專利名稱：基于時(shí)分復(fù)用多頻點(diǎn)覆蓋無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種時(shí)分復(fù)用多頻點(diǎn)覆蓋無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法，屬于信息技術(shù)中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是指大量無線傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線通信的方式組成的信息傳播網(wǎng)絡(luò)，在軍事、工業(yè)、交通、安全、醫(yī)療、家庭和辦公環(huán)境等眾多場合有著非常廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)前國內(nèi)外研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)技術(shù)之一，也是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的核心技術(shù)之一。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方法和協(xié)議不斷涌現(xiàn)，比如目前廣泛使用的IEEE 802. 15. 4和Zigbee協(xié)議，該協(xié)議將節(jié)點(diǎn)分為了協(xié)調(diào)器、路由器和傳感器三種類型，其中協(xié)調(diào)器和路由器功耗較大，都需要持續(xù)電源供電。數(shù)據(jù)通過多跳方式路由至協(xié)調(diào)器。該協(xié)議適合數(shù)據(jù)量較小、時(shí)間延時(shí)要求不嚴(yán)格和抗干擾性要求小的環(huán)境下使用，比如智能家庭中的電器開關(guān)控制。中國專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200710065720.6的文件中公開了一種增大無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測范圍的方法，該發(fā)明在IEEE 802. 15. 4和Zigbee協(xié)議基礎(chǔ)上，針對(duì)數(shù)據(jù)密度低、監(jiān)控面積大的場合改進(jìn)其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。僅在多條網(wǎng)格線中的一條上布置全功能節(jié)點(diǎn)和部分功能節(jié)點(diǎn)達(dá)到擴(kuò)增網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控范圍。但其僅擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，隨著范圍增大數(shù)據(jù)速率和可靠性將進(jìn)一步降低，延時(shí)更長。中國專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N 200810105863. X公開了一種基于網(wǎng)格分簇的機(jī)會(huì)路由方法。使用網(wǎng)格式分簇方法和機(jī)會(huì)路由算法，使傳感器網(wǎng)絡(luò)在節(jié)能的前提下達(dá)到數(shù)據(jù)吞吐量的優(yōu)化。但是其方法實(shí)現(xiàn)的前提是要求每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)知道自己的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和物理位置，比如使用GPS定位坐標(biāo)。而在現(xiàn)實(shí)中滿足這個(gè)條件的環(huán)境并不多見，實(shí)用性不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種時(shí)分復(fù)用多頻點(diǎn)覆蓋無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法及其應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)較大數(shù)據(jù)速率、較大覆蓋范圍的實(shí)時(shí)可靠、無碰撞傳輸和傳感器節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)切換。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的待拷貝權(quán)利要求由于采用了以上的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)采用雙天線和雙頻點(diǎn)，將設(shè)備的加入或切換過程與通信過程從時(shí)域上和頻域上分開，無線傳感器節(jié)點(diǎn)首先在默認(rèn)的公共信令頻點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，選擇范圍內(nèi)通信效果最好的接收節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入，在獲得申請(qǐng)的情況下跳頻至數(shù)據(jù)頻點(diǎn)。這樣設(shè)計(jì)好處在于無線傳感器節(jié)點(diǎn)在任一時(shí)刻醒來或者有突發(fā)信息需要發(fā)送時(shí)都有一個(gè)特定的頻點(diǎn)快速響應(yīng)，無線傳感器節(jié)點(diǎn)可以以最快的方式加入到某一個(gè)雙天線的接收節(jié)點(diǎn)中，降低了網(wǎng)絡(luò)的整體功耗，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。(2)本發(fā)明由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)采用了雙天線和雙頻點(diǎn)，使得處于正常通信過程中的無線傳感器如果發(fā)生意外或者由于移動(dòng)原因脫離了通信中的某個(gè)接收節(jié)點(diǎn)， 其可以很快調(diào)頻到公共的信令頻點(diǎn)再次選擇一個(gè)此刻對(duì)此節(jié)點(diǎn)而言最適合的接收節(jié)點(diǎn)快速加入。從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的切換功能。