一种低功耗无线传感器自组网和通信的方法技术

本发明专利技术公开一种基于低功耗无线传感器自组网的通讯方法，涉及无线传感器自组网的技术领域，该低功耗无线传感器自组网包括通讯链路，通讯链路由网关、汇聚节点和至少1个传感器构成，传感器、汇聚节点、网关工作时序有序进行，通过汇聚节点协调，在网关下行帧工作期间，进行无线静默，在网关发送完毕后，再启动和传感器的通信，保障无线信号间不相互干扰；汇聚节点对传感器的注册信息即时上报，同时根据网关的各汇聚节点下辖传感器情况以及汇聚节点与传感器之间的信号质量优劣来决定传感器是否需要重新组网，传感器在接收到汇聚节点的重新注册命令时，自行启动重新扫频注册，该方式精简传感器与汇聚节点通讯信号不佳的情况下，重新组网的过程。重新组网的过程。重新组网的过程。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗无线传感器自组网和通信的方法


[0001]本专利技术涉及无线传感器自组网的
，更具体的说是涉及一种低功耗无线传感器自组网的通信的方法。

技术介绍

[0002]无线传感器自组网是指由大量静止或移动的传感器以自组织的方式所构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，广泛应用于对物体和环境进行监测和控制的信息系统中。
[0003]现有的传感器，多数采用RS485通信协议，少数传感器采用无线通信，需在安装现场由管理系统进行事先配置，并下发到传感器，才能正常通信；配置过程繁琐，且完全靠配置人员的经验，进行节点和汇聚节点间的从属关系分配，且一旦进行分配，其从属关系很难更改；若需改变，仍需人工调整，组网效率较差；或者可以在安装阶段具备自组网功能，在使用过程中，无法重新自组网；无线信号存在多径效应和电磁干扰等因素，和安装使用环境相关性较强，并非直线距离近的节点和汇聚节点的通信信号质量最好，二者的管理关系需要动态调整，才能满足高可靠无线通信的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述技术问题提供一种基于低功耗无线传感器自组网的通讯方法。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：一种基于低功耗无线传感器自组网的通讯方法，所述低功耗无线传感器自组网包括通讯链路，所述的通讯链路由网关、汇聚节点和至少1个传感器构成，包括如下步骤：一种基于低功耗无线传感器自组网的通讯方法，所述低功耗无线传感器自组网包括通讯链路，所述的通讯链路由网关、汇聚节点和传感器构成，其特征在于，包括如下步骤：S1：接入节点和汇聚节点北向采用同一个物理信道通信，汇聚节点南向和终端采用另一个物理信道通信；物理信道的载波通信频率、带宽、扩频因子、发射功率通过无线通信进行配置，其中，接入节点分为主节点和子节点，主节点为网关，子节点为汇聚节点，终端为传感器；S2：通信周期分为若干帧，每帧又分若干下行通信帧和上行通信帧；下行通信帧和上行通信帧在时间域内按通信的功能分为广播信道、下行控制信道、多播信道、下行共享信道、上行随机竞争信道和上行共享信道，每个信道均为时隙信道，且占用1个或多个时隙S3：每帧的第一个下行帧为广播信道，接入节点通过广播信道向预定下级节点发布帧序号、周期长度、广播周期、时隙长度、上行帧时隙数、下行帧时隙数和当前帧剩余时间资源信息；S4：预定下级节点接收到广播帧后，截取帧序号、周期长度、广播周期、时隙长度、上行帧时隙数、下行帧时隙数和当前帧剩余时间资源信息并计算的出上行竞争信道开始时
间，向上级接点发送注册请求；S5：上级接点收到注册请求后，按照预设的上报顺序向所有预定下级点分配上报时间片，完成下级节点注册；S6：下级节点在所述上报时间片向上级节点发送数据。
[0006]具体的，通信网络以主节点广播信道为基准时间，下级节点时间自动对齐；当传感器作为子节点时，连接的主节点为汇聚节点或网关；当汇集节点作为子节点时，连接的主节点为网关。
[0007]具体的，相邻的上报时间片之间有时间冗余，且冗余时间可以调整。
[0008]优选的，传感器在预定的时间冗余后按配置顺序上报，上报顺序跟传感器地址与汇集节点地址相互匹配。
[0009]优选的，所述的传感器、汇聚节点、网关之间的数据传输采用以下两种传输方式之一；Y1:采用串行时序进行传输，该模式下，在网关下行帧工作期间，汇聚节点、传感器进行无线静默，在网关发送完毕后，再启动汇聚节点和传感器之间的通信；Y2: 采用并行时序传输，该模式下，在网关下行帧工作期间，汇聚节点南向通信和数据传输同时进行，且分别通过不同载波频率的物理信道进行传输；具体的，在传感器、汇聚节点、网关之间对通信距离无要求时，采用并行通信，在网关下行帧工作期间，汇聚节点和传感器之间采用并行通信。
[0010]优选的，在通信周期内，传感器在当前帧通信失败时，传感器在该通信周期的空闲时段进行竞争上报。
