一种拥有5G通信能力的传感器节点构成的传感器网络制造技术

本发明专利技术公开了一种拥有5G通信能力的传感器节点构成的传感器网络，包括信号采集第一网络，数据沿簇传播第二网络；所述数据沿簇传播第二网络所覆盖的网络区域为圆形，将所述圆形区域等宽度划分为多个圆环和包括圆心的中心圆，每个圆环中的节点构成多个传播簇，所述传播簇中包括多个簇节点和一个簇首节点；所述信号采集第一网络包括多个采集簇，每个采集簇包括一个传感器源节点，多个传感器中间节点和一个传感器终节点；数据经过传感器中间节点传输至传感器终节点，由传感器终节点所在的传播簇将数据汇集到簇首节点，并由所述簇首节点将数据传输至数据综合处理节点。本发明专利技术具备很好的使用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种拥有5G通信能力的传感器节点构成的传感器网络
本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种拥有5G通信能力的传感器节点构成的传感器网络。
技术介绍
第五代移动通信技术是最新一代蜂窝移动通信技术，是4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。Release-15中的5G规范的第一阶段是为了适应早期的商业部署。Release-16的第二阶段将于2020年4月完成，作为IMT-2020技术的候选提交给国际电信联盟(ITU)。ITUIMT-2020规范要求速度高达20Gbit/s，可以实现宽信道带宽和大容量MIMO。5G通信具有广阔的使用前景，其相关技术还不甚成熟，因此，对于通信细节的软硬件和相关算法都需要进行研究。
技术实现思路
本专利技术提供了一种拥有5G通信能力的传感器节点构成的传感器网络。一种拥有5G通信能力的传感器节点构成的传感器网络，所述传感器网络包括：信号采集第一网络，和，数据沿簇传播第二网络，所述信号采集第一网络由多个传感器节点构成，所述数据沿簇传播第二网络由多个通信节点构成；所述通信节点基于5G通信技术进行通信；所述数据沿簇传播第二网络所覆盖的网络区域为圆形，将所述圆形区域等宽度划分为多个圆环和包括圆心的中心圆，每个圆环中的节点构成多个传播簇，所述传播簇中包括多个簇节点和一个簇首节点；所述中心圆中设置有数据综合处理节点，所述数据综合处理节点用于融合来自不同簇首节点的数据；所述信号采集第一网络包括多个采集簇，每个采集簇包括一个传感器源节点，多个传感器中间节点和一个传感器终节点；所述传感器终节点是所述传播簇的其中一个簇节点；一个簇节点只作为一个采集簇的传感器终节点；信号经由所述采集簇中的传感器源节点采集，经过传感器中间节点传输至传感器终节点，由传感器终节点所在的传播簇将数据汇集到簇首节点，并由所述簇首节点将数据传输至数据综合处理节点。优选的，所述通信节点内置有5G天线，以便于进行基于5G的数据交互。优选的，还包括：所述5G天线包括至少两个天线单元，每个天线单元均为双天线结构，所述双天线中两个天线的距离小于预设距离阈值，并且每个天线单元均不依赖任何解耦结构，并且所述天线单元隔离度高于预设的预设隔离阈值；所述5G天线中每个天线单元方向图均与磁偶极子方向图的相似度小于预设的相似度阈值，并且所述天线单元主辐射方向相互互补，极化相互正交。优选的，每个采集簇的传感器节点之间的关系可以为目标拓扑，所述目标拓扑具有下述特征：每个传感器节点在所述目标拓扑中的跳数阶段是固定的，当信号从源节点沿所述目标拓扑中的任一可行线路被传输终节点的过程中，如果经过所述传感器节点，则所述传感器节点在所述可行线路中的位置对应其跳数阶段，若跳数阶段是固定的，则说明所述传感器节点在任一可行线路中的位置都是固定的。优选的，每个采集簇的传感器节点之间的关系还可以为经过插入虚拟逻辑节点之后可以得到目标拓扑的非目标拓扑。优选的，所述第i个圆环Ci的覆盖的区域面积为Si，其中通信节点的密度为Dw，传播簇内的簇节点至其对应的簇首节点的距离为dch，相邻簇首节点见的距离为dhh，Ri为第i层圆环的最大半径，距离阈值为d0，则有：第1个圆环C1中部署的通信节点总数为N1＝[Dw*S1]；第k个圆环Ck中部署的通信节点总数为Nk＝[Dw*Sk]；当dch≤d0且dhh≤d0时，第i个圆环Ci(i∈[2,…,k-1])中部署的通信节点总数为当dch≤d0且dhh＞d0时，第i个圆环Ci(i∈[2,…,k-1])中部署的通信节点总数为其中，Hj标识第i个圆环Ci中具有的簇首数量的期望值。Eelec,EDA,εfs均是通信节点能耗参数。本专利技术提供的一种拥有5G通信能力的传感器节点构成的传感器网络，通过设定其具体的天线结构、传感器节点连接拓扑及通信策略，和通信节点部署策略提供了可行的物联网通信方案，可以极大地提升数据采集能力和数据通信能力，降低通信成本，具备很好的使用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1是本专利技术提供的一种拥有5G通信能力的传感器节点构成的传感器网络示意图；图2是本专利技术提供的所述5G天线的天线单元的具体结构示意图；图3是本专利技术提供的一种典型的目标拓扑示意图；图4是本专利技术提供的一种典型的非目标拓扑示意图；图5是专利技术提供的通过插入逻辑虚节点的方式将非目标拓扑修正为目标拓扑流程图；图6是本专利技术提供的一种带有虚拟逻辑节点的目标拓扑示意图；图7是本专利技术提供的采集簇执行通信方法流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本专利技术实施例公开了一种拥有5G通信能力的传感器节点构成的传感器网络，如图1所示，所述传感器网络包括：信号采集第一网络，和，数据沿簇传播第二网络，所述信号采集第一网络由多个传感器节点构成，所述数据沿簇传播第二网络由多个通信节点构成；所述通信节点基于5G通信技术进行通信；所述数据沿簇传播第二网络所覆盖的网络区域为圆形，将所述圆形区域等宽度划分为多个圆环和包括圆心的中心圆，每个圆环中的节点构成多个传播簇，所述传播簇中包括多个簇节点和一个簇首节点；所述中心圆中设置有数据综合处理节点，所述数据综合处理节点用于融合来自不同簇首节点的数据；所述信号采集第一网络包括多个采集簇，每个采集簇包括一个传感器源节点，多个传感器中间节点和一个传感器终节点；所述传感器终节点是所述传播簇的其中一个簇节点；一个簇节点只作为一个采集簇的传感器终节点；信号经由所述采集簇中的传感器源节点采集，经过传感器中间节点传输至传感器终节点，由传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拥有5G通信能力的传感器节点构成的传感器网络，其特征在于，所述传感器网络包括：/n信号采集第一网络，和，数据沿簇传播第二网络，所述信号采集第一网络由多个传感器节点构成，所述数据沿簇传播第二网络由多个通信节点构成；所述通信节点基于5G通信技术进行通信；/n所述数据沿簇传播第二网络所覆盖的网络区域为圆形，将所述圆形区域等宽度划分为多个圆环和包括圆心的中心圆，每个圆环中的节点构成多个传播簇，所述传播簇中包括多个簇节点和一个簇首节点；所述中心圆中设置有数据综合处理节点，所述数据综合处理节点用于融合来自不同簇首节点的数据；/n所述信号采集第一网络包括多个采集簇，每个采集簇包括一个传感器源节点，多个传感器中间节点和一个传感器终节点；所述传感器终节点是所述传播簇的其中一个簇节点；一个簇节点只作为一个采集簇的传感器终节点；信号经由所述采集簇中的传感器源节点采集，经过传感器中间节点传输至传感器终节点，由传感器终节点所在的传播簇将数据汇集到簇首节点，并由所述簇首节点将数据传输至数据综合处理节点。/n

