一种集成网关及处理多节点通信碰撞的方法技术

本发明专利技术公开了一种集成网关，包括微处理器和节点通信模块，节点通信模块包括远距离通信模块和近距离通信模块，可以实现远距离以及近距离的通信，用户可以根据实际情况选择相应的通信模块；本发明专利技术的一种处理多节点通信碰撞的方法，当有N个节点与集成网关进行通信时，由节点通信模块对节点进行分类匹配，并给分类匹配后的节点分配对应的工作时隙，使得所有节点可以按照对应的工作时隙进行通信，防止多节点与网关进行通信时产生通信碰撞问题，保证了数据的完整性。

An integrated gateway and a method for dealing with multi node communication collisions

The invention discloses an integrated gateway, which includes a microprocessor and a node communication module. The node communication module includes a long-distance communication module and a short-distance communication module, which can realize long-distance and short-distance communication. The user can select the corresponding communication module according to the actual situation; A processing multi-node communication module of the invention is provided. In the method of communication collision, when N nodes communicate with the integrated gateway, the nodes are classified and matched by the node communication module, and the corresponding working slots are allocated to the classified matched nodes, so that all nodes can communicate according to the corresponding working slots, so as to prevent the communication between multi-nodes and the gateway. The collision problem ensures the integrity of data.

【技术实现步骤摘要】
一种集成网关及处理多节点通信碰撞的方法
本专利技术涉及通信
，特别是一种集成网关及处理多节点通信碰撞的方法。
技术介绍
网关又称网间连接器、协议转换器，作为两种不同协议通信的中介，在各种智能家居控制系统中扮演着至关重要的角色，网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连，网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。目前物联网传感网络的通信技术的主要有ZigBee、LoRa、NB-IoT、WIFI、SigFox等无线网络协议，而一般的网关只具备一种协议，没有同时具备长距离通信协议和短距离通信协议，这就导致用户无法根据实际情况而选择合适的无线传感器网络系统，并且目前大部分物联网无线传感器网络的网关与多节点进行通信时存在通信碰撞问题，导致数据传输不完全。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种集成网关及处理多节点通信碰撞的方法，同时具备短距离通信协议和长距离通信协议，并且解决了网关与多个节点进行通信时的通信碰撞问题。本专利技术解决其问题所采用的技术方案是：一种集成网关，包括用于处理数据的微处理器以及用于与节点进行通信的节点通信模块，所述节点通信模块包括用于与节点进行远距离通信的远距离通信模块以及用于与节点进行近距离通信的近距离通信模块，所述微处理器分别和远距离通信模块、近距离通信模块连接，所述远距离通信模块内设置有用于对节点进行匹配归类的第一匹配模块以及为节点分配对应的工作时隙的第一分配模块，所述近距离通信模块内设置有用于对节点进行匹配归类的第二匹配模块以及为节点分配对应的工作时隙的第二分配模块，所述第一匹配模块与第一分配模块连接，所述第二匹配模块与第二分配模块连接，所述微处理器分别和第一分配模块、第二分配模块连接。进一步，所述远距离通信模块为LoRa射频模块，所述LoRa射频模块内置有SX1278芯片。与节点进行远距离通信，内置的SX1278芯片功耗低，使得成本降低，可以基本满足中小型网络需求。进一步，所述近距离通信模块为ZigBee射频模块。可以与节点进行近距离通信，特点是低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。进一步，还包括用于和智能终端进行数据交互的第一通信模块以及用于和计算机或服务器进行数据交互的第二通信模块，所述第二通信模块包括有线通信模块和无线通信模块，所述有线通信模块、无线通信模块以及第一通信模块分别与微处理器连接。与智能终端连接，可以实现现场调试，方便集成网关的参数配置、对节点进行拉距实验、查看网关接收到的节点采集数据以及现场排查故障等。进一步，所述第一通信模块为蓝牙模块。蓝牙技术较为成熟，可以迅速方便的与智能终端进行连接。进一步，所述无线通信模块为无线网卡。以无线的形式将网关的参数以及节点采集的数据传输到计算机或者后台服务器中。进一步，所述有线通信模块包括以太网有线通信模块和串口通信模块，所述以太网有线通信模块、串口通信模块分别和微处理器连接。进一步，所述串口通信模块为RS485串行接口或RS232串行接口或RS422串行接口。进一步，还包括用于为微处理器供电的电源模块，所述电源模块与微处理器连接。一种处理多节点通信碰撞的方法，包括以下步骤：A、当有N个节点与所述的集成网关进行通信时，节点通信模块对节点进行匹配归类，并给节点分配对应的工作时隙；B、节点在其被分配的工作时隙内进行数据通信。进一步，所述步骤A节点通信模块对节点进行匹配归类，并给节点分配对应的工作时隙中，由第一匹配模块或第二匹配模块对节点进行匹配归类，然后第一匹配模块将匹配信息传输到第一分配模块或第二匹配模块将匹配信息传输到第二分配模块，由第一分配模块或第二分配模块给节点分配对应的工作时隙。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用的一种集成网关，包括微处理器和节点通信模块，节点通信模块包括远距离通信模块和近距离通信模块，可以实现与不同距离的节点进行通信，用户可以根据自己的实际需求进行选择，同时远距离通信模块和近距离通信模块均可以对节点进行匹配，并为节点分配工作时隙，使节点可以在对应的工作时隙内进行通信，保证数据的完整性；本专利技术的一种处理多节点通信碰撞的方法，在多个节点与集成网关进行通信时，节点通信模块对节点进行分类匹配，并给节点分类对应的工作时隙，使得节点可以在对应的工作时隙内进行通信，解决了多节点在与网关进行通信时产生的通信碰撞问题，保证数据的完整性。附图说明下面结合附图和实例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术一种集成网关的原理图；图2是本专利技术一种处理多节点通信碰撞的方法的流程图；图3是基于时分复用方法的节点与集成网关通信的时序图。具体实施方式参照图1，本专利技术的一种集成网关，包括微处理器1、节点通信模块2、第一通信模块3、第二通信模块4以及电源模块5，其中微处理器1分别和节点通信模块2、第一通信模块3、第二通信模块4、电源模块5连接，微处理器1用于处理节点通信模块2传输的数据，并将处理后的数据通过第一通信模块3和第二通信模块4传输到计算机、后台服务器以及智能终端等设备中。为了解决传统的网关无法兼容与远距离的节点通信以及与近距离的节点通信的问题，在节点通信模块2内设置了远距离通信模块21和近距离通信模块22，远距离通信模块21和近距离通信模块22都是负责与节点的通信连接，不同的是远距离通信模块21可以与远距离的节点进行通信，而近距离通信模块22可以与近距离的节点进行通信，当用户需要与距离较远的节点进行通信时，则可以选取远距离通信模块21作为与节点进行通信的主要通信模块，同理当需要与距离较小的节点进行通信时则可以选取近距离通信模块22作为主要通信模块，从而使得用户可以根据实际情况进行相应的选择，避免用户的二次购买，从而降低成本需求。而在远距离通信模块21内设置有第一匹配模块211和第一分配模块212，在近距离通信模块22内设置有第二匹配模块221和第二分配模块222，其中第一匹配模块211和第二匹配模块221的功能一样，都是用于对节点进行匹配归类，而第一分配模块212和第二分配模块222的功能也一样，都是为节点分配对应的工作时隙，当第一匹配模块211对节点进行匹配归类后，由第一分配模块212根据匹配信息为节点分配对应的工作时隙，使得节点可以在对应的工作时隙内进行通信，同样的，当第二匹配模块221对节点进行匹配归类后，由第二分配模块222根据匹配信息为节点分配对应的工作时隙，使得节点可以在对应的工作时隙内进行通信，这样做的好处在于可以使得多个节点按照相应的工作时隙进行通信，而不至于发生通信碰撞的问题，保证数据的完整性。具体地，远距离通信模块21为LoRa射频模块，LoRa射频模块内置有SX1278芯片，可以与节点进行远距离通信，其内置的SX1278芯片功耗低，使得成本降低，可以基本满足中小型网络需求。LoRa射频模块内还设置有温度补偿型晶振器以及开关电路，SX1278芯片、温度补偿型晶振器以及开关电路均和微处理器1连接，SX1278芯片可以完成LoRa无线信号的接收和发送，而温度补偿型晶振器可以为SX1278芯片提供精确的时钟，开关电路的作用是为半全双工的SX1278芯片切换输入或输出状态。本专利技术的LoRa射频模块采用的是SX1278芯片而并不是SX1301网关芯片，SX1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成网关，其特征在于：包括用于处理数据的微处理器(1)以及用于与节点进行通信的节点通信模块(2)，所述节点通信模块(2)包括用于与节点进行远距离通信的远距离通信模块(21)以及用于与节点进行近距离通信的近距离通信模块(22)，所述微处理器(1)分别和远距离通信模块(21)、近距离通信模块(22)连接，所述远距离通信模块(21)内设置有用于对节点进行匹配归类的第一匹配模块(211)以及为节点分配对应的工作时隙的第一分配模块(212)，所述近距离通信模块(22)内设置有用于对节点进行匹配归类的第二匹配模块(221)以及为节点分配对应的工作时隙的第二分配模块(222)，所述第一匹配模块(211)与第一分配模块(212)连接，所述第二匹配模块(221)与第二分配模块(222)连接，所述微处理器(1)分别和第一分配模块(212)、第二分配模块(222)连接。

