一种城域蜂窝物联网无线节点的信道竞争控制方法与系统技术方案

本申请公开了一种城域蜂窝物联网无线节点的信道竞争控制方法及系统。所述控制方法包括：无线节点根据预定原则进行信道选择；当信道选择首次发生信道竞争时，发生信道竞争的多个所述无线节点各自退避固定时长，每一所述无线节点的所述固定时长与该无线节点的竞争优先级负相关；退避完成后无线节点再次进行信道连接；当信道连接再次发生信道竞争时，再次发生信道竞争的多个所述无线节点在各自的预设时间段内退避随机时长；退避完成后无线节点再次进行信道连接。本申请还公开了一种城域蜂窝物联网无线节点的信道竞争控制系统、无线节点以及窄带通信系统。本申请能有效避免无线节点过多次的竞争同一信道，提高基站与无线节点之间的通讯效率。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及窄带通信网络，尤其涉及一种城域蜂窝物联网无线节点的信道竞争控制方法与系统。
技术介绍
物联网是一种窄带通信网络，其通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮，如何远距离、低延迟、低功耗地实现实时采集、连接、监控、互动是物联网领域的当前关键难题之一。物联网规模越来越大，节点的移动性需求也越来越凸显，建立城域范围的网联网势在必行。蜂窝组网技术是城域物联网的比较理性，也切实可行的组网方法。城域物联网基站通过无线信号与蜂窝内的节点进行通信。每一个基站配备了多个基站收发模块，可以同时与多个节点并行通信。每一个基站收发模块分配一个上行信道和下行信道，节点选择指定的信道与基站模块进行通信。基站收发模块在同一时刻只能与一个无线节点通信。城域物联网的节点数量庞大，远大于基站收发模块，信道竞争几乎不可避免。传统蜂窝网络利用复杂的信令来执行信道的申请、分配和释放，而物联网本身基于窄带宽的通信方法，并且物联网节点的通信特点往往是少数据量、长周期的非连接性通信需求。物联网的特征决定了节点与网络基站的通信是基于低功耗、低带宽通信。无法像宽带蜂窝网络一样通过复杂的网络信令来通过分配来解决信道竞争。因此城域物联网采用的蜂窝网络不能直接借用传统蜂窝网络的协议来实现信道的分配，而是采用节点自主选择信道与基站进行通信。由于城域物联网的节点数量一般比较大，信道竞争几乎是不可避免的，而在发生了信道竞争的情况下，如何有效的防止再次冲突目前还没有完善的方案。
技术实现思路
本申请提供了一种城域蜂窝物联网无线节点的信道竞争控制方法与系统。根据一个方面，本申请提供的城域蜂窝物联网无线节点的信道竞争控制方法，包括：无线节点根据预定原则进行信道选择；当信道选择首次发生信道竞争时，发生信道竞争的多个所述无线节点各自退避固定时长，每一所述无线节点的所述固定时长与该无线节点的竞争优先级负相关；退避完成后无线节点再次进行信道连接；当信道连接再次发生信道竞争时，再次发生信道竞争的多个所述无线节点在各自的预设时间段内退避随机时长；退避完成后无线节点再次进行信道连接。在一种实施例中，无线节点根据预定原则进行信道选择包括：无线节点根据信道的忙闲状态、占空比、以及通信质量进行信道选择。在一种实施例中，所述无线节点通过收听来自基站广播模块的广播信息而获知所述信道的忙闲状态、占空比、以及通信质量。在一种实施例中，信道竞争设置有最大次数，当所述无线节点在竞争所述最大次数后仍不能完成信道连接，则重新进行信道选择。在一种实施例中，所述预设时间段与所述无线节点的信道竞争次数相关。在一种实施例中，所述预设时间段与所述无线节点的优先级相关。根据第二方面，本申请提供的城域蜂窝物联网无线节点的信道竞争控制系统，包括：信道选择单元：用于根据预定原则为无线节点进行信道选择；信道竞争控制单元：用于当信道选择首次发生信道竞争时，控制发生信道竞争的多个所述无线节点各自退避固定时长，每一所述无线节点的所述固定时长与该无线节点的竞争优先级负相关；退避完成后控制无线节点再次进行信道连接；以及当信道连接再次发生信道竞争时，控制再次发生信道竞争的多个所述无线节点在各自的预设时间段内退避随机时长；退避完成后控制无线节点再次进行信道连接。在一种实施例中，所述预设时间段与所述无线节点的信道竞争次数或优先级相关。根据第三方面，本申请提供的城域蜂窝物联网的具有信道竞争控制功能的无线节点，包括：信道选择单元：用于根据预定原则进行信道选择；信道竞争控制单元：用于当信道选择首次发生信道竞争时，控制所述无线节点退避固定时长，所述固定时长与该无线节点的竞争优先级负相关；退避完成后控制无线节点再次进行信道连接；以及当信道连接再次发生信道竞争时，控制无线节点在预设时间段内退避随机时长；退避完成后控制无线节点再次进行信道连接。根据第四方面，本申请提供了一种具有信道竞争控制功能的窄带通信系统，包括基站控制器、基站广播模块、多个基站收发模块和多个无线节点；所述基站广播模块用于广播基站收发模块对应的信道状态；所述多个无线节点用于收听基站广播模块的广播信息，根据广播信息中得知的信道状态，选择一基站收发模块对应的信道向基站控制器进行网络请求；所述基站控制器用于根据一无线节点的所述网络请求，从该无线节点选择的所述信道向该无线节点进行回应；其中当信道选择首次发生信道竞争时，发生信道竞争的多个所述无线节点各自退避固定时长，每一所述无线节点的所述固定时长与该无线节点的竞争优先级负相关；退避完成后无线节点再次进行信道连接；当信道连接再次发生信道竞争时，再次发生信道竞争的多个所述无线节点在各自的预设时间段内退避随机时长；退避完成后无线节点再次进行信道连接。