由于加入時(shí)間短，較小數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)產(chǎn)生間隔較長的無線傳感器節(jié)點(diǎn)在發(fā)送完一次數(shù)據(jù)后可以完全脫離網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入深度休眠， 直到下一次有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)醒來加入網(wǎng)絡(luò)，避免網(wǎng)絡(luò)維護(hù)開銷，節(jié)省能耗。(3)本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)通過自動(dòng)排除其周圍其他接收節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)頻點(diǎn)，并挑選的自身數(shù)據(jù)頻點(diǎn)。在同一空間區(qū)域可能出現(xiàn)信號(hào)重疊的兩個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，其數(shù)據(jù)頻點(diǎn)都是不同的。因此無線電波在空中由于采用了頻分復(fù)用，對(duì)于同時(shí)處于通信狀態(tài)的相鄰幾個(gè)接收節(jié)點(diǎn)而言，其通信過程從物理上完全獨(dú)立，互不干擾，整體上擴(kuò)大了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信帶寬和數(shù)據(jù)速率。(4)本發(fā)明的接收節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)頻點(diǎn)中采用時(shí)分復(fù)用的通信方式，所有加入此接收節(jié)點(diǎn)的無線傳感器節(jié)點(diǎn)都與接收節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步，并采用帶有優(yōu)先級(jí)的時(shí)間輪轉(zhuǎn)片通信方式每一無線傳感器節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)特定的設(shè)備速率字段，接收節(jié)點(diǎn)根據(jù)加入的無線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量和每個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)速率字段分配時(shí)間片的長度。無線傳感器節(jié)點(diǎn)在接收節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)一調(diào)度下無碰撞的通信，從而保證了數(shù)據(jù)的延時(shí)可控性和帶寬可靠性。(5)本發(fā)明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)頻點(diǎn)的選擇上采用了避讓算法，接收節(jié)點(diǎn)在選擇數(shù)據(jù)頻點(diǎn)的時(shí)候首先通過信令頻點(diǎn)詢問通信范圍內(nèi)的其他接節(jié)點(diǎn)各自的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)。此接節(jié)點(diǎn)選擇與這些數(shù)據(jù)頻點(diǎn)頻域上距離加權(quán)最遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)作為自身數(shù)據(jù)頻點(diǎn)。 當(dāng)在一段時(shí)間內(nèi)通信失敗次數(shù)達(dá)到一定門限時(shí)，接收節(jié)點(diǎn)認(rèn)為此數(shù)據(jù)頻點(diǎn)可能存在外接干擾，將避開已選擇的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)重新選擇適合的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)。(6)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)同時(shí)也為現(xiàn)有通信方式的接入網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸來的數(shù)據(jù)發(fā)送到傳統(tǒng)的以太網(wǎng)或者無線通信網(wǎng)絡(luò)中，通過TCP/IP封裝，與遠(yuǎn)程服務(wù)器實(shí)現(xiàn)交互。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的整體示意圖；圖2為本發(fā)明無線傳感器節(jié)點(diǎn)功能結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)功能結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明無線傳感器節(jié)點(diǎn)工作流程示意圖；圖5為本發(fā)明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)工作流程示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括三個(gè)主要部分無線傳感器節(jié)點(diǎn)、雙天線無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端，無線傳感器節(jié)點(diǎn)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)之間采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN，Wireless Sensor Network)連接，接收節(jié)點(diǎn)與遠(yuǎn)程服務(wù)器端之間通過 Internet或3G手機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，接收節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程服務(wù)器為通用的TCP/IP協(xié)議連接。其中，遠(yuǎn)程服務(wù)器端主要負(fù)責(zé)收集和匯總雙天線無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)接收到的傳感器數(shù)據(jù)，并整理存入數(shù)據(jù)庫，提供數(shù)據(jù)查詢接口，互聯(lián)網(wǎng)上的用戶可以通過數(shù)據(jù)查詢接口訪問服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫。
