一種微功率無線自組織網絡通信方法
2023-05-10 00:54:11 1
一種微功率無線自組織網絡通信方法
【專利摘要】本發明公開了一種微功率無線自組織網絡通信方法，針對微功率無線自組織網絡在網絡建立以後的鏈路層通信只能在一個頻點接收數據，數據傳輸在通信信道受到外界的幹擾的情況下通信不穩定的問題。通過多頻切換和監聽的技術，通信模塊可以在同一時間監聽多個頻道的信號，並對其中一個信道發出的數據進行掃描和接收。這樣能夠提升網絡的健壯性、抗幹擾能力和自適應能力。另外，自組織網絡在組網完成並工作的狀態下，可以根據需要隨時重新組網。
【專利說明】一種微功率無線自組織網絡通信方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於微功率無線自組網通信領域，具體是一種微功率無線自組織網絡通信方法。
【背景技術】
[0002]目前，在電力集抄、智能家居、物聯網等領域，微功率無線自組網通信技術的優勢得到越來越多客戶的認識，使用也越來越廣泛。
[0003]在低壓電力集抄領域，微功率無線自組織網絡是實現低壓電力用戶用電信息匯聚、傳輸、交互的通信網絡。覆蓋範圍有限，發射功率受到國家無線電管理的嚴格限制，子節點位置固定，通信鏈路相對穩定。
[0004]微功率無線自組織網絡包括兩種通信設備，如圖1所示，一種是安裝在集中器的中心節點模塊，以下簡稱中心節點，另一種是安裝在電錶或者採集器的子節點模塊，以下簡稱子節點。中心節點與子節點之間可以通信。子節點之間相互不能直接通信，但可以轉發數據。
[0005]微功率無線自組織網絡可組成星型網絡、樹形網絡或者MESH網狀網絡，網絡的具體構架由中心節點確定。
[0006]網絡特點:
[0007]——廣播或單播操作
[0008]-唯一的短地址和長地址
[0009]——唯一的時隙
[0010]——避免碰撞的載波偵聽多址接入CSMA-CA算法
[0011]-能量檢測(ED)
[0012]缺點:在網絡建立以後的鏈路層通信只能在一個頻點接收數據，數據傳輸在通信信道受到外界的幹擾的情況下通信不穩定；。網絡組建完成後，所有節點都在工作信道進行數據通信，無法切換到組網信道重新組網。
【發明內容】
[0013]技術方案:
[0014]一種微功率無線自組織網絡通信方法，介質訪問控制層(MAC)採用多頻快速切換和被動信道掃描方法進行數據傳輸:介質訪問控制層(MAC)在同一時間監聽多個信道的信號，在一個周期開始後進行一次信道切換，對該信道進行被動掃描，若物理層在該周期結束前未收到至少N個前導碼字符，則進行下一個周期，在新的周期重複信道切換和被動掃描動作；直至切換後的信道在該周期內接收到至少N個前導碼字符，則鎖定當前掃描的信道並結束信道切換流程，進入數據接收階段。
[0015]更優的，介質訪問控制層通過一個硬體定時器(TIMA)進行時間同步，確定所述固定周期，在硬體定時器(TIMA)的設定周期進行信道切換。[0016]所述多頻快速切換和被動信道掃描方法的具體步驟為:
[0017]a、設定硬體定時器(TIMA)周期；
[0018]b、定時周期到，進入硬體定時器(TIMA)中斷處理；
[0019]C、判斷信道是否被鎖定，鎖定則結束，未鎖定則進行下一步；
[0020]d、設置當前信道組和信道號；
[0021]e、切換至當前設置信道；
[0022]f、打開接收機，信道被動掃描；
[0023]g、判斷通信模塊的物理層是否接收到至少N個前導碼字符，否則返回步驟b，是則進行下一步；
[0024]h、鎖定當前信道；
[0025]1、物理層進行數據接收；
[0026]j、結束。
[0027]更優的，所述N個前導碼字符為5-10個前導碼字符。
[0028]更優的，所述N個前導碼字符為8個前導碼字符。
[0029]有益效果:通過多頻切換和監聽的技術，通信模塊可以在同一時間監聽多個頻道的信號，並對其中一個信道發出的數據進行掃描和接收，這樣能夠提升網絡的健壯性、抗幹擾能力和自適應能力。由於節點可以同時在工作信道和組網信道接收數據，中心節點可以隨時發起組網，進行網絡重構。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1是微功率無線自組織網絡拓撲結構
