一種微功率無線通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法
【專利說明】-種微功率無線通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法
[技術領域]
[0001] 本發(fā)明設及微功率無線通信，尤其設及一種微功率無線通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法。 [【背景技術】]
[0002] 無線通信是利用電磁波信號可W在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種 通信方式，近些年信息通信領域中，發(fā)展最快、應用最廣的就是無線通信技術。早在二十世 紀屯十年代，人們就開始了無線網(wǎng)的研究，發(fā)展至今，已經(jīng)真正進入一個無線技術無所不在 的時代。手機通話、短信息通信無處不在；GI^導航系統(tǒng)為我們導航指路；無線智能家居設 備、無線故障監(jiān)測系統(tǒng)、農(nóng)作物環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)等典型應用，無線技術正不斷改變我們的 生活方式，使人們的生活更加舒適、美好、安全。對于無線系統(tǒng)來說，是W天線為載體發(fā)送接 收無線電波來實現(xiàn)信息地正確發(fā)送和接收，發(fā)射時，把高頻電流轉(zhuǎn)化為電波；接收時，把電 波轉(zhuǎn)換為高頻電流。
[0003] 無線通信系統(tǒng)可分為長距離無線通信系統(tǒng)和短距離無線通信系統(tǒng)，短距離無線通 信系統(tǒng)，是隨著數(shù)字通信和計算機技術的不斷發(fā)展而產(chǎn)生的，短距離無線通信一般功率在 幾ImW到小于IOmW,通信距離從幾厘米到幾百米，使用全向天線或PCB天線，不受環(huán)境阻隔 影響。短距離無線通信實用技術主要有：紅外技術，藍牙技術，802. 1化無線局域網(wǎng)標準技 術，微功率短距離無線通信技術，其比較如下表所示：
陽0化]微功率無線通信目前通用自組網(wǎng)的組網(wǎng)方式，無線自組織網(wǎng)絡是一種不同于傳統(tǒng) 無線通信網(wǎng)絡的技術。傳統(tǒng)的無線蜂窩通信網(wǎng)絡，需要固定的網(wǎng)絡設備如基地站的支持，進 行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和用戶服務控制。而無線自組織網(wǎng)絡不需要固定設備支持，各節(jié)點即用戶終 端自行組網(wǎng)，通信時，由其他用戶節(jié)點進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。運種網(wǎng)絡形式突破了傳統(tǒng)無線蜂窩 網(wǎng)絡的地理局限性，能夠更加快速、便捷、高效地部署。
[0006] 現(xiàn)有微功率無線通訊的組網(wǎng)方式中，一個網(wǎng)絡中的眾多節(jié)點是平等的。組網(wǎng)時需 要對每個節(jié)點逐一進行場強收集，配置路徑，然后節(jié)點參數(shù)配置，且都在同一組信道組內(nèi)傳 輸。場強收集時間長，配置的路徑長。申請?zhí)枮镃N201310634145.2的發(fā)明公開了一種微功 率無線通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法，所述的微功率無線通信網(wǎng)絡包括一個中屯、節(jié)點和若干個子節(jié) 點，包括W下步驟：中屯、節(jié)點發(fā)出第一跳的組網(wǎng)報文；確認第一跳的子節(jié)點入網(wǎng)；第一跳的 補入網(wǎng)浪著，中屯、節(jié)點發(fā)出第二跳的組網(wǎng)報文沖屯、節(jié)點發(fā)出第立跳的組網(wǎng)報文；W此類 推，中屯、節(jié)點發(fā)出第Z跳的組網(wǎng)報文，整個組網(wǎng)過程耗時多，且功耗較大。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種耗時較短、網(wǎng)絡穩(wěn)定性好的微功率無線通信 網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法。
[0008] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是，一種微功率無線通信網(wǎng)絡的 組網(wǎng)方法，將網(wǎng)絡內(nèi)的子節(jié)點分為骨干節(jié)點和普通節(jié)點，采用兩組組網(wǎng)信道組并行的方式 進行組網(wǎng)，包括信標發(fā)送、場強收集和參數(shù)配置步驟，主節(jié)點與骨干節(jié)點進行場強收集和參 數(shù)配置，骨干節(jié)點普通節(jié)點鄰居直接進行參數(shù)配置。