無線傳感器節(jié)點(diǎn)，指采集數(shù)據(jù)并發(fā)送至接收節(jié)點(diǎn)的通信設(shè)備。如圖2所示，圖中顯示了無線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，每個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)接口、基于片上系統(tǒng) (SoC，System on a Chip)技術(shù)的超低功耗低成本集成化的SoC處理器、擁有較大容量的信息存儲(chǔ)監(jiān)測模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、含有電源并向各模塊進(jìn)行供電的電源監(jiān)測模塊。傳感器節(jié)點(diǎn)通過數(shù)據(jù)接口獲得需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并將獲得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在信息存儲(chǔ)模塊中。SoC 處理器檢測到信息存儲(chǔ)模塊中有需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，喚醒無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，首先跳到信令頻點(diǎn)搜索節(jié)點(diǎn)周圍能夠通信的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)，并對(duì)信號(hào)質(zhì)量和通信成功率進(jìn)行評(píng)估，加入通信效果最好的接收節(jié)點(diǎn)并傳輸數(shù)據(jù)。電源檢測模塊在SoC的控制下打開或者關(guān)閉無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的電源，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完成，并且一定時(shí)間內(nèi)沒有新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)，電源監(jiān)控模塊將無線傳輸模塊電源關(guān)閉，達(dá)到節(jié)省能耗的目的。雙天無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)，如圖3所示，主要包括工作在兩個(gè)不同頻點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)接收模塊1和無線數(shù)據(jù)接收模塊2、基于SoC技術(shù)的功率效能比較高的SoC處理器 (ARM系列)、較大規(guī)模的存儲(chǔ)模塊和以太網(wǎng)絡(luò)或者3G網(wǎng)絡(luò)接入模塊，各模塊均連接在SoC 處理器相應(yīng)的引腳。雙天無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)向TCP/IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換。接收節(jié)點(diǎn)首先與附近的其他接收節(jié)點(diǎn)在信令頻點(diǎn)通信，確定自己的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)。等待無線傳感器節(jié)點(diǎn)通過信令頻點(diǎn)加入，接著通過數(shù)據(jù)頻點(diǎn)與傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用的調(diào)度通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，并將每個(gè)與之相連接的無線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在較大容量的存儲(chǔ)模塊中。最后無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)通過以太網(wǎng)絡(luò)或者3G網(wǎng)絡(luò)接入模塊與遠(yuǎn)程服務(wù)器建立連接，將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊中的傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TCP/IP格式數(shù)據(jù)包發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器。當(dāng)遠(yuǎn)程服務(wù)器需要傳輸數(shù)據(jù)給某一個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)，數(shù)據(jù)首先存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)加入的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)，并在無線傳感器節(jié)點(diǎn)的通信時(shí)隙交換給此無線傳感器節(jié)點(diǎn)。同時(shí)雙天線接收節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)維護(hù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)隙分配，負(fù)責(zé)定期檢查選擇的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)是否受到干擾，若頻點(diǎn)收到干擾，雙天線接收節(jié)點(diǎn)將重新選擇適合的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)。圖4為本發(fā)明無線傳感器節(jié)點(diǎn)工作流程圖，無線傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊有序的無碰撞的發(fā)送到接收節(jié)點(diǎn)。其工作步驟如下步驟401，無線傳感器節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)并等待時(shí)間點(diǎn)開始，SoC處理器在大多數(shù)運(yùn)行時(shí)間中，都運(yùn)行在低功耗的休眠模式下。