一种基于ZigBee优先的分级抗干扰方法技术

本发明专利技术公开了一种基于ZigBee优先的分级抗干扰方法。该方法在物联网网关上搭载了WiFi模块和ZigBee模块，将WiFi的无线接入点部署成三信道的蜂窝网通信模型，实时监测WiFi的通信指标并计算干扰度。通过心跳包的包接受率PRR和包错误率PER相结合的方式进行信道状态评估，判断ZigBee传输是否出现干扰。使用分级抗干扰的信道跳变算法减小或消除干扰，干扰刚发生时在WiFi信道间隙中选取ZigBee信道，在干扰仍未解决时利用外层WiFi信道扩大选取范围，在干扰最严重时调整自身WiFi的信道用于选择ZigBee的最佳传输信道。本发明专利技术解决了2.4GHz频段ZigBee和WiFi相互干扰的问题。段ZigBee和WiFi相互干扰的问题。段ZigBee和WiFi相互干扰的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZigBee优先的分级抗干扰方法


[0001]本专利技术属于物联网无线通信
，尤其涉及一种基于ZigBee优先的分级抗干扰方法。

技术介绍

[0002]生活中处处可见网关，比如家用路由器即是PC和手机的网关，为用户连接局域网和广域网提供了便利。随着物联网的快速发展，物联网网关作为连接WSN(Wireless Sensor Networks)和传统通信网络的桥梁，具有越来越重要的研究与应用价值。机场中存在多种类型通信协议的设备，因为单独管理的成本较高，所以往往会设计一个能够兼容多种通信协议的物联网网关。在设计物联网网关时必须要考虑到相同频段的无线干扰问题，如在2.4GHz频段工作的ZigBee和WiFi无线通信协议。
[0003]ZigBee技术具有低功耗、低成本以及易部署等优点，被广泛应用在智能测控领域。而WiFi是可以将个人电脑、移动终端等以无线方式相连的技术，提供便携的入网能力。在机场中广泛分布着ZigBee和WiFi信号，ZigBee对于WiFi来说相当于窄带的噪声源，且本身功率较低，所以不容易对WiFi造成干扰。WiFi共划分14个信道，通常在1、6，11三个互不重叠的信道进行数据传输，理论上将ZigBee的信道设置成不与WiFi信道重叠可以避免WiFi信号的干扰。但实际上在人流量密集的机场环境中，除了机场本身覆盖的WiFi信号，旅客携带的一些设备也会产生WiFi热点，这使得信道情况变得更加复杂，容易对ZigBee信号产生同频和邻频干扰。
[0004]另一种常见的2.4GHz设备Bluetooth，因为本身跳频技术的优势，和WiFi、ZigBee之间的干扰基本可以忽略，所以研究一种ZigBee和WiFi之间的干扰解决方法是必要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种基于ZigBee优先的分级抗干扰方法,辅以信道状态评估方法和信道跳变算法，在保证ZigBee的传输质量的同时充分发挥WiFi的传输能力，提高机场ZigBee和WiFi共存环境下物联网网关进行ZigBee数据传输的鲁棒性，以解决ZigBee和WiFi之间干扰的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
[0007]一种基于ZigBee优先的分级抗干扰方法，所述方法中物联网网关搭载WiFi模块和ZigBee协调器模块，WiFi模块作为接入移动设备的无线接入点(Access Point，AP)，ZigBee是一种低速短距离的无线通信技术，ZigBee协调器模块作为测控终端采集信息的汇聚节点；所述方法包括以下步骤：
[0008]步骤1、物联网网关上电初始化，设置物联网网关WiFi模块的信道并启动WiFi模块热点，提供手持终端接入功能，监测物联网网关的带宽使用率，监测周围其他WiFi无线接入点设备信息，监测物联网网关所处2.4GHz频段的干扰度；
[0009]步骤2、进行频段干扰度计算以生成ZigBee协调器模块的优先信道列表，选择最干
扰度最小的信道作为ZigBee协调器模块工作信道，运行测控终端信息采集程序；
[0010]步骤3、测控终端定时向网关发送心跳包，ZigBee协调器模块进行信道状态评估，当判断网络出现干扰时使用分级抗干扰的信道跳变算法再次计算频段干扰度以生成优先信道列表，然后依据优先信道列表进行分级抗干扰信道跳变，跳变的信道根据干扰度从小到大在优先信道列表中依次选取。
[0011]进一步的，步骤1中，将机场所有WiFi模块的AP节点部署成蜂窝网，这些AP节点使用三个互不干扰的WiFi模块信道，充分利用WiFi模块最多同时有三个互不干扰信道的特点，在最大化数据传输效率的同时，也为ZigBee协调器模块提供了一些更加干净的信道；将机场WiFi模块的信道统一化有利于ZigBee协调器模块的信道选取，使得ZigBee协调器模块在信道选取时大大避免了和WiFi模块的信道重合，否则功率较高的WiFi信号会对ZigBee的数据传输产生较大的影响，为基于ZigBee优先的分级抗干扰方法提供了必要的前提条件。
