無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)?jiān)O(shè)及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著智能家居、可穿戴設(shè)備等新興物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)愈加廣 泛地影響了普通人的生活，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)（WirelessSenorNetwork,WSN)也隨之迅速發(fā) 展。
[0003] 在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)中，為了使無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)使用壽命盡可能長(zhǎng)，需要 其能效達(dá)到很高的標(biāo)準(zhǔn)。而在節(jié)點(diǎn)的能源消耗中，通信能耗占了很大的一部分，因此如何降 低該部分的能耗，成為了提高無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)能效的關(guān)鍵。
[0004] 現(xiàn)有的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)中，區(qū)域內(nèi)所有的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都工作在同一信道，該樣 做的問(wèn)題在于，過(guò)多的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致信道過(guò)于擁擠，導(dǎo)致大量的信號(hào)發(fā)送失敗，同時(shí)，信 道內(nèi)大量的信號(hào)之間會(huì)彼此沖突，該些都導(dǎo)致了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信能耗的升高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入方法及裝置，用W解決現(xiàn)有技術(shù) 中無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中信道過(guò)于擁擠W及信道之間彼此沖突導(dǎo)致無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信能耗升高 的問(wèn)題。
[0006] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入方法，包括：
[0007] 獲取預(yù)設(shè)區(qū)域范圍內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置信息，其中，所述預(yù)設(shè)區(qū)域范圍劃分有若干 區(qū)域，所述若干區(qū)域分別分配有信道，所述若干區(qū)域中相鄰區(qū)域分配的信道不同；
[0008] 根據(jù)所述位置信息確定所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在所述若干區(qū)域中的目標(biāo)工作區(qū)域；
[0009] 配置所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)工作在所述目標(biāo)工作區(qū)域分配的信道。
[0010] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入裝置，包括：
[0011] 獲取模塊，用于獲取預(yù)設(shè)區(qū)域范圍內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置信息，其中，所述預(yù)設(shè)區(qū)域范 圍劃分有若干區(qū)域，所述若干區(qū)域分別分配有信道，所述若干區(qū)域中相鄰區(qū)域分配的信道 不同；
[0012] 定位模塊，用于根據(jù)所述位置信息確定所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在所述若干區(qū)域中的目標(biāo)工 作區(qū)域；
[0013] 配置模塊，用于配置所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)工作在所述目標(biāo)工作區(qū)域分配的信道。
[0014] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入方法及裝置，該方法通過(guò)獲取預(yù) 設(shè)區(qū)域范圍內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置信息來(lái)確定該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)工作區(qū)域，進(jìn)而配置移動(dòng)節(jié)點(diǎn) 工作在目標(biāo)工作區(qū)域分配的信道；由于預(yù)設(shè)區(qū)域范圍內(nèi)劃分的若干區(qū)域分別分配有信道， 故劃分的每個(gè)區(qū)域所分配的信道僅用于負(fù)責(zé)傳輸該區(qū)域內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，減小了信道的 擁擠程度，并且相鄰區(qū)域的信道不同，避免了不同區(qū)域之間的信道干擾，降低了網(wǎng)絡(luò)通信的 能耗。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本申 請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0016] 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入的流程示意圖；
[0017]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入的場(chǎng)景示意圖；
[001引圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的頭錯(cuò)節(jié)點(diǎn)的模塊架構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信標(biāo)信號(hào)的錯(cuò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量， 確定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)工作信道的示意圖；
[0020] 圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)同一區(qū)域內(nèi)同時(shí)接收到信標(biāo)信號(hào) 的多個(gè)錯(cuò)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行時(shí)延控制的流程示意圖；
[0021] 圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)同一區(qū)域內(nèi)同時(shí)接收到信標(biāo)信號(hào) 的多個(gè)錯(cuò)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行時(shí)延控制的場(chǎng)景示意圖；