通過控制程序軟件，設(shè)定SoC處理器的觸發(fā)條件，當(dāng)觸發(fā)成功之后，用戶終端的集成的電路進(jìn)入活躍狀態(tài)；步驟402，無線傳感器節(jié)點(diǎn)生成需要數(shù)據(jù)，SoC處理器根據(jù)本次觸發(fā)所對(duì)應(yīng)的條件，采集到需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以由傳感器節(jié)點(diǎn)自身產(chǎn)生數(shù)據(jù)，也可以由集成電路通信接口收集其他電路產(chǎn)生的發(fā)送數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)采集后保存在存儲(chǔ)器中；步驟403，與步驟402相同接收通過數(shù)據(jù)接口傳送的數(shù)據(jù)；步驟404，無線傳感器節(jié)點(diǎn)檢查存儲(chǔ)器中是否有需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，若有數(shù)據(jù)需要發(fā)送則開始無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信步驟405，若沒有，則回到休眠狀態(tài)，即步驟401，等待下一次觸發(fā)條件；步驟405，打開無線模塊的供電電源，并初始化無線模塊硬件設(shè)備；步驟406，將無線模塊的通信頻點(diǎn)設(shè)置到信令頻點(diǎn)，開始搜索通信范圍內(nèi)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)，若搜索成功，進(jìn)入步驟407，若搜索失敗，則循環(huán)搜索接收節(jié)點(diǎn)，當(dāng)搜索失敗次數(shù)達(dá)到一定數(shù)量，則跳轉(zhuǎn)步驟401 ；步驟407，步驟406搜索成功后，無線傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)搜索到的所有接收節(jié)點(diǎn)其信號(hào)質(zhì)量和通信成功情況進(jìn)行排序，選擇一個(gè)通信質(zhì)量最可靠的接收節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入，進(jìn)入步驟 408 ；步驟408，無線傳感器節(jié)點(diǎn)首先在信令頻點(diǎn)申請(qǐng)加入通信質(zhì)量最可靠的接收節(jié)點(diǎn)，收到此接收節(jié)點(diǎn)反饋后設(shè)置通信頻點(diǎn)為此接收節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)，進(jìn)入步驟409;步驟409，無線傳感器節(jié)點(diǎn)在新設(shè)置的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)等待接收節(jié)點(diǎn)為自己分配的通信時(shí)隙到達(dá)，若通信時(shí)隙到達(dá)，則轉(zhuǎn)入410 ；步驟410，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)在指定的時(shí)隙進(jìn)行通信，當(dāng)時(shí)隙用完或者數(shù)據(jù)交互完成時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟411 ；步驟411，判斷是否存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)還有數(shù)據(jù)發(fā)送，若有數(shù)據(jù)發(fā)送，則回到步驟409等待下一次時(shí)隙分配的到來，若存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)已經(jīng)沒有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則轉(zhuǎn)入步驟412 ；步驟412，無線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，等待下一次數(shù)據(jù)傳輸流程的開始，此步驟等同于步驟401。圖5為本發(fā)明雙天線無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)工作流程圖，雙天線無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)組織無線傳感器節(jié)點(diǎn)、構(gòu)建無碰撞的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并將接收到的交互信息發(fā)送到指定的遠(yuǎn)程服務(wù)器。其工作步驟如下步驟501 雙天線的接收節(jié)點(diǎn)開始運(yùn)行程序，并初始化兩個(gè)天線模塊和時(shí)鐘模塊， 轉(zhuǎn)入步驟502 ；步驟502:雙天線接收節(jié)點(diǎn)設(shè)置第一個(gè)無線模塊的頻點(diǎn)為信令頻點(diǎn)，負(fù)責(zé)新的模塊接入與和其他接收節(jié)點(diǎn)信息交互；步驟503 雙天線接收節(jié)點(diǎn)通過信令頻點(diǎn)搜索通信半徑范圍內(nèi)的其他接收節(jié)點(diǎn)， 并得到其他接收節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)信息；步驟504 雙天線接收節(jié)點(diǎn)在獲取其通信半徑范圍內(nèi)的其他接收節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)頻點(diǎn)信息之后，選擇與其他接收節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)頻點(diǎn)相異度較大頻點(diǎn)，作為自身數(shù)據(jù)頻點(diǎn)，并用廣播方式在信令頻點(diǎn)告知其他接節(jié)點(diǎn)，設(shè)置第二個(gè)通信模塊為挑選的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)，并轉(zhuǎn)入步驟505 ；步驟505 雙天線接收節(jié)點(diǎn)通過運(yùn)行的操作系統(tǒng)建立兩個(gè)分支任務(wù)，兩個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行，一個(gè)負(fù)責(zé)管理公共信令頻點(diǎn)，包括節(jié)點(diǎn)搜索和加入，另一個(gè)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)頻點(diǎn)的通信維護(hù)；步驟506 