一种无线网络设备小信号扩散组网方法技术

本发明专利技术公开了一种无线网络设备小信号扩散组网方法，该方法中的设备节点在进行无线通讯组网时采用自探测的方式来计算确定无线信号发射功率，自探测的整体步骤为：变功率信号探测、探测数据交换、探测数据分组、探测数据排序、发射功率确认、组网信息转发表确认、循环扩散组网。本发明专利技术以无线网络的网关设备为起始节点，采用无线小信号发射功率进行扩散组网，可以发射变功率探测帧由大到小、由远到近和由小到大、由近到远的进行无线通讯距离探测，将无线空域内的所有设备链接到以网关设备为起始点的无线网络中，在保证无线网络设备能够可靠组网通讯和信息转发的前提下，选取最小的无线发射功率，保证设备无线信号覆盖范围最小化。

A small signal diffusion networking method for wireless network devices

The invention discloses a small signal diffusion networking method for wireless network equipment. In this method, the device nodes use the self detection method to determine the radio signal transmitting power in the wireless communication network. The overall step of self detection is the detection of variable power signal, the exchange of detection data, the detection data grouping, and the detection. Data sorting, transmitting power confirmation, network information forwarding table confirmation, and cyclic diffusion network. The invention takes the gateway device of the wireless network as the starting node, and uses the wireless small signal transmitting power to spread the network. It can transmit the variable power detection frame to detect the wireless communication distance from the large to the small, from the far to the near to the large and from the near to the far, and link all the devices in the wireless airspace to the gateway device. In the beginning of the wireless network, the minimum wireless transmission power is selected to ensure that the wireless signal coverage of the equipment is minimized, under the premise of ensuring the reliable network communication and information forwarding.

