無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請設(shè)及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著智能家居、可穿戴設(shè)備等新興物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)愈加廣 泛地影響了普通人的生活，無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WirelessSenorNetwork,WSN)也隨之迅速發(fā) 展。
[0003] 在無線傳感網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)中，為了使無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點使用壽命盡可能長，需要 其能效達到很高的標(biāo)準(zhǔn)。而在節(jié)點的能源消耗中，通信能耗占了很大的一部分，因此如何降 低該部分的能耗，成為了提高無線傳感網(wǎng)絡(luò)能效的關(guān)鍵。
[0004] 現(xiàn)有的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)中，區(qū)域內(nèi)所有的移動節(jié)點都工作在同一信道，該樣 做的問題在于，過多的移動節(jié)點會導(dǎo)致信道過于擁擠，導(dǎo)致大量的信號發(fā)送失敗，同時，信 道內(nèi)大量的信號之間會彼此沖突，該些都導(dǎo)致了無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信能耗的升高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本申請實施例提供一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入方法及裝置，用W解決現(xiàn)有技術(shù) 中無線傳感網(wǎng)絡(luò)中信道過于擁擠W及信道之間彼此沖突導(dǎo)致無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信能耗升高 的問題。
[0006] 本申請實施例提供的一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入方法，包括：
[0007] 獲取預(yù)設(shè)區(qū)域范圍內(nèi)移動節(jié)點的位置信息，其中，所述預(yù)設(shè)區(qū)域范圍劃分有若干 區(qū)域，所述若干區(qū)域分別分配有信道，所述若干區(qū)域中相鄰區(qū)域分配的信道不同；
[0008] 根據(jù)所述位置信息確定所述移動節(jié)點在所述若干區(qū)域中的目標(biāo)工作區(qū)域；
[0009] 配置所述移動節(jié)點工作在所述目標(biāo)工作區(qū)域分配的信道。
[0010] 本申請實施例提供的一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入裝置，包括：
[0011] 獲取模塊，用于獲取預(yù)設(shè)區(qū)域范圍內(nèi)移動節(jié)點的位置信息，其中，所述預(yù)設(shè)區(qū)域范 圍劃分有若干區(qū)域，所述若干區(qū)域分別分配有信道，所述若干區(qū)域中相鄰區(qū)域分配的信道 不同；
[0012] 定位模塊，用于根據(jù)所述位置信息確定所述移動節(jié)點在所述若干區(qū)域中的目標(biāo)工 作區(qū)域；
[0013] 配置模塊，用于配置所述移動節(jié)點工作在所述目標(biāo)工作區(qū)域分配的信道。
[0014] 本申請實施例提供一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入方法及裝置，該方法通過獲取預(yù) 設(shè)區(qū)域范圍內(nèi)移動節(jié)點的位置信息來確定該移動節(jié)點的目標(biāo)工作區(qū)域，進而配置移動節(jié)點 工作在目標(biāo)工作區(qū)域分配的信道；由于預(yù)設(shè)區(qū)域范圍內(nèi)劃分的若干區(qū)域分別分配有信道， 故劃分的每個區(qū)域所分配的信道僅用于負責(zé)傳輸該區(qū)域內(nèi)移動節(jié)點的信號，減小了信道的 擁擠程度，并且相鄰區(qū)域的信道不同，避免了不同區(qū)域之間的信道干擾，降低了網(wǎng)絡(luò)通信的 能耗。
【附圖說明】
[0015] 此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本申 請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0016] 圖1為本申請實施例提供的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入的流程示意圖；
[0017]圖2為本申請實施例提供的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入的場景示意圖；
[001引圖3為本申請實施例提供的頭錯節(jié)點的模塊架構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本申請實施例提供的根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)移動節(jié)點發(fā)送的信標(biāo)信號的錯節(jié)點的數(shù)量， 確定移動節(jié)點工作信道的示意圖；
[0020] 圖5為本申請實施例提供的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，對同一區(qū)域內(nèi)同時接收到信標(biāo)信號 的多個錯節(jié)點的信號轉(zhuǎn)發(fā)進行時延控制的流程示意圖；
[0021] 圖6為本申請實施例提供的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，對同一區(qū)域內(nèi)同時接收到信標(biāo)信號 的多個錯節(jié)點的信號轉(zhuǎn)發(fā)進行時延控制的場景示意圖；