【技术特征摘要】
1.一种集成网关，其特征在于：包括用于处理数据的微处理器(1)以及用于与节点进行通信的节点通信模块(2)，所述节点通信模块(2)包括用于与节点进行远距离通信的远距离通信模块(21)以及用于与节点进行近距离通信的近距离通信模块(22)，所述微处理器(1)分别和远距离通信模块(21)、近距离通信模块(22)连接，所述远距离通信模块(21)内设置有用于对节点进行匹配归类的第一匹配模块(211)以及为节点分配对应的工作时隙的第一分配模块(212)，所述近距离通信模块(22)内设置有用于对节点进行匹配归类的第二匹配模块(221)以及为节点分配对应的工作时隙的第二分配模块(222)，所述第一匹配模块(211)与第一分配模块(212)连接，所述第二匹配模块(221)与第二分配模块(222)连接，所述微处理器(1)分别和第一分配模块(212)、第二分配模块(222)连接。2.根据权利要求1所述的一种集成网关，其特征在于：所述远距离通信模块(21)为LoRa射频模块，所述LoRa射频模块内置有SX1278芯片。3.根据权利要求1所述的一种集成网关，其特征在于：所述近距离通信模块(22)为ZigBee射频模块。4.根据权利要求1所述的一种集成网关，其特征在于：还包括用于和智能终端进行数据交互的第一通信模块(3)以及用于和计算机或服务器进行数据交互的第二通信模块(4)，所述第二通信模块(4)包括有线通信模块(41)和无线通信模块(42)，所述有线通信模块(41...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭洪舟，付豪，谢舜道，陈荣军，邵淼，朱雄泳，曾衍瀚，
申请(专利权)人：佛山市顺德区中山大学研究院，广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44