tài)的交替過程中。

其中，較佳方案是：在長距無線射頻單元發(fā)送控制信息到節(jié)點(diǎn)前，還包括步驟：

該長距無線射頻單元進(jìn)入通道可用狀態(tài)性探測；

若通信信道處于空閑狀態(tài)，該長距無線射頻單元發(fā)送控制信息到節(jié)點(diǎn)中。

其中，較佳方案是：若通信信道處于忙碌狀態(tài)，該協(xié)處理器單元將控制信息退回，等下一下個(gè)發(fā)送時(shí)間。

其中，較佳方案是：該通道可用狀態(tài)性探測的方式是：檢測通信信道中無線信號的能量和質(zhì)量。

本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過設(shè)計(jì)一種長距無線的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，網(wǎng)關(guān)與設(shè)置在周圍的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的信息傳輸，提高節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)的設(shè)置距離，適應(yīng)需要更遠(yuǎn)傳輸距離的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用；同時(shí)，通過設(shè)計(jì)長距無線射頻單元與節(jié)點(diǎn)的傳輸方式，提高兩者間數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩苊鈧鬏敍_突，并且降低節(jié)點(diǎn)的功耗。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明長距無線的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明長距無線的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明長距無線射頻單元的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4是本發(fā)明長距無線射頻單元的具體結(jié)構(gòu)框圖；

圖5是本發(fā)明帶有處理器單元的長距無線的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖6是本發(fā)明帶有處理器單元的網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖7是本發(fā)明節(jié)點(diǎn)主發(fā)射方法的示意圖；

圖8是本發(fā)明節(jié)點(diǎn)主發(fā)射方法的流程圖；

圖9是本發(fā)明節(jié)點(diǎn)主接收方法的示意圖；

圖10是本發(fā)明節(jié)點(diǎn)主接收方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種長距無線物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例。

一種長距無線的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括網(wǎng)關(guān)20和若干與網(wǎng)關(guān)20星型分布的節(jié)點(diǎn)10，網(wǎng)關(guān)20與節(jié)點(diǎn)10的分布方式參考圖2，網(wǎng)關(guān)20與節(jié)點(diǎn)10實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的信息傳輸，通過分布在網(wǎng)關(guān)20周圍的節(jié)點(diǎn)10實(shí)現(xiàn)如智慧大樓、智慧社區(qū)和智慧城市等物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

其中，網(wǎng)關(guān)20包括長距無線射頻單元22和協(xié)處理器單元21，長距無線射頻單元22包括編解碼模塊221、擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)模塊222和天線223，長距無線射頻單元22依次通過編解碼模塊221、擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)模塊222和天線223將控制信息發(fā)送到節(jié)點(diǎn)10上，同時(shí)，長距無線射頻單元22依次通過天線223、擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)模塊222和編解碼模塊221接收由節(jié)點(diǎn)10傳輸來的傳感信息；協(xié)處理器單元21與長距無線射頻單元22連接，優(yōu)選通過SPI總線實(shí)現(xiàn)連接，協(xié)處理器單元21用于接收由長距無線射頻單元22傳輸來的傳感信息并進(jìn)行解析和處理，同時(shí)，該協(xié)處理器單元21根據(jù)實(shí)際需求將控制信息發(fā)送到長距無線射頻單元22上。

根據(jù)編解碼模塊221和擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)模塊222，長距無線射頻單元22優(yōu)選采用糾錯(cuò)編解碼技術(shù)和擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)技術(shù)，使長距無線射頻單元22的無線接收靈敏度大大提高，長距無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋距離能達(dá)到50米至10公里，同時(shí)， 一個(gè)網(wǎng)關(guān)20可管理的節(jié)點(diǎn)10數(shù)能達(dá)到50000個(gè)。其中，編解碼模塊221優(yōu)選為前向糾錯(cuò)編解碼模塊221。

同時(shí)，節(jié)點(diǎn)10接收到控制信息，對控制信號進(jìn)行解調(diào)、解碼，獲得控制指令，節(jié)點(diǎn)10根據(jù)控制指令進(jìn)行相關(guān)操作，如檢測該范圍內(nèi)相應(yīng)的環(huán)境信息，如檢查節(jié)點(diǎn)10自身是否有損壞、剩余電量等；節(jié)點(diǎn)10傳輸?shù)膫鞲行畔⑶?，對傳感信息進(jìn)行調(diào)制、編碼，獲得可用于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。