[0022] 圖7為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的根據(jù)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度調(diào)整移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信標(biāo)信號(hào) 發(fā)送周期的流程示意圖；
[0023]圖8為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的根據(jù)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度調(diào)整移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信標(biāo)信號(hào) 發(fā)送周期的測(cè)試結(jié)果示意圖；
[0024]圖9為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的根據(jù)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)是否位于當(dāng)前區(qū)域的邊緣，調(diào)整移動(dòng)節(jié) 點(diǎn)的信號(hào)接收周期的流程示意圖；
[0025] 圖10為本申請(qǐng)?zhí)峁┑膶?duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信效率測(cè)試的測(cè)試場(chǎng)景示意圖；
[0026] 圖11為本申請(qǐng)?zhí)峁┑膶?duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功耗測(cè)試時(shí)，示波器測(cè)量結(jié)果的屏幕 截圖；
[0027] 圖12為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入裝置的模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 為使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本申請(qǐng)具體實(shí)施例及 相應(yīng)的附圖對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一 部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做 出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0029] 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入過(guò)程，具體包括W下步驟：
[0030]S11;獲取預(yù)設(shè)區(qū)域范圍內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置信息。
[0031] 在本實(shí)施例中，服務(wù)器將預(yù)設(shè)區(qū)域范圍劃分為若干區(qū)域，該若干區(qū)域分別分配有 信道，且若干區(qū)域中相鄰區(qū)域分配的信道不同。預(yù)設(shè)區(qū)域范圍可W是W本實(shí)施例的無(wú)線傳 感網(wǎng)絡(luò)所能覆蓋的最大區(qū)域范圍而限定，且具體劃分依據(jù)可W是例如按照地理位置特征。
[0032] 參圖2,所示的預(yù)設(shè)區(qū)域范圍被劃分為區(qū)域1和區(qū)域2。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)作為定位和追蹤 的目標(biāo)，其上裝配有信號(hào)發(fā)送模塊。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在預(yù)設(shè)區(qū)域范圍內(nèi)移動(dòng)，并周期性地向周圍發(fā) 送信標(biāo)信號(hào)?；诘凸牡目紤]，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可W是在每次發(fā)送信標(biāo)信號(hào)或接收下行信號(hào)的 間隙進(jìn)入到休眠模式，從而節(jié)約能耗。
[0033] 預(yù)設(shè)區(qū)域范圍劃分出的若干區(qū)域中都均勻地配置有錯(cuò)節(jié)點(diǎn)，錯(cuò)節(jié)點(diǎn)的位置信息都 存儲(chǔ)在服務(wù)器中，因此，錯(cuò)節(jié)點(diǎn)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的通信可w用于確定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置和軌跡。為 了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可W隨時(shí)接入無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，錯(cuò)節(jié)點(diǎn)被設(shè)置為不進(jìn)入休眠狀態(tài)，在室內(nèi)環(huán)境中， 錯(cuò)節(jié)點(diǎn)可W例如使用市電進(jìn)行供電，而在室外環(huán)境中，則可W例如利用太陽(yáng)能對(duì)錯(cuò)節(jié)點(diǎn)進(jìn) 行供電。
[0034] 針對(duì)均勻分布在各個(gè)區(qū)域中的錯(cuò)節(jié)點(diǎn)，可W分別選取一個(gè)錯(cuò)節(jié)點(diǎn)作為頭錯(cuò)節(jié)點(diǎn)， 而其它的則作為一般錯(cuò)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)區(qū)域內(nèi)的一般錯(cuò)節(jié)點(diǎn)作為一級(jí)簇頭，和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成第 一層通信網(wǎng)絡(luò)，頭錯(cuò)節(jié)點(diǎn)作為二級(jí)簇頭，和一般錯(cuò)節(jié)點(diǎn)組成第二層通信網(wǎng)絡(luò)。
[0035] 本實(shí)施例中，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中還設(shè)置有一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)，該匯聚節(jié)點(diǎn)一方面用于收 集每個(gè)區(qū)域的頭錯(cuò)節(jié)點(diǎn)上傳的信息，并發(fā)送給服務(wù)器進(jìn)行處理，另一方面將服務(wù)器傳遞過(guò) 來(lái)的控制信息解析并分發(fā)到指定的節(jié)點(diǎn)中。