[0011]优选的，在所述传感器组网后，所述汇聚节点根据所接收到的传感器的信息质量来控制该传感器是否需要重新组网。
[0012]具体的，当传感器监听的广播帧信号较弱或网关下发该传感器为其黑名单，该传感器重新扫频注册。
[0013]具体的，当传感器监听的广播帧信号好和/或该传感器离汇聚节点近，该传感器采用高波特率进行通信。
[0014]具体的，当所述传感器扫频信号差，则重新按低空中波特率重新扫频，在接收到汇聚节点信号后注册。
[0015]优选的，每个汇聚节点预留网络配置管理时间。
[0016]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、传感器、汇聚节点、网关工作时序有序进行，通过汇聚节点协调，在网关下行帧工作期间，进行无线静默，在网关发送完毕后，再启动和传感器的通信，保障无线信号间不相互干扰。
[0017]2、传感器在竞争时段进行注册请求，增加注册成功率。
[0018]3、汇聚节点对传感器的注册信息即时上报，同时根据网关的各汇聚节点下辖传感器情况以及汇聚节点与传感器之间的信号质量优劣来决定传感器是否需要重新组网，传感器在接收到汇聚节点的重新注册命令时，自行启动重新扫频注册，该方式精简传感器与汇聚节点通讯信号不佳的情况下，重新组网的过程。
附图说明
[0019]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。
[0020]图1为本专利技术中传感器的注册流程图；图2为本专利技术中不同传感器的上报时序流程图；图3为本专利技术中数据补抄的时序流程图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0022]实施例1：如图1所示，一种基于低功耗无线传感器自组网的通讯方法，所述低功耗无线传感器自组网包括通讯链路，所述的通讯链路由网关、汇聚节点和至少1个传感器构成，包括如下步骤：S1：接入节点和汇聚节点北向采用同一个物理信道通信，汇聚节点南向和终端采用另一个物理信道通信；物理信道的载波通信频率、带宽、扩频因子、发射功率通过无线通信进行配置，其中，接入节点分为主节点和子节点，主节点为网关，子节点为汇聚节点，终端为传感器，传感器可以是多个不同类型的传感器；S2：通信周期分为若干帧，每帧又分若干下行通信帧和上行通信帧；下行通信帧和上行通信帧在时间域内按通信的功能分为广播信道、下行控制信道、多播信道、下行共享信道、上行随机竞争信道和上行共享信道，每个信道均为时隙信道，且占用1个或多个时隙；S3：每帧的第一个下行帧为广播信道，接入节点通过广播信道向预定下级节点发布帧序号、周期长度、广播周期、时隙长度、上行帧时隙数、下行帧时隙数和当前帧剩余时间资源信息；S4：预定下级节点接收到广播帧后，截取帧序号、周期长度、广播周期、时隙长度、上行帧时隙数、下行帧时隙数和当前帧剩余时间资源信息并计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于低功耗无线传感器自组网的通讯方法，所述低功耗无线传感器自组网包括通讯链路，所述的通讯链路由网关、汇聚节点和至少1个传感器构成，其特征在于，包括如下步骤：S1：接入节点和汇聚节点北向采用同一个物理信道通信，汇聚节点南向和终端采用另一个物理信道通信；物理信道的载波通信频率、带宽、扩频因子、发射功率通过无线通信进行配置，其中，接入节点分为主节点和子节点，主节点为网关，子节点为汇聚节点，终端为传感器；S2：通信周期分为若干帧，每帧又分若干下行通信帧和上行通信帧；下行通信帧和上行通信帧在时间域内按通信的功能分为广播信道、下行控制信道、多播信道、下行共享信道、上行随机竞争信道和上行共享信道，每个信道均为时隙信道，且占用1个或多个时隙；S3：每帧的第一个下行帧为广播信道，接入节点通过广播信道向预定下级节点发布帧序号、周期长度、广播周期、时隙长度、上行帧时隙数、下行帧时隙数和当前帧剩余时间资源信息；S4：预定下级节点接收到广播帧后，截取帧序号、周期长度、广播周期、时隙长度、上行帧时隙数、下行帧时隙数和当前帧剩余时间资源信息并计算的出上行竞争信道开始时间，向上级接点发送注册请求；S5：上级接点收到注册请求后，按照预设的上报顺序向所有预定下级点分配上报时间片，完成下级节点注册；S6：下级节点在所述上报时间片向上级节点发送数据。2.根据权利要求1所述的一种低功耗无线传感器的通信方法，其特征在于，通信网络以主节点广播信道为基准时间，下级节点时间自动对齐；当传感器作为子节点时，连接的主节点为汇聚节点或网关；当汇集节点作为子节点时，连接的主节点为网关。3.根据权利要求2所述的一种低功耗无线传感器的通信方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新权，税少洪，吴红，刘云波，
申请(专利权)人：四川菁能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：