在本實(shí)施例中，傳感信息是指節(jié)點(diǎn)10對其周圍范圍內(nèi)檢測到相關(guān)的環(huán)境信息或者其他節(jié)點(diǎn)10可以檢測到的信息，傳感信息一般通過傳感數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸；控制信息是指用戶或長距無線物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)本身設(shè)置的控制指令，用于控制節(jié)點(diǎn)10進(jìn)行相應(yīng)操作，控制信息一般通過控制數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸。

如圖3和圖4所示，本發(fā)明提供一種長距無線射頻單元的較佳實(shí)施例。

長距無線射頻單元22包括若干通信頻點(diǎn)224和與通信頻點(diǎn)224連接的多路復(fù)用模塊225，通信頻點(diǎn)224和多路復(fù)用模塊225設(shè)置在擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)模塊222和天線223之間，通信頻點(diǎn)224包括若干頻點(diǎn)，本實(shí)施例優(yōu)選設(shè)置8個(gè)頻點(diǎn)，如433MHz/868MHz/915MHz頻段等，能滿足國際以及中國需求的標(biāo)準(zhǔn)ISM頻段，標(biāo)準(zhǔn)ISM頻段無須經(jīng)過授權(quán)即可使用，便于的在全球進(jìn)行本發(fā)明的相關(guān)部署；若干通信頻點(diǎn)224通過多路復(fù)用模塊225實(shí)現(xiàn)同時(shí)同步通信，大大提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐率。

具體地，在控制信息傳輸過程中，長距無線射頻單元22還包括功率放大器226，長距無線射頻單元22依次通過編解碼模塊221、擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)模塊222、功率放大器226、多路復(fù)用模塊225和天線223將控制信息發(fā)送到節(jié)點(diǎn)10上；在傳感信息傳輸過程中，長距無線射頻單元22還包括濾波器227和低噪放大器228，長距無線射頻單元22依次通過天線223、多路復(fù)用模塊225、 濾波器227、低噪放大器228、擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)模塊222和編解碼模塊221接收由節(jié)點(diǎn)10傳輸來的傳感信息。

其中，協(xié)處理器單元21將控制信息發(fā)送到編解碼模塊221進(jìn)行編碼，再發(fā)送到擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)模塊222進(jìn)行調(diào)制，形成射頻信號，再發(fā)送到功率放大器226中進(jìn)行功率方法，再通過空閑的通信頻點(diǎn)224及與多路復(fù)用模塊225配合，通過天線223發(fā)送到節(jié)點(diǎn)10中；傳感信息通過天線223接收，再發(fā)送到濾波器227進(jìn)行濾波，再發(fā)送送到低噪放大器228進(jìn)行降噪放大，再發(fā)送到擴(kuò)頻調(diào)制解調(diào)模塊222進(jìn)行解調(diào)，形成基帶信號，在發(fā)送到編解碼模塊221進(jìn)行解碼，再發(fā)送到協(xié)處理器單元21中。

如圖5和圖6所示，本發(fā)明提供一種帶有主處理器單元的長距無線物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的較佳實(shí)施例。

網(wǎng)關(guān)20還包括主處理器單元23，主處理器單元23與協(xié)處理器單元21連接，優(yōu)選通過SPI總線連接。主處理器單元23將控制信號進(jìn)行解析和處理后，發(fā)送到協(xié)處理器單元21中，同時(shí)，協(xié)處理器單元21將傳感信號進(jìn)行解析和處理后，發(fā)送到主處理器單元23中。

同時(shí)，網(wǎng)關(guān)20還包括若干與主處理器單元23連接的功能模塊，功能模塊包括存儲模塊27、以太網(wǎng)模塊26和無線連接模塊，無線連接模塊包括WIFI模塊24和3G/4G模塊25，存儲模塊27包括Flash、DDR2/DDR3DRAM、EEPROM、TF卡等存儲器，以太網(wǎng)模塊26包括速率為10M/100M/1000M的以太網(wǎng)模塊26。