此步驟為步驟505建立的公共信令頻點(diǎn)管理任務(wù)，主要負(fù)責(zé)管理雙天線接收節(jié)點(diǎn)的公共信令頻點(diǎn)無線模塊；步驟507 接收節(jié)點(diǎn)在信令頻點(diǎn)上搜索是否有無線傳感器節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入，如果有節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入，轉(zhuǎn)入步驟508，否則持續(xù)在信令頻點(diǎn)上進(jìn)行搜索；步驟508 接收節(jié)點(diǎn)將自己的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)信息發(fā)送至需要加入的無線傳感器節(jié)點(diǎn)， 告知其在什么時(shí)間什么數(shù)據(jù)頻點(diǎn)進(jìn)行通信，同時(shí)任務(wù)一通過操作系統(tǒng)間的消息機(jī)制告訴任務(wù)二有節(jié)點(diǎn)加入，轉(zhuǎn)入步驟507，繼續(xù)在信令頻點(diǎn)搜尋需要加入的無線傳感器節(jié)點(diǎn)；步驟509 此步驟與步驟506并列，為步驟505通過操作系統(tǒng)建立的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)管理任務(wù)，其設(shè)置無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)無線模塊二為數(shù)據(jù)頻點(diǎn)后轉(zhuǎn)入步驟510 ；步驟510 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)管理任務(wù)統(tǒng)計(jì)目前已經(jīng)通過信令
6頻點(diǎn)管理任務(wù)成功申請(qǐng)加入的無線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目，并轉(zhuǎn)入步驟511 ；步驟511 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)通過步驟510統(tǒng)計(jì)到的成功申請(qǐng)加入的傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目和每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量大小標(biāo)識(shí)，確定分配給每一個(gè)加入的無線傳感器節(jié)點(diǎn)的時(shí)間片大小，并轉(zhuǎn)入步驟512 ；步驟512 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)檢查每一個(gè)加入的無線傳感器節(jié)點(diǎn)是否進(jìn)入了通信的時(shí)間范疇，如果沒有傳感器節(jié)點(diǎn)需要通信，則繼續(xù)等待，否則轉(zhuǎn)入步驟513 ；步驟513 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)在某一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的時(shí)間片內(nèi)喚醒此傳感器節(jié)點(diǎn)，如果此無線傳感器節(jié)點(diǎn)無響應(yīng)，則進(jìn)入步驟514，如果節(jié)點(diǎn)成功被喚醒進(jìn)入步驟 516 ；步驟514:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)認(rèn)為某一個(gè)未被喚醒的節(jié)點(diǎn)脫離網(wǎng)絡(luò)，則在已加入的無線傳感器節(jié)點(diǎn)列表中刪除此節(jié)點(diǎn)，并轉(zhuǎn)入步驟515 ；步驟515 由于刪除了無線傳感器節(jié)點(diǎn)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)的加入節(jié)點(diǎn)列表有更新，所以需要重新計(jì)算每一個(gè)存在的節(jié)點(diǎn)的通信時(shí)間片長度，計(jì)算完成后回到步驟 512等待；步驟516 通信時(shí)間片到達(dá)的無線傳感器節(jié)點(diǎn)成功被喚醒后，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)告訴此無線傳感器節(jié)點(diǎn)其本次通信的時(shí)間片長度和下一次需要等待被喚醒的時(shí)間， 轉(zhuǎn)入步驟517 ；步驟517 在此步驟內(nèi)，被喚醒的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)之間建立可靠連接，并以最大速率交換需要傳輸?shù)男畔?；步驟518 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)判定與此被喚醒的無線傳感器節(jié)點(diǎn)通信時(shí)間片是否用盡，或者需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是否已經(jīng)傳輸完成，如果條件滿足，則進(jìn)入步驟519，否則回到步驟517繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)；步驟519 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)將與無線傳感器節(jié)點(diǎn)交互的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)或者3G手機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器，完成一個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)交互過程，并回到步驟 512等待下一時(shí)間片的到達(dá)。