【技术特征摘要】
1.一种拥有5G通信能力的传感器节点构成的传感器网络，其特征在于，所述传感器网络包括：
信号采集第一网络，和，数据沿簇传播第二网络，所述信号采集第一网络由多个传感器节点构成，所述数据沿簇传播第二网络由多个通信节点构成；所述通信节点基于5G通信技术进行通信；
所述数据沿簇传播第二网络所覆盖的网络区域为圆形，将所述圆形区域等宽度划分为多个圆环和包括圆心的中心圆，每个圆环中的节点构成多个传播簇，所述传播簇中包括多个簇节点和一个簇首节点；所述中心圆中设置有数据综合处理节点，所述数据综合处理节点用于融合来自不同簇首节点的数据；
所述信号采集第一网络包括多个采集簇，每个采集簇包括一个传感器源节点，多个传感器中间节点和一个传感器终节点；所述传感器终节点是所述传播簇的其中一个簇节点；一个簇节点只作为一个采集簇的传感器终节点；信号经由所述采集簇中的传感器源节点采集，经过传感器中间节点传输至传感器终节点，由传感器终节点所在的传播簇将数据汇集到簇首节点，并由所述簇首节点将数据传输至数据综合处理节点。


2.根据权利要求1所述传感器网络，其特征在于：
所述通信节点内置有5G天线，以便于进行基于5G的数据交互。


3.根据权利要求1所述的传感器网络，其特征在于，还包括：
所述5G天线包括至少两个天线单元，每个天线单元均为双天线结构，所述双天线中两个天线的距离小于预设距离阈值，并且每个天线单元均不依赖任何解耦结构，并且所述天线单元隔离度高于预设的预设隔离阈值；所述5G天线中每个天线单元方向图均与磁偶极子方向图的相似度小于预设...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杭海，
申请(专利权)人：杭州一鸣惊人网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33