本實(shí)施例提供兩種與外界連接的方案，具體如下：

方案一、

主處理器單元23可以通過WIFI模塊24、3G/4G模塊25以及以太網(wǎng)模塊26的相應(yīng)連接方式與互聯(lián)網(wǎng)30連接，互聯(lián)網(wǎng)30優(yōu)選為云服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫， 網(wǎng)關(guān)20利用星型連接模式與外圍的節(jié)點(diǎn)10連接，節(jié)點(diǎn)10將傳感信息傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)20中，網(wǎng)關(guān)20通過Wifi、3G/4G以及以太網(wǎng)的連接方式將傳感信息傳至互聯(lián)網(wǎng)30，外部終端40可以在互聯(lián)網(wǎng)30中獲取相應(yīng)的傳感信息，其中，外部終端40包括手機(jī)、PC以及PAD等個(gè)人通信設(shè)備；同樣，外部終端40可以通過互聯(lián)網(wǎng)30發(fā)送相應(yīng)的控制信息給網(wǎng)關(guān)20，網(wǎng)關(guān)20接收相應(yīng)的控制信息后，傳輸給節(jié)點(diǎn)10。

方案二、

主處理器單元23可以通過WIFI模塊24和3G/4G模塊25的相應(yīng)連接方式與外部終端40直接連接，此時(shí)，主處理器單元23可看作一個(gè)無線路由器。

其中，主處理器單元23將用于接收由協(xié)處理器單元21傳輸來的傳感信息并將其封裝在一IP信息包中，該主處理器單元23將IP信息包傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)30中。

如圖7和圖8所示，本發(fā)明提供一種基于長距無線物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)主發(fā)射方法的較佳實(shí)施例。

在節(jié)點(diǎn)10主發(fā)射前，長距無線射頻單元22處于接收狀態(tài)，該節(jié)點(diǎn)10處于睡眠狀態(tài)。

節(jié)點(diǎn)10主發(fā)射方法包括步驟：

S01、節(jié)點(diǎn)10受到刺激中斷睡眠并喚醒，刺激包括檢測到異樣情況，或者節(jié)點(diǎn)10本身設(shè)置的事件觸發(fā)；

S02、節(jié)點(diǎn)10發(fā)送傳感信息到長距無線射頻單元22中；

S03、長距無線射頻單元22接收到傳感信息后發(fā)送一確認(rèn)信息到節(jié)點(diǎn)10中，完成節(jié)點(diǎn)10主發(fā)射操作，該節(jié)點(diǎn)10接收到確認(rèn)信息并進(jìn)入睡眠狀態(tài)。

參考圖7，在相同時(shí)間段上，網(wǎng)關(guān)20與節(jié)點(diǎn)10的傳輸步驟如圖7所示， 圖中的網(wǎng)關(guān)20是指長距無線射頻單元22。第一段時(shí)間內(nèi)，長距無線射頻單元22處于接收狀態(tài)，此時(shí)節(jié)點(diǎn)10受到刺激中斷睡眠并喚醒，同時(shí)發(fā)送前導(dǎo)碼到長距無線射頻單元22中，讓長距無線射頻單元22準(zhǔn)備接受信息；第二段時(shí)間內(nèi)，節(jié)點(diǎn)10發(fā)送傳感信息，而長距無線射頻單元22接受傳感信息；第三段時(shí)間內(nèi)和第四段時(shí)間內(nèi)，長距無線射頻單元22接受完傳感信息發(fā)送前導(dǎo)碼以及確認(rèn)信息到節(jié)點(diǎn)10，節(jié)點(diǎn)10接收對應(yīng)的前導(dǎo)碼以及確認(rèn)信息；第五段時(shí)間內(nèi)，節(jié)點(diǎn)10再次進(jìn)入睡眠狀態(tài)，長距無線射頻單元22繼續(xù)計(jì)入接收狀態(tài)。

同時(shí)，節(jié)點(diǎn)10在發(fā)送傳感信息前，節(jié)點(diǎn)10檢測長距無線射頻單元22的通信頻點(diǎn)224的通信信道是否被占用，若通信信道為空閑狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)10發(fā)送傳感信息到長距無線射頻單元22中；節(jié)點(diǎn)10在發(fā)送傳感信息前，節(jié)點(diǎn)10檢測長距無線射頻單元22的通信頻點(diǎn)224的通信信道是否被占用，若通信信道為占用狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)10將傳感信息進(jìn)入回退時(shí)間以避免傳輸沖突。

