本发明专利技术公开了一种两跳无线网络架构，其包括终端设备、中继设备和网关设备，网关设备实时向终端设备广播预设的广播信息；终端设备侦听并接收预设的广播信息，然后结合实际接收到的信息确定当前情况下的信噪比和接收信号强度；中继设备交替进行休眠和苏醒；当终端设备需要向网关设备发送数据时，根据所确定的当前情况下的信噪比和接收信号强度选择性地直接向网关设备发送数据或者通过中继设备间接向网关设备发送数据；在通过中继设备间接发送的情况下，终端设备在待发送数据前添加前导码，当中继设备侦听到前导码时，保持苏醒状态，直到接收并转发完成与该前导码对应的待发送数据。本发明专利技术具有低成本、低复杂度和低能耗等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线物联网领域。更具体地说，本专利技术涉及一种基于窄带通信技术的低功耗两跳无线网络架构。
技术介绍
物联网中，大量终端设备将通过无线方式接入网络。这些设备在通讯时需要消耗电能，而在很多场景下，它们只能采用电池供电，而且需要工作很长时间，所以必须降低其所消耗的能量，也就是要在设计网络架构时考虑降低无线通讯的功耗。另一方面，无线通讯的距离也影响着网络架构的设计。传统的无线物联网通常使用两种网络架构，分别是自组网(adhoc network)和星型网络(star network)。自组网通常指网络结点间通过一定的路由算法形成动态可变的拓扑连接关系，一个结点可以作为中继转发其它结点之间的通讯数据，而每个结点和网关之间通过一跳或者多跳中继结点进行通信。zigbee网络就是一种典型的自组网，但由于zigbee结点之间的通信距离较短，为了覆盖较大的范围或者进行较远距离的通信，数据传输要经过多跳中继，其性能往往很不稳定，成本、功耗都很高。星型网络是一种更简单的拓扑，终端设备和网关直接进行通讯，不需要中继转发，因此成本和部署复杂度都较低。wifi和移动通信网络都属于典型的星型网络，但其终端设备的功耗很高，无法在电池供电情况下长时间工作。以Lora为代表的新型窄带无线通信技术，具有远距离、低功耗等优点，非常适用于搭建低成本、低复杂度的星型网络。但是在实际部署星型网络时，虽然网关的无线覆盖距离很远、覆盖面积很大，但是某些终端设备所处的物理位置往往处于一个复杂的环境中，由于遮挡、干扰等因素，终端和网关之间可能无法稳定的直接通信。因此，专利技术一种无线网络架构，满足以低复杂度和低成本接入大量低功耗终端设备的需求，显得十分必要。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种两跳无线网络架构，其可以以低复杂度、低成本使大量低功耗终端设备接入网关，其中的终端设备和中继设备均可以较低功耗工作，仅靠电池就可以长时间工作。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种两跳无线网络架构，其包括终端设备、中继设备和网关设备，所述网关设备实时向所述终端设备广播预设的广播信息；所述终端设备侦听并接收所述预设的广播信息，然后结合实际接收到的信息确定当前情况下所述终端设备与所述网关设备间通信的信噪比和所述终端设备的接收信号强度；所述中继设备交替进行休眠和苏醒，且每次休眠的时间长度为B，每次苏醒的时间长度为c ；其中，当所述终端设备需要向所述网关设备发送数据时，根据所确定的当前情况下所述终端设备与所述网关设备间通信的信噪比和所述终端设备的接收信号强度选择性地直接向所述网关设备发送数据或者通过所述中继设备间接向所述网关设备发送数据；其中，在通过所述中继设备间接发送的情况下，所述终端设备在待发送数据前添加前导码，所述前导码的发送时长A多B+C，A、B和C均大于0，当所述中继设备侦听到所述前导码时，保持苏醒状态，直到接收并转发完成与该前导码对应的待发送数据。优选的是，所述的两跳无线网络架构，选择性地直接向所述网关设备发送数据或者通过所述中继设备间接向所述网关设备发送数据的方法为:若当前情况下所述终端设备与所述网关设备间通信的信噪比大于等于第一临界值且所述终端设备的接收信号强度大于等于第二临界值时，所述终端设备直接向所述网关设备发送数据，若当前情况下所述终端设备与所述网关设备间通信的信噪比小于第一临界值或所述终端设备接收信号强度小于第二临界值时，所述终端设备通过所述中继设备间接向所述网关设备发送数据。