[0031]圖2是多頻道切換數據接收流程圖
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖和具體實施例，對本發明進行詳細說明:
[0033]如圖2所示，MAC層通過被動掃描功能進行指定頻道的數據接收。被動信道掃描指模塊在指定信道上搜索自己通信範圍內可以接收到的幀。MAC層通過一個硬體定時器TIMA進行精確的時間同步。例如TIMA周期設置為10ms，則每IOms進行一次頻道切換和被動掃描。
[0034]在被動掃描過程中，採用前導碼掃描的方法，對發送的無線數據進行同步和鎖定。前導碼被收發信機用來對接收信號進行碼片和碼元同步，由80個字節組成。物理層如果接收到至少N個前導碼字符，則鎖定當前掃描的信道，並結束信道切換流程，進入數據接收流程。N的具體數值根據傳輸速率設定，一般取5-10，本實施例中優選為8。
[0035]其具體步驟為:
[0036]a、設定硬體定時器(TIMA)周期；
[0037]b、定時周期到，進入硬體定時器(TIMA)中斷處理；
[0038]C、判斷信道是否被鎖定，鎖定則結束，未鎖定則進行下一步；
[0039]d、設置當前信道組和信道號；
[0040]e、切換至當前設置信道；[0041]f、打開接收機接收無線通信物理層數據，信道被動掃描；
[0042]g、判斷通信模塊的物理層是否接收到至少8個前導碼字符，否則返回步驟b，是則進行下一步；
[0043]h、鎖定當前信道；
[0044]1、物理層進行數據接收；
[0045]j、結束。
[0046]儘管本發明已經參照附圖和優選實例進行了說明，但是，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。本發明的各種更改、變化，和等同物有所附的權利要求書的內容涵蓋。
[0047]本發明未涉及技術均與現有技術相同，或可採用現有技術實現。
【權利要求】
1.一種微功率無線自組織網絡通信方法，其特徵在於介質訪問控制層(MAC)採用多頻快速切換和被動信道掃描方法進行數據傳輸:介質訪問控制層(MAC)在同一時間監聽多個信道的信號，在一個周期開始後進行一次信道切換，對該信道進行被動掃描，若物理層在該周期結束前未收到至少N個前導碼字符，則進行下一個周期，在新的周期重複信道切換和被動掃描動作；直至切換後的信道在該周期內接收到至少N個前導碼字符，則鎖定當前掃描的信道並結束信道切換流程，進入數據接收階段。
2.根據權利要求1所述的一種微功率無線自組織網絡通信方法，其特徵在於介質訪問控制層通過一個硬體定時器(TIMA)進行時間同步，確定所述固定周期，在硬體定時器(TIMA)的設定周期進行信道切換。
3.根據權利要求2所述的一種微功率無線自組織網絡通信方法，其特徵在於所述多頻快速切換和被動信道掃描方法的具體步驟為: a、設定硬體定時器(TIMA)周期； b、定時周期到，進入硬體定時器(TIMA)中斷處理； C、判斷信道是否被鎖定，鎖定則結束，未鎖定則進行下一步； d、設置當前信道組和信道號； e、切換至當前設置信道； f、打開接收機，信道被動掃描； g、判斷通信模塊的物理層是否接收到至少N個前導碼字符，否則返回步驟b，是則進行下一步； h、鎖定當前信道； 1、物理層進行數據接收； j、結束。
4.根據權利要求1或3所述的一種微功率無線自組織網絡通信方法，其特徵在於所述N個前導碼字符為5-10個前導碼字符。
5.根據權利要求4所述的一種微功率無線自組織網絡通信方法，其特徵在於所述N個前導碼字符為8個前導碼字符。
【文檔編號】H04W84/18GK103826287SQ201410047761
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月11日 優先權日:2014年2月11日
【發明者】薛軍, 陸寒熹 申請人:江蘇林洋電子股份有限公司, 南京林洋電力科技有限公司