【技术实现步骤摘要】
一种无线网络设备小信号扩散组网方法
本专利技术涉及一种方法，尤其涉及一种无线网络设备小信号扩散组网方法，属于物联网

技术介绍
当前物联网领域，采用了各种各样的无线网络通讯技术进行物与物、物与人的通讯及信息交互。为了能够实现更多无线网络设备间的通讯，人们通常采用大功率的无线发射设备进行大范围空间的无线信号覆盖，从而保证大范围空间内每个无线网络设备都能够和无线管理中心设备进行通讯。但是从无线电频率资源分配角度上讲，大范围空间的无线覆盖，会造成大量频率空域资源的浪费，导致在大范围空间内，两个无线设备在某频点进行无线通讯时，其它无线设备都不能在该频点进行无线通讯，而需要选择另外的频点进行通讯，从而造成大范围空间内多点设备通讯效率的低下，频率资源的利用效率高。因此，在实际使用过程中，大功率的无线发射设备会受到国家无线电管理委员会的管制，避免大功率无线发射设备对其它国家重要的无线通讯设备造成无线电干扰从而影响人们的生活和生产安全；同时大功率的无线发射设备所发出的无线信号辐射对人体的伤害也比较大，时间久了会威胁到人们的身体健康。目前已有厂家采用手动配置的方式进行无线网络设备的组网，然后通过手动配置无线网络设备发射功率来实现无线网络设备组网的小信号覆盖，但是在数量众多的物联网领域，每个无线网络设备的组网方式和发射功率都需要配置，其组网工作量将非常大，一旦遇到网络设备移动、出现故障、新增设备等情况时，又需要对每个设备进行一次配置，无线网络的适应性非常低下。
技术实现思路
为了解决上述技术所存在的不足之处，本专利技术提供了一种无线网络设备小信号扩散组网方法。为了解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种无线网络设备小信号扩散组网方法，其步骤如下：步骤S1、将所有参与无线组网通讯的无线网络设备命名为设备节点；将需要进行无线发射功率计算的设备节点命名为主动设备；将有可能和该主动设备进行无线组网的设备节点命名为被动设备；步骤S2、采用自探测的方式使设备节点进行无线通讯组网；在无线通讯组网中，将最先发起无线功率计算自探测的主动设备命名为网关主动设备；从该网关主动设备开始，向其它设备节点方向进行设备发射功率的计算自探测和小信号扩散无线组网；网关主动设备完成自探测后，将距离网关主动设备最近的设备做为主动设备进行自探测，如此循环直到扩散到整个无线通讯网络的所有设备；所述自探测的整体步骤如下：步骤S21、变功率信号探测：采用由大到小和由小到大的发射功率发送功率探测帧，由被动设备接收该功率探测帧，记录接收到的信号强度RSSI值并记录信号强度条目；步骤S22、探测数据交换：将被动设备记录的信号强度条目通过无线信号传给给主动设备并进行存储；步骤S23、探测数据分组：主动设备将交换获得的信号强度条目存储后，根据信号强度条目中的发射功率进行信号强度条目分组，将相同的发射功率分为一组；该步骤用于对获取到的多个被动设备的信号强度条目根据相同的发射功率进行分组，完成了在一个发射功率条件下，有多个被动设备被无线覆盖；步骤S24、探测数据排序：将分组后的数据根据信号强度条目中的接收信号强度平均值、接收信号最小值，从大到小进行信号强度条目排序；该步骤完成了被动设备的距离识别；步骤S25、发射功率确认：根据无线网络设备实际无线组网的需求，确定主动设备的无线信号最少需要覆盖多少个被动设备来最终确认无线网络设备的发射功率；该步骤完成了无线小信号发射功率的确认；步骤S26、组网信息转发表确认：根据探测数据排序结果按照识别的距离顺序排列被动设备进行无线网络组网的信息转发表；该步骤用于无线网络设备进行数据信息转发时能够根据传输指令的优先级选择远距离设备传输还是近距离设备传输；步骤S27、循环扩散组网：重复步骤S21～S26，通过循环重复扩散的方式进行设备的发射功率确认和小信号扩散组网；直到扩散到无线网络中的所有设备。步骤S21的变功率信号探测过程中，变功率按照由大到小的发射功率发送功率探测帧，即变功率按照每次发射功率降低3dbm即功率减半进行变功率探测；采用该变功率方式能有效覆盖所有变功率和尽可能多的被动设备，其信号探测精度最高；该方式用于首次组网时变功能探测。步骤S21的变功率信号探测过程中，变功率按照从小到大的发射功率发送功率探测帧，即变功率按照每次发射功率增加3dbm即功率增加一倍进行变功率探测；采用该变功率方式能以最快速的速度达到预定的小功率信号值，其信号探测速度最快；该方式用于已经组网后已经确定了一个小信号发射功率的情况下进行重复变功率探测。步骤S21的变功率信号探测过程中，主动设备发送的探测帧数量N和每次变功率探测时功率降低/功率增加PWR_STEP的取值可以根据设备的探测时间和探测精度确定，在需要高探测精度和固定无线设备的场合，将N取值偏大，PWR_STEP取值偏小；在需要较短时间完成探测和移动无线设备的场合，将N取值偏小，PWR_STEP取值偏大。为了降低无线信号的干扰，无线空域内的所有设备，只要在接收到一帧功率探测帧后，全部暂停当前的无线通讯任务，进入静默接收模式，静默时间为3秒钟，3秒钟后没有再收到任何一个功率探测帧后，才允许继续开启暂停了的无线通讯任务；该机制能够优先保证功率探测帧的无线信号传输，减少无线信号小范围覆盖自探测的干扰，提高自探测精度。步骤S21中的信号强度条目分为存储型信号强度条目和传输型信号强度条目；存储型信号强度条目用于记录主动设备向被动设备发送的无线信号的信号强度，包含发射功率、接收信号强度平均值、接收信号强度最小值、接收丢帧数量、接收设备五个部分；发射功率为主动设备发送信息时的无线信号的发射功率，接收信号平均值为被动设备接收到的主动设备无线信号的信号强度平均值，接收信号强度最小值为被动设备接收到的主动设备无线信号的信号强度最小值，接收丢帧数量R为被动设备丢失了多少个主动设备的数据，接收设备为被动设备的ID序号；传输型信号强度条目是为了提高无线传输效率而设计的，它和标准信号强度条目相比省略掉了接收设备，主要用于信号强度数据在主动设备和被动设备间的快速传输，提高无线传输效率。信号强度条目在数据交换和传输中的通讯帧包括功率探测帧、探测数据请求帧、探测数据传输帧；功率探测帧用于主动设备进行无线发射功率的探测，包含帧头、帧类别、发送帧总数、发送帧序号、探测帧发射功率、探测帧主动设备ID、CRC校验；探测数据请求帧用于主动设备向被动设备请求信号强度条目，包含帧头、帧类别、请求帧序号、请求设备ID、主动设备ID、被动设备ID、CRC校验；探测数据传输帧用于被动设备向主动设备传输型信号强度条目，包含帧头、帧类别、信号强度总数、当前帧信号强度条目数、信号强度条目序号、条目1～n、请求帧主动设备ID、应答帧被动设备ID、CRC校验；为了节约帧空间，提高无线传输效率，探测数据传输帧中的信号强度条目采用传输型信号强度条目进行传输。主动设备和被动设备是在单次信号探测的过程中进行命名的，对于每个设备节点进行无线信号发射功率自探测过程中，有且只有一个主动设备，而被动设备为任意多个；在整个无线网络中，从网关设备开始进行自探测，后续将距离网关主动设备最近的被动设备做为主动设备进行自探测，该网络为一种具有主从关系的无线通讯网络。本专利技术以无线网络的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线网络设备小信号扩散组网方法，其特征在于：所述方法的步骤如下：步骤S1、将所有参与无线组网通讯的无线网络设备命名为设备节点；将需要进行无线发射功率计算的设备节点命名为主动设备；将有可能和该主动设备进行无线组网的设备节点命名为被动设备；步骤S2、采用自探测的方式使设备节点进行无线通讯组网；在无线通讯组网中，将最先发起无线功率计算自探测的主动设备命名为网关主动设备；从该网关主动设备开始，向其它设备节点方向进行设备发射功率的计算自探测和小信号扩散无线组网；网关主动设备完成自探测后，将距离网关主动设备最近的设备做为主动设备进行自探测，如此循环直到扩散到整个无线通讯网络的所有设备；所述自探测的整体步骤如下：步骤S21、变功率信号探测：采用由大到小和由小到大的发射功率发送功率探测帧，由被动设备接收该功率探测帧，记录接收到的信号强度RSSI值并记录信号强度条目；步骤S22、探测数据交换：将被动设备记录的信号强度条目通过无线信号传给给主动设备并进行存储；步骤S23、探测数据分组：主动设备将交换获得的信号强度条目存储后，根据信号强度条目中的发射功率进行信号强度条目分组，将相同的发射功率分为一组；该步骤用于对获取到的多个被动设备的信号强度条目根据相同的发射功率进行分组，完成了在一个发射功率条件下，有多个被动设备被无线覆盖；步骤S24、探测数据排序：将分组后的数据根据信号强度条目中的接收信号强度平均值、接收信号最小值，从大到小进行信号强度条目排序；该步骤完成了被动设备的距离识别；步骤S25、发射功率确认：根据无线网络设备实际无线组网的需求，确定主动设备的无线信号最少需要覆盖多少个被动设备来最终确认无线网络设备的发射功率；该步骤完成了无线小信号发射功率的确认；步骤S26、组网信息转发表确认：根据探测数据排序结果按照识别的距离顺序排列被动设备进行无线网络组网的信息转发表；该步骤用于无线网络设备进行数据信息转发时能够根据传输指令的优先级选择远距离设备传输还是近距离设备传输；步骤S27、循环扩散组网：重复步骤S21～S26，通过循环重复扩散的方式进行设备的发射功率确认和小信号扩散组网；直到扩散到无线网络中的所有设备。...