[0009] W上所述的微功率無線通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法，骨干節(jié)點是安裝外置天線的節(jié)點， 普通節(jié)點是安裝內(nèi)置天線的節(jié)點。
[0010] W上所述的微功率無線通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法，主節(jié)點與骨干節(jié)點之間使用第一信 道組進行通信，骨干節(jié)點與普通節(jié)點之間使用第二信道組進行通信。
[0011] W上所述的微功率無線通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法，普通節(jié)點鄰居的配置路徑直接從骨 干節(jié)點到該普通節(jié)點鄰居。
[0012] W上所述的微功率無線通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法，發(fā)起組網(wǎng)時，主節(jié)點在第一信道組 上向一級骨干節(jié)點發(fā)起組網(wǎng)信標的發(fā)送，并啟動一個定時器；與此同時，主節(jié)點在第二信道 組上向主節(jié)點的普通節(jié)點鄰居發(fā)送喚醒命令；
[0013] 定時器到時后，中屯、節(jié)點檢查自己的臨時鄰居表，若其為空則通過發(fā)出狀態(tài)參數(shù) 終止組網(wǎng)，若不為空則開始即場強收集階段；
[0014] 一級骨干節(jié)點接收到第一信道組上的組網(wǎng)信標后，先在第二信道組上發(fā)喚醒命 令，喚醒周圍的主節(jié)點的普通節(jié)點鄰居和一級骨干節(jié)點的普通節(jié)點鄰居，然后等待自身時 隙，在第一信道上向主節(jié)點和二級骨干節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)信標帖；
[0015] 二級骨干節(jié)點接收到信標后重復上述動作，即先在第二信道組上發(fā)喚醒命令喚醒 周圍的一級骨干節(jié)點的普通節(jié)點鄰居和二級骨干節(jié)點的普通節(jié)點鄰居，然后等待自身時 隙，在第一信道上向一級骨干節(jié)點和=級骨干節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)信標帖；
[0016] 在超帖等待期間，普通子節(jié)點收到喚醒命令后，在第二信道上向?qū)闹鞴?jié)點和 骨干節(jié)點回復喚醒確認帖，骨干節(jié)點記錄響應的普通節(jié)點的鄰居。
[0017] W上所述的微功率無線通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法，定時器的時長為N輪信標超帖等待 的時間，其中N是最大通信級數(shù)；每輪超帖的等待時間為nX町，其中n是網(wǎng)絡規(guī)模，n=骨 干節(jié)點數(shù)+普通節(jié)點數(shù)，化是時隙，化=300ms;骨干節(jié)點自身對應的轉(zhuǎn)發(fā)時隙T=節(jié)點地 址modnO
[0018] W上所述的微功率無線通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法，場強收集階段在信標發(fā)送流程結(jié)束 之后開始進行，主節(jié)點維護兩個列表：臨時鄰居表和鄰居場強表；主節(jié)點檢查鄰居場強表， 篩選出屬于本網(wǎng)絡的各級骨干子節(jié)點，對骨干網(wǎng)進行逐層場強收集，節(jié)點的鄰居場強通過 構(gòu)造并發(fā)送場強命令帖然后接受場強收集應答帖來獲取，中屯、節(jié)點根據(jù)應答帖的信息判斷 是否需要繼續(xù)對其執(zhí)行收集場強操作；主節(jié)點在各已收集節(jié)點的鄰居場強信息中進行查 詢，篩選出屬于本網(wǎng)絡的節(jié)點并加入鄰居場強表中；每一層次的子節(jié)點的場強收集完成后， 開始針對此層次子節(jié)點的路徑計算及參數(shù)配置；當鄰居場強表中不存在未執(zhí)行場強收集的 子節(jié)點或?qū)哟螖?shù)已大于7時，場強收集階段結(jié)束。
[0019] W上所述的微功率無線通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法，主節(jié)點對子節(jié)點的場強信息分作多 頁存儲，中屯、節(jié)點先收集第0頁，目標骨干子節(jié)點在回復的場強收集應答帖中包含場強表 總頁數(shù)及當前頁數(shù)信息。