[0036] 需要說(shuō)明的是，雖然在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，W無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置有一般錯(cuò)節(jié)點(diǎn)、 頭錯(cuò)節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)為例，對(duì)本申請(qǐng)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入方法做闡述，但可W理解的 是，本申請(qǐng)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入方法并非是一定需要依賴于上述各種節(jié)點(diǎn)的設(shè)置而實(shí) 施，該些節(jié)點(diǎn)可W依據(jù)各無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的情況而被選擇性地應(yīng)用。例如，在一些實(shí)施例中， 各個(gè)區(qū)域中可W僅僅設(shè)置一個(gè)頭錯(cuò)節(jié)點(diǎn)，該頭錯(cuò)節(jié)點(diǎn)與相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)直接通信， 又或者，各個(gè)區(qū)域的頭錯(cuò)節(jié)點(diǎn)可W是直接與服務(wù)器直接通信等。
[0037] 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置信息的獲取可W采用多種的短距離無(wú)線通信技術(shù)，例如無(wú)線局域網(wǎng) (WLAN)、藍(lán)牙炬luetooth)、紫蜂協(xié)議狂i濁ee)、超寬帶無(wú)線電OJltraWideBandRadio, UWB)等。通過(guò)預(yù)先布置的地理位置已知的錯(cuò)節(jié)點(diǎn)、W及錯(cuò)節(jié)點(diǎn)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間的組網(wǎng)與通 信功能，處理接收信號(hào)強(qiáng)度巧eceivedSi即alStrength,RS巧信息，可W獲取移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的 地理位置信息。
[003引本實(shí)施例中，例如采用Zi濁ee技術(shù)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置信息的獲取。根據(jù)Zi濁ee協(xié)議規(guī)定，其可工作在915MHz、868MHz、2. 4GHzS個(gè)免費(fèi)頻段（ISMBand)，其中在2. 4GHz頻 段，按頻點(diǎn)劃分為16個(gè)信道，分別為信道11至信道26。因此，針對(duì)一些預(yù)設(shè)區(qū)域范圍較大 的情況（例如劃分的區(qū)域數(shù)量超過(guò)16)，當(dāng)劃分的兩個(gè)區(qū)域之間間隔超過(guò)一定范圍后，可W 采用上述2. 4GHz劃分出的一個(gè)相同信道。
[0039] 相應(yīng)地，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和一般錯(cuò)節(jié)點(diǎn)上裝配有Zi濁ee射頻模塊。參圖3,頭錯(cuò)節(jié)點(diǎn)上裝 配有Zi濁ee雙射頻模塊，其可W同時(shí)工作在兩個(gè)不同的信道。頭錯(cuò)節(jié)點(diǎn)的一個(gè)信道（圖2 中的信道12)用于與一般錯(cuò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，而另一個(gè)信道（圖2中的信道21)則專用于與 匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，該樣做的原因在于，頭錯(cuò)節(jié)點(diǎn)-匯聚節(jié)點(diǎn)鏈路是整個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的 信息回傳鏈路，其攜帶有大量的信息，且發(fā)生頻率較高，因此分配專用信道可W保障其傳輸 的快速與穩(wěn)定，保證整個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的性能。
[0040]S12 ;根據(jù)該位置信息確定該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在若干區(qū)域中的目標(biāo)工作區(qū)域。
[0041] 該里的"目標(biāo)工作區(qū)域"可W是指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前所位于的區(qū)域或即將進(jìn)入的區(qū)域 兩種情況。由于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在預(yù)設(shè)范圍區(qū)域中不斷移動(dòng)，因此除了需要確定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前位 于的區(qū)域外，還需要預(yù)測(cè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在未來(lái)時(shí)刻時(shí)即將進(jìn)入的區(qū)域，進(jìn)而針對(duì)性地為移動(dòng)節(jié) 點(diǎn)分配信道。
[0042]S13;配置該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)工作在該目標(biāo)工作區(qū)域分配的信道。
[0043] 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在剛進(jìn)入預(yù)設(shè)區(qū)域范圍時(shí)，會(huì)自行掃描除頭錯(cuò)節(jié)點(diǎn)的信息回傳鏈路所用 信道之外的所有信道，進(jìn)行錯(cuò)節(jié)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)，而一旦發(fā)現(xiàn)了某個(gè)活躍信道并成功接入后，就周 期性通過(guò)該信道進(jìn)行信標(biāo)信號(hào)的發(fā)送。
[0044]參圖4,移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在與錯(cuò)節(jié)點(diǎn)的通信過(guò)程中，發(fā)送的信標(biāo)信號(hào)通過(guò)錯(cuò)節(jié)點(diǎn)被發(fā)送至 服務(wù)器，服務(wù)器會(huì)計(jì)算此時(shí)成功接收該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信標(biāo)信號(hào)的錯(cuò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。該里所 說(shuō)的"成功接收"是指錯(cuò)節(jié)點(diǎn)接收到的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)信標(biāo)信號(hào)的接收信號(hào)強(qiáng)度巧S巧大于某一 闊值。
[0045]當(dāng)計(jì)算出成功接收到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信標(biāo)信號(hào)的錯(cuò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量大于等于預(yù)設(shè)闊值時(shí)， 說(shuō)明