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種時(shí)分復(fù)用多頻點(diǎn)覆蓋無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方法，其特征在于，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)采用了雙天線雙頻點(diǎn)技術(shù)，可以同時(shí)偵聽兩個(gè)無線頻點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)分復(fù)用多頻點(diǎn)覆蓋無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)具有一個(gè)信令頻點(diǎn)和一個(gè)特定的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)在已知的信令頻點(diǎn)申請(qǐng)加入，切換到特定的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)分復(fù)用多頻點(diǎn)覆蓋無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)，在其數(shù)據(jù)頻點(diǎn)采用時(shí)分復(fù)用的通信方式與所有加入本接收節(jié)點(diǎn)的無線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)分復(fù)用多頻點(diǎn)覆蓋無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)，能夠在信令頻點(diǎn)與其他接收節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互，從而選擇在本區(qū)域內(nèi)唯一的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)，保證數(shù)據(jù)通信過程中對(duì)其他接收節(jié)點(diǎn)無信道干擾。
5.一種時(shí)分復(fù)用多頻點(diǎn)覆蓋無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法，其無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中無線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為低功耗單天線節(jié)點(diǎn)，具有通信頻點(diǎn)自動(dòng)選擇功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的時(shí)分復(fù)用多頻點(diǎn)覆蓋無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方法，其特征在于無線傳感器節(jié)點(diǎn)加入和通信步驟為a)在已知的信令頻點(diǎn)廣播節(jié)點(diǎn)信息；b)收到多個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)在信令頻點(diǎn)的回復(fù)；c)選擇信號(hào)質(zhì)量和通信可靠度最高的接收節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入；d)申請(qǐng)加入的接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)隙信息和特定數(shù)據(jù)頻點(diǎn)；e)無線傳感器節(jié)點(diǎn)切換到數(shù)據(jù)頻點(diǎn)，并睡眠等待自己的通信時(shí)隙；f)通信時(shí)隙到達(dá)，無線傳感器節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)開始通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6所述的時(shí)分復(fù)用多頻點(diǎn)覆蓋無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法， 其特征在于，具有雙頻點(diǎn)的無線傳感器接收節(jié)點(diǎn)通過現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)方式，如以太網(wǎng)或者手機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)可靠傳出至遠(yuǎn)程服務(wù)器。
全文摘要
本發(fā)明公開了無線傳感網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的基于時(shí)分復(fù)用多頻點(diǎn)覆蓋無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法，該方法同時(shí)使用了時(shí)分復(fù)用和頻分復(fù)用兩種通信方式，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信速率過低、節(jié)點(diǎn)數(shù)目較少和數(shù)據(jù)傳輸可靠性低等缺點(diǎn)。本發(fā)明設(shè)計(jì)了具備兩個(gè)頻點(diǎn)通信的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)，一個(gè)頻點(diǎn)用作信令通信，另一個(gè)用作數(shù)據(jù)通信；無線傳感器節(jié)點(diǎn)首先與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)的信令頻點(diǎn)建立聯(lián)系、分配時(shí)隙，再跳頻到指定的數(shù)據(jù)頻點(diǎn)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用的無線通信。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn)最終將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器。本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)具有可靠性高、加入時(shí)間短、網(wǎng)絡(luò)速率快、容納節(jié)點(diǎn)多的特點(diǎn)，發(fā)明適用于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸可靠性或速率要求較高的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)H04W48/10GK102547916SQ201010609169
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者趙俊淋 申請(qǐng)人:趙俊淋