[0020] W上所述的微功率無線通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法，當骨干節(jié)點的場強收集過程結(jié)束 后，根據(jù)收集到的鄰居場強信息，主節(jié)點為每個鄰居場強表中的子節(jié)點計算從主節(jié)點到該 子節(jié)點的路徑，建立路由表，然后開始對骨干節(jié)點進行參數(shù)配置；骨干節(jié)點全部組網(wǎng)完成 后，主節(jié)點遍歷所有的骨干節(jié)點鄰居，通過骨干節(jié)點的普通節(jié)點的鄰居場強信息計算所有 普通子節(jié)點的路徑，根據(jù)計算出來的路徑，配置主節(jié)點和各級骨干節(jié)點的普通鄰居；所有的 節(jié)點配置完成W后組網(wǎng)結(jié)束。
[0021] W上所述的微功率無線通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法，配置參數(shù)是通過構(gòu)造并發(fā)送配置骨 干節(jié)點帖然后接受節(jié)點配置應答帖完成，發(fā)送配置子節(jié)點帖時，采用為該子節(jié)點計算出的 路徑進行傳輸。
[0022] 本發(fā)明的組網(wǎng)過程使用兩個組網(wǎng)信道組并行組網(wǎng)的方式，其中主節(jié)點與骨干節(jié)點 之間使用信第一道組進行通信，骨干節(jié)點與普通節(jié)點之間使用第二信道組進行通信，使用 骨干網(wǎng)的方式搭建基礎網(wǎng)能很大程度上保證了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，另一方面大量的普通節(jié)點鄰 居無需場強收集，直接執(zhí)行參數(shù)配置，因此大大節(jié)省了組網(wǎng)時間，實現(xiàn)了快速組網(wǎng)。
[【附圖說明】]
[0023] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0024] 圖1是本發(fā)明實施例微功率無線通信網(wǎng)絡的系統(tǒng)圖； 陽0巧]在圖1中，標記O為普通節(jié)點。
[0026] 圖2是本發(fā)明實施例微功率無線通信網(wǎng)絡的組網(wǎng)方法的流程圖。
[【具體實施方式】]
[0027] 本發(fā)明將網(wǎng)絡內(nèi)的子節(jié)點分為骨干節(jié)點和普通節(jié)點兩類，采用兩組組網(wǎng)信道組并 行的方式進行組網(wǎng)，主節(jié)點與骨干節(jié)點需要場強收集和參數(shù)配置，骨干節(jié)點普通節(jié)點鄰居 無需場強收集，直接進行參數(shù)配置，實現(xiàn)快速低功耗的組網(wǎng)。 陽0測一、節(jié)點分類
[0029] 本發(fā)明將子節(jié)點分為骨干節(jié)點和普通節(jié)點兩類，骨干節(jié)點是指安裝外置天線的節(jié) 點，發(fā)射和接收性能較好；普通節(jié)點是指安裝內(nèi)置天線的節(jié)點，發(fā)送和接收性能相對偏弱。 一般地，骨干節(jié)點功耗要求不嚴格，普通節(jié)點是有低功耗需求的。
[0030] 二、雙信道組并行組網(wǎng)
[0031] 本組網(wǎng)過程使用的是兩個組網(wǎng)信道組并行組網(wǎng)的方式，其中主節(jié)點與骨干節(jié)點之 間使用信道組A進行通信，骨干節(jié)點與普通節(jié)點之間使用信道組B進行通信，使用骨干網(wǎng)的 方式搭建基礎網(wǎng)能很大程度上保證了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，另一方面大量的普通節(jié)點鄰居無需場 強收集，直接執(zhí)行參數(shù)配置，因此大大節(jié)省了組網(wǎng)時間，實現(xiàn)了快速組網(wǎng)。此組網(wǎng)方式中普 通節(jié)點鄰居的配置路徑都是直接從骨干節(jié)點到該普通節(jié)點鄰居，大幅度縮短了配置路徑， 路徑配制和場強收集環(huán)節(jié)的精簡減少了不必要的發(fā)送接收，實現(xiàn)了低功耗。
[0032] S、發(fā)送組網(wǎng)信標
[0033] 當發(fā)起組網(wǎng)時，主節(jié)點在A信道組上向一級骨干節(jié)點發(fā)起組網(wǎng)信標的發(fā)送，并啟 動一個定時器，與此同時，主節(jié)點在B信道組上向主節(jié)點的普通節(jié)點鄰居發(fā)送喚醒命令。