优选的是，所述的两跳无线网络架构，所述终端设备的待发送数据前始终添加有前导码。优选的是，所述的两跳无线网络架构，所述终端设备直接向所述网关设备发送数据或者通过所述中继设备间接向所述网关设备发送数据后，交替进行休眠和苏醒，每次休眠时间长度为B，每次苏醒的时间长度为C ；其中，当所述网关设备需要向所述终端设备发送数据时，根据所确定的当前情况下所述终端设备与所述网关设备间通信的信噪比和所述终端设备的接收信号强度选择性地直接向所述终端设备发送数据或者通过所述中继设备间接向所述终端设备发送数据；其中，在通过所述中继设备间接发送的情况下，所述网关设备在待发送数据前添加前导码，当所述中继设备侦听到所述前导码时，保持苏醒状态，接收并储存与该前导码对应的待发送数据，并在待发送数据前添加前导码然后向所述终端设备转发，当所述终端设备侦听到所述前导码时，保持苏醒状态，直到接收并处理完成与该前导码对应的待发送数据，所述中继设备在转发数据完成后重新进入休眠；其中，在直接向所述终端设备发送的情况下，所述网关设备在待发送数据前添加前导码，当所述终端设备侦听到所述前导码时，保持苏醒状态，直到接收并处理完成与该前导码对应的待发送数据。优选的是，所述的两跳无线网络架构，选择性地直接向所述终端设备发送数据或者通过所述中继设备间接向所述终端设备发送数据的方法为:若当前情况下所述终端设备与所述网关设备间通信的信噪比大于等于第一临界值且所述终端设备的接收信号强度大于等于第二临界值时，所述网关设备直接向所述终端设备发送数据，若当前情况下所述终端设备与所述网关设备间通信的信噪比小于第一临界值或所述终端设备接收信号强度小于第二临界值时，所述网关设备通过所述中继设备间接向所述终端设备发送数据。优选的是，所述的两跳无线网络架构，所述待发送数据的发送时长为统一的预设时长。优选的是，所述的两跳无线网络架构，所述第一临界值为-20?_5dB，所述第二临界值为-150?-113dBm。优选的是，所述的两跳无线网络架构，所述中继设备与所述网关设备相互发送数据采用的通信方法为网络多址接入方法，所述终端设与所述网关设备相互直接发送数据采用的通信方法为网络多址接入方法。优选的是，所述的两跳无线网络架构，所述终端设备与所述中继设备、所述终端设备与所述网关设备、所述中继设备与所述网关设备均采用Lora窄带通信技术进行通信。本专利技术至少包括以下有益效果:由于中继设备设置在终端设备周围，当终端设备被建筑物遮挡或受到干扰造成信噪比和接收信号强度过低时，可以迅速切换至通过中继设备来转发数据，使通信过程能够稳定地进行。而且终端设备和中继设备均处于交替休眠和苏醒状态，减少了耗电量。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种两跳无线网络架构，其包括终端设备、中继设备和网关设备，其特征在于，所述网关设备实时向所述终端设备广播预设的广播信息；所述终端设备侦听并接收所述预设的广播信息，然后结合实际接收到的信息确定当前情况下所述终端设备与所述网关设备间通信的信噪比和所述终端设备的接收信号强度；所述中继设备交替进行休眠和苏醒，且每次休眠的时间长度为B，每次苏醒的时间长度为C；其中，当所述终端设备需要向所述网关设备发送数据时，根据所确定的当前情况下所述终端设备与所述网关设备间通信的信噪比和所述终端设备的接收信号强度选择性地直接向所述网关设备发送数据或者通过所述中继设备间接向所述网关设备发送数据；其中，在通过所述中继设备间接发送的情况下，所述终端设备在待发送数据前添加前导码，所述前导码的发送时长A≥B+C，A、B和C均大于0，当所述中继设备侦听到所述前导码时，保持苏醒状态，直到接收并转发完成与该前导码对应的待发送数据。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨广学，
申请(专利权)人：武汉慧联无限科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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