進(jìn)一步地，參考圖8，長距無線射頻單元22接收傳感信息后，將傳感信息發(fā)送到協(xié)處理器單元21，協(xié)處理器單元21根據(jù)預(yù)留的對應(yīng)數(shù)據(jù)信息，解析傳感信息是否正確，若錯(cuò)誤丟棄該傳感信息，若正確將傳感信息發(fā)送到主處理器單元23；此時(shí)，長距無線射頻單元22發(fā)射初始化，進(jìn)入發(fā)射模式；協(xié)處理器單元21發(fā)送控制信息是否傳送完畢，若傳送完畢，長距無線射頻單元22進(jìn)入接收模式，若沒有傳送完畢，向主處理器單元23報(bào)告發(fā)射失敗錯(cuò)誤，重新發(fā)送控制信息。

如圖9和圖10所示，本發(fā)明提供一種基于長距無線物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)主接收方法的較佳實(shí)施例。

在節(jié)點(diǎn)10主接收前，長距無線射頻單元22處于接收狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)10處于睡眠狀態(tài)和喚醒狀態(tài)的交替過程中。

節(jié)點(diǎn)10主接收方法包括步驟：

S11、長距無線射頻單元22發(fā)送前導(dǎo)碼到節(jié)點(diǎn)10中，節(jié)點(diǎn)10的相鄰兩個(gè)喚醒狀態(tài)都接收到同一前導(dǎo)碼，節(jié)點(diǎn)10進(jìn)入接收狀態(tài)；

S12、長距無線射頻單元22發(fā)送控制信息到節(jié)點(diǎn)10中；

S13、節(jié)點(diǎn)10接收到控制信息后發(fā)送一確認(rèn)信息到長距無線射頻單元22中，完成節(jié)點(diǎn)10主接收操作，節(jié)點(diǎn)10再次進(jìn)入睡眠狀態(tài)和喚醒狀態(tài)的交替過程中。。

參考圖9，在相同時(shí)間段上，網(wǎng)關(guān)20與節(jié)點(diǎn)10的傳輸步驟如圖9所示，圖中的網(wǎng)關(guān)20是指長距無線射頻單元22。第一段時(shí)間內(nèi)，節(jié)點(diǎn)10處于睡眠狀態(tài)和喚醒狀態(tài)的交替過程中，長距無線射頻單元22處于接收狀態(tài)；第二段時(shí)間內(nèi)，長距無線射頻單元22將要發(fā)送控制信息，即發(fā)送前導(dǎo)碼到節(jié)點(diǎn)10中，節(jié)點(diǎn)10相鄰兩個(gè)喚醒狀態(tài)都接收到同一前導(dǎo)碼時(shí)，節(jié)點(diǎn)10進(jìn)入喚醒接收狀態(tài)；第三段時(shí)間內(nèi)，長距無線射頻單元22發(fā)送控制信息，而節(jié)點(diǎn)10接收控制信息；在第四和第五段時(shí)間內(nèi)，節(jié)點(diǎn)10接收完畢控制信息并發(fā)送前導(dǎo)碼到長距無線射頻單元22中，同時(shí)發(fā)送確認(rèn)信息到長距無線射頻單元22中，長距無線射頻單元22接收確認(rèn)信息，完成本次傳輸操作。

其中，長距無線射頻單元22發(fā)送前導(dǎo)碼時(shí)間為T1，而節(jié)點(diǎn)10在一個(gè)睡眠狀態(tài)和喚醒狀態(tài)的時(shí)間為T2，若T1大于T2，喚醒節(jié)點(diǎn)10，進(jìn)入接收狀態(tài)。

進(jìn)一步地，參考圖10，主處理器單元23通過WIFI模塊24或3G/4G模塊25或以太網(wǎng)模塊26收到云端控制指令，主處理器單元23將控制指令傳輸至協(xié)處理器單元21，協(xié)處理器單元21解析指令，且協(xié)處理器單元21進(jìn)行無線發(fā)射初始化，長距無線射頻單元22塊進(jìn)入通道可用性探測狀態(tài)，長距無線射頻單元22塊檢測通道CAD和RSSI；此時(shí)，長距無線協(xié)處理分析CAD和RSSI 值，判斷信道是否空閑，若不是空閑，協(xié)處理器單元21執(zhí)行回退機(jī)制，等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，若是空閑，長距無線射頻單元22塊進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)；同時(shí)，協(xié)處理器單元21判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢，若是，長距無線射頻單元22塊進(jìn)入接收狀態(tài)，若不是，協(xié)處理器單元21向主處理器單元23報(bào)告發(fā)射失敗錯(cuò)誤，并準(zhǔn)備重新發(fā)射；同時(shí)，協(xié)處理器單元21判斷是否收到節(jié)點(diǎn)10確認(rèn)信息包，若是，長距無線射頻單元22塊進(jìn)入接收狀態(tài)，若不是，長距無線協(xié)處理向主處理器單元23報(bào)告發(fā)射失敗錯(cuò)誤，并準(zhǔn)備重新發(fā)射。