【技术特征摘要】
1.一种无线网络设备小信号扩散组网方法，其特征在于：所述方法的步骤如下：步骤S1、将所有参与无线组网通讯的无线网络设备命名为设备节点；将需要进行无线发射功率计算的设备节点命名为主动设备；将有可能和该主动设备进行无线组网的设备节点命名为被动设备；步骤S2、采用自探测的方式使设备节点进行无线通讯组网；在无线通讯组网中，将最先发起无线功率计算自探测的主动设备命名为网关主动设备；从该网关主动设备开始，向其它设备节点方向进行设备发射功率的计算自探测和小信号扩散无线组网；网关主动设备完成自探测后，将距离网关主动设备最近的设备做为主动设备进行自探测，如此循环直到扩散到整个无线通讯网络的所有设备；所述自探测的整体步骤如下：步骤S21、变功率信号探测：采用由大到小和由小到大的发射功率发送功率探测帧，由被动设备接收该功率探测帧，记录接收到的信号强度RSSI值并记录信号强度条目；步骤S22、探测数据交换：将被动设备记录的信号强度条目通过无线信号传给给主动设备并进行存储；步骤S23、探测数据分组：主动设备将交换获得的信号强度条目存储后，根据信号强度条目中的发射功率进行信号强度条目分组，将相同的发射功率分为一组；该步骤用于对获取到的多个被动设备的信号强度条目根据相同的发射功率进行分组，完成了在一个发射功率条件下，有多个被动设备被无线覆盖；步骤S24、探测数据排序：将分组后的数据根据信号强度条目中的接收信号强度平均值、接收信号最小值，从大到小进行信号强度条目排序；该步骤完成了被动设备的距离识别；步骤S25、发射功率确认：根据无线网络设备实际无线组网的需求，确定主动设备的无线信号最少需要覆盖多少个被动设备来最终确认无线网络设备的发射功率；该步骤完成了无线小信号发射功率的确认；步骤S26、组网信息转发表确认：根据探测数据排序结果按照识别的距离顺序排列被动设备进行无线网络组网的信息转发表；该步骤用于无线网络设备进行数据信息转发时能够根据传输指令的优先级选择远距离设备传输还是近距离设备传输；步骤S27、循环扩散组网：重复步骤S21～S26，通过循环重复扩散的方式进行设备的发射功率确认和小信号扩散组网；直到扩散到无线网络中的所有设备。2.根据权利要求1所述的无线网络设备信号小范围覆盖方法，其特征在于：所述步骤S21的变功率信号探测过程中，变功率按照由大到小的发射功率发送功率探测帧，即变功率按照每次发射功率降低3dbm即功率减半进行变功率探测；采用该变功率方式能有效覆盖所有变功率和尽可能多的被动设备，其信号探测精度最高；该方式用于首次组网时变功能探测。3.根据权利要求1所述的无线网络设备信号小范围覆盖方法，其特征在于：所述步骤S21的变功率信号探测过程中，变功率按照从小到大的发射功率发送功率探测帧，即变功率按照每次发射功率增加3dbm即功率增加一倍进行变功率探测；采用该变功率方式能以最快速的速度达到预定的小功率信号值，其信号探测速度最快；该方式用于已经组网后已经确定了一个小信号发射功率的情况下进行重复变功率探测。4.根据权利要求2或3所述的无线网络设备信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁昊，齐芸芸，
申请(专利权)人：武汉微智创大科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42