[0012]进一步的，步骤2中，ZigBee协调器模块优先列表由干扰度从小到大排列产生，干扰度计算考虑了带宽使用率、信道和RSSI；RSSI反应了信号的强度，一般和距离相关；信道包含WiFi模块无线覆盖范围内的所有无线接入点的信道；带宽使用率体现了WiFi模块的使用情况，当进行数据传输时带宽使用率变高，带宽使用率、信道和RSSI数据在WiFi模块网络间共享。
[0013]进一步的，步骤3中，信道状态评估是通过包接收率PRR和包错误率PER两个参数指标相结合的方式判断网络是否出现干扰，当PRR在一定时间内不达标的情况下检测PER，如果仍不达标则认为干扰发生，如果T0时间内没有收到全部的心跳包也认为干扰发生。
[0014]进一步的，步骤3中分级抗干扰的信道跳变算法共分三级，根据ZigBee协调器模块受到的干扰程度采取不同的信道跳变方式；一级抗干扰方式是从WiFi模块信道间隙中选取ZigBee协调器模块信道进行传输；二级抗干扰方式扩大了信道选取范围，增加了非自身网关WiFi模块信道在内的外层WiFi模块无线接入点的频段；三级抗干扰方式在二级的基础上增加了自身网关WiFi模块的信道所处频段，基于ZigBee优先的原则对所在网关的WiFi模块信道进行调整，短时间内让出干扰最小的频段供ZigBee协调器模块进行数据传输，大幅降低干扰。
[0015]本专利技术的一种基于ZigBee优先的分级抗干扰方法，具有以下优点：使用本专利技术所描述的基于ZigBee优先的分级抗干扰方法，辅以信道状态评估方法和信道跳变算法，在保证ZigBee的传输质量的同时充分发挥WiFi的传输能力，提高机场ZigBee和WiFi共存环境下物联网网关进行ZigBee数据传输的鲁棒性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的物联网系统模型框图；
[0017]图2为本专利技术的机场WiFi蜂窝网部署方案图；
[0018]图3为本专利技术的信道状态评估流程图；
[0019]图4为本专利技术的分级抗干扰的信道跳变算法流程图。
具体实施方式
[0020]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术一种基于
ZigBee优先的分级抗干扰方法做进一步详细的描述。
[0021]如图1所示，本专利技术实施例公开的一种基于ZigBee优先的分级抗干扰方法中，物联网系统模型中物联网网关搭载的通信模块包括WiFi和ZigBee，具体要求如下：物联网网关通过UART串口控制两个通信模块，WiFi模块为移动终端提供接入功能，监测带宽使用率，监测附近其他WiFi无线接入点信号；ZigBee模块采集测控终端的传感器数据。当出现干扰时ZigBee在优先信道列表中进行信道跳变，如果遍历完信道列表后仍然有干扰，调整WiFi信道让出干扰最低的频段供ZigBee信号传输。
[0022]如图2所示，本专利技术实施实例中利用了WiFi最多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee优先的分级抗干扰方法，其特征在于，所述方法中物联网网关搭载WiFi模块和ZigBee协调器模块，WiFi模块作为接入移动设备的无线接入点AP；ZigBee协调器模块作为测控终端采集信息的汇聚节点；所述方法包括以下步骤：步骤1、物联网网关上电初始化，设置物联网网关WiFi模块的信道并启动WiFi模块热点，提供手持终端接入功能，监测物联网网关的带宽使用率，监测周围其他WiFi无线接入点设备信息，监测物联网网关所处2.4GHz频段的干扰度；步骤2、进行频段干扰度计算以生成ZigBee协调器模块的优先信道列表，选择干扰度最小的信道作为ZigBee协调器模块工作信道，运行测控终端信息采集程序；步骤3、测控终端定时向网关发送心跳包，ZigBee协调器模块进行信道状态评估，当判断网络出现干扰时使用分级抗干扰的信道跳变算法再次计算频段干扰度以生成优先信道列表，然后依据优先信道列表进行分级抗干扰信道跳变，跳变的信道根据干扰度从小到大在优先信道列表中依次选取。2.根据权利要求1所述的基于ZigBee优先的分级抗干扰方法，其特征在于，步骤1中，将所有WiFi模块的AP节点部署成蜂窝网，这些AP节点使用三个互不干扰的WiFi模块信道，在最大化数据传输效率的同时，也为ZigBee协调器模块提供了干净的信道；将WiFi模块的信道统一化有利于ZigBee协调器模块的信道选取，使得ZigBee协调器模块在信道选取时避免了和WiFi模块的信道重合。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡静，宋铁成，王啸，张状状，夏玮玮，燕锋，沈连丰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：