在本發(fā)明中，星型網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)10和網(wǎng)關(guān)20收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，在一個(gè)數(shù)據(jù)包處理和傳送的時(shí)間周期內(nèi)，稱為Time on air，這段時(shí)間內(nèi)有可能出現(xiàn)競爭的情況，即在這個(gè)Time on air內(nèi)，可能有多個(gè)節(jié)點(diǎn)10正在發(fā)送數(shù)據(jù)，那么網(wǎng)關(guān)20在數(shù)據(jù)包處理的時(shí)間路徑上就會出現(xiàn)沖突，這種沖突會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸誤碼而使網(wǎng)絡(luò)丟失數(shù)據(jù)包，因此必須有一套機(jī)制來對這種沖突進(jìn)行協(xié)調(diào)。

協(xié)調(diào)的基本原理是進(jìn)行載波偵聽，即網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有無線節(jié)點(diǎn)10在進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送之前都要先檢測該通信信道是忙碌還是空閑，如果偵聽到網(wǎng)絡(luò)上有數(shù)據(jù)正在發(fā)送，則該節(jié)點(diǎn)10就不再發(fā)送信息，而是選擇等待一個(gè)時(shí)間，然后進(jìn)行發(fā)送；如果偵聽到信道處于空閑狀態(tài)，則開始發(fā)送信息或開始下一個(gè)包的傳送。

載波偵聽的基本方式是采用物理層載波檢測，通過所檢測到的通信信道中無線信號的能量和質(zhì)量來進(jìn)行判斷，確定信道是空閑還是被占用。包括兩個(gè)過程：通道活動性檢測，如檢測信號前導(dǎo)碼，以及通道信號能量強(qiáng)度檢測，如檢測通道整個(gè)能量強(qiáng)度，包括外界干擾。

如果當(dāng)節(jié)點(diǎn)10檢測到信道已被占用，則數(shù)據(jù)發(fā)送必須等待一段時(shí)間，即需要進(jìn)行回退以進(jìn)行沖突避免，回退的基本時(shí)間單元根據(jù)包傳送的Time On Air內(nèi)進(jìn)行確定，并且在Time On Air的周期倍數(shù)時(shí)間內(nèi)取定一個(gè)隨機(jī)數(shù)，以 最大程度避免沖突，

參考基于時(shí)隙的ALOHA防沖突算法，在檢測到?jīng)_突時(shí)，發(fā)射節(jié)點(diǎn)10隨機(jī)選擇一個(gè)回退時(shí)間。執(zhí)行回退算法前，先算出傳輸協(xié)議中包在空中的傳輸時(shí)間Ta(Time on air，假設(shè)默認(rèn)值為100ms)，檢測到?jīng)_突后，系統(tǒng)計(jì)算一個(gè)隨機(jī)數(shù)N，N在1～5之間取隨機(jī)數(shù)(N＝1，2，3，4，5)，隨機(jī)回退時(shí)間＝N*Ta(根據(jù)默認(rèn)設(shè)置，最小回退時(shí)間為100ms，最大回退時(shí)間為500ms)。

其中，節(jié)點(diǎn)10與網(wǎng)關(guān)20之間的通信協(xié)議，一是為節(jié)點(diǎn)10和網(wǎng)關(guān)20提供一個(gè)簡單可靠的雙向通信機(jī)制，二是根據(jù)應(yīng)用場景實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)10的低功耗應(yīng)用，三是在安全性方面提供網(wǎng)絡(luò)層加密(AES128)和物理層加密(AES128)。

以上所述者，僅為本發(fā)明最佳實(shí)施例而已，并非用于限制本發(fā)明的范圍，凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的等效變化或修飾，皆為本發(fā)明所涵蓋。