本申请的有益效果在于：能有效避免无线节点过多次的竞争同一信道，提高基站与无线节点之间的通讯效率。附图说明图1为本申请一种实施例的窄带通信系统的网络结构图；图2为本申请一种实施例的无线节点的信道竞争控制方法的总体流程图；图3示出了本申请一种实施例的具有信道竞争控制功能的无线节点的内部结构及其网络连接；图4为本申请一种实施例的无线节点的信道竞争控制方法的具体流程图。具体实施例下面通过具体实施例结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参照图1，本申请一种实施例的窄带通信系统，其网络结构包括三个部分：基站控制器(服务器)100、基站模组200，其包括广播模块201和收发模块202，以及无线节点300。每一个网络通常由一台基站控制器100、数个基站收发模块(1～n)202和若干无线节点(1～N)300组成。其中，n和N分别代表基站收发模块和无线节点的数量，通常n<<N。一台基站控制器100可以同时管理多个基站。因此，基站模组200可以是一个逻辑分组，并不代表实际的物理分组。图1仅示意性地表示从逻辑上，基站模组200一般可以由一个广播模块201和n个收发模块202组成。每一个基站收发模块202负责接收/发送信道信号，但通常只能接收/发送特定信道中的信号。一般的，每一个基站收发模块对应一个信道。广播模块201运行于单一发送模式，不断(或周期性)地发送各个基站收发模块202的信道状态，例如，每一基站收发模块202对应的信道处于忙碌状态还是空闲状态。一个无线节点300只能连接一个网络，其默认可以接收该网络的基站广播模块201发送的广播信息。而后，无线节点300根据广播信息中各个收发模块202的忙闲状态，选择其通信的基站收发模块202进行配对。选中配对的收发模块202后，无线节点300即可以采用该收发模块202对应的信道向其发送网络请求。服务器100在收到从基站收发模块202转发来的无线节点300的网络请求后，通过同一个基站收发模块202进行回应。尽管无线节点300可以通过收听基站广播模块201的广播信息而得知各个基站收发模块202的忙闲状态、占空比、以及通信质量等参数，由此进行信道选择。但是由于物联网中无线节点300的数量庞大，其数量将远大于基站收发模块202的数量，即使有很优秀的信道选择算法也会出现多个无线节点300选择同一个基站收发模块202，导致信息交换失败。参照图2，本申请一实施例提供的窄带通信网络，例如城本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城域蜂窝物联网无线节点的信道竞争控制方法，其特征在于，包括：无线节点根据预定原则进行信道选择；当信道选择首次发生信道竞争时，发生信道竞争的多个所述无线节点各自退避固定时长，每一所述无线节点的所述固定时长与该无线节点的竞争优先级负相关；退避完成后无线节点再次进行信道连接；当信道连接再次发生信道竞争时，再次发生信道竞争的多个所述无线节点在各自的预设时间段内退避随机时长；退避完成后无线节点再次进行信道连接。

【技术特征摘要】
1.一种城域蜂窝物联网无线节点的信道竞争控制方法，其特征在于，包括：无线节点根据预定原则进行信道选择；当信道选择首次发生信道竞争时，发生信道竞争的多个所述无线节点各自退避固定时长，每一所述无线节点的所述固定时长与该无线节点的竞争优先级负相关；退避完成后无线节点再次进行信道连接；当信道连接再次发生信道竞争时，再次发生信道竞争的多个所述无线节点在各自的预设时间段内退避随机时长；退避完成后无线节点再次进行信道连接。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：无线节点根据预定原则进行信道选择包括：无线节点根据信道的忙闲状态、占空比、以及通信质量进行信道选择。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无线节点通过收听来自基站广播模块的广播信息而获知所述信道的忙闲状态、占空比、以及通信质量。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：信道竞争设置有最大次数，当所述无线节点在竞争所述最大次数后仍不能完成信道连接，则重新进行信道选择。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述预设时间段与所述无线节点的信道竞争次数相关。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述预设时间段与所述无线节点的优先级相关。7.一种城域蜂窝物联网无线节点的信道竞争控制系统，其特征在于，包括：信道选择单元：用于根据预定原则为无线节点进行信道选择；信道竞争控制单元：用于当信道选择首次发生信道竞争时，控制发生信道竞争的多个所述无线节点各自退避固定时长，每一所述无线节点的所述固定时长与该无线节点的竞争优先级负相关；退避完成后控制无线节点再次进行信道连接；以及当信道连接再...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伯星，曾敬武，何春舅，王新安，雍珊珊，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44