[0022] 圖7為本申請實施例提供的根據(jù)移動節(jié)點的移動速度調(diào)整移動節(jié)點的信標(biāo)信號 發(fā)送周期的流程示意圖；
[0023]圖8為本申請實施例提供的根據(jù)移動節(jié)點的移動速度調(diào)整移動節(jié)點的信標(biāo)信號 發(fā)送周期的測試結(jié)果示意圖；
[0024]圖9為本申請實施例提供的根據(jù)移動節(jié)點是否位于當(dāng)前區(qū)域的邊緣，調(diào)整移動節(jié) 點的信號接收周期的流程示意圖；
[0025] 圖10為本申請?zhí)峁┑膶o線傳感網(wǎng)絡(luò)進行通信效率測試的測試場景示意圖；
[0026] 圖11為本申請?zhí)峁┑膶o線傳感網(wǎng)絡(luò)進行功耗測試時，示波器測量結(jié)果的屏幕 截圖；
[0027] 圖12為本申請實施例提供的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入裝置的模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 為使本申請的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本申請具體實施例及 相應(yīng)的附圖對本申請技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本申請一 部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做 出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0029] 圖1為本申請實施例提供的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入過程，具體包括W下步驟：
[0030]S11;獲取預(yù)設(shè)區(qū)域范圍內(nèi)移動節(jié)點的位置信息。
[0031] 在本實施例中，服務(wù)器將預(yù)設(shè)區(qū)域范圍劃分為若干區(qū)域，該若干區(qū)域分別分配有 信道，且若干區(qū)域中相鄰區(qū)域分配的信道不同。預(yù)設(shè)區(qū)域范圍可W是W本實施例的無線傳 感網(wǎng)絡(luò)所能覆蓋的最大區(qū)域范圍而限定，且具體劃分依據(jù)可W是例如按照地理位置特征。
[0032] 參圖2,所示的預(yù)設(shè)區(qū)域范圍被劃分為區(qū)域1和區(qū)域2。移動節(jié)點作為定位和追蹤 的目標(biāo)，其上裝配有信號發(fā)送模塊。移動節(jié)點在預(yù)設(shè)區(qū)域范圍內(nèi)移動，并周期性地向周圍發(fā) 送信標(biāo)信號?；诘凸牡目紤]，移動節(jié)點可W是在每次發(fā)送信標(biāo)信號或接收下行信號的 間隙進入到休眠模式，從而節(jié)約能耗。
[0033] 預(yù)設(shè)區(qū)域范圍劃分出的若干區(qū)域中都均勻地配置有錯節(jié)點，錯節(jié)點的位置信息都 存儲在服務(wù)器中，因此，錯節(jié)點與移動節(jié)點的通信可w用于確定移動節(jié)點的位置和軌跡。為 了移動節(jié)點可W隨時接入無線傳感網(wǎng)絡(luò)，錯節(jié)點被設(shè)置為不進入休眠狀態(tài)，在室內(nèi)環(huán)境中， 錯節(jié)點可W例如使用市電進行供電，而在室外環(huán)境中，則可W例如利用太陽能對錯節(jié)點進 行供電。
[0034] 針對均勻分布在各個區(qū)域中的錯節(jié)點，可W分別選取一個錯節(jié)點作為頭錯節(jié)點， 而其它的則作為一般錯節(jié)點。每個區(qū)域內(nèi)的一般錯節(jié)點作為一級簇頭，和移動節(jié)點組成第 一層通信網(wǎng)絡(luò)，頭錯節(jié)點作為二級簇頭，和一般錯節(jié)點組成第二層通信網(wǎng)絡(luò)。
[0035] 本實施例中，無線傳感網(wǎng)絡(luò)中還設(shè)置有一個匯聚節(jié)點，該匯聚節(jié)點一方面用于收 集每個區(qū)域的頭錯節(jié)點上傳的信息，并發(fā)送給服務(wù)器進行處理，另一方面將服務(wù)器傳遞過 來的控制信息解析并分發(fā)到指定的節(jié)點中。
[0036] 需要說明的是，雖然在本申請的實施例中，W無線傳感網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置有一般錯節(jié)點、 頭錯節(jié)點、匯聚節(jié)點為例，對本申請無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入方法做闡述，但可W理解的 是，本申請無線傳感網(wǎng)絡(luò)的信道接入方法并非是一定需要依賴于上述各種節(jié)點的設(shè)置而實 施，該些節(jié)點可W依據(jù)各無線傳感網(wǎng)絡(luò)的情況而被選擇性地應(yīng)用。例如，在一些實施例中， 各個區(qū)域中可W僅僅設(shè)置一個頭錯節(jié)點，該頭錯節(jié)點與相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的移動節(jié)點直接通信， 又或者，各個區(qū)域的頭錯節(jié)點可W是直接與服務(wù)器直接通信等。
[0037] 移動節(jié)點位置信息的獲取可W采用多種的短距離無線通信技術(shù)，例如無線局域網(wǎng) (WLAN)、藍牙炬luetooth)、紫蜂協(xié)議狂i濁ee)、超寬帶無線電OJltraWideBandRadio, UWB)等。通過預(yù)先布置的地理位置已知的錯節(jié)點、W及錯節(jié)點與移動節(jié)點之間的組網(wǎng)與通 信功能，處理接收信號強度巧eceivedSi即alStrength,RS巧信息，可W獲取移動節(jié)點的 地理位置信息。
[003引本實施例中，例如采用Zi濁ee技術(shù)實現(xiàn)移動節(jié)點位置信息的獲取。根據(jù)Zi濁ee協(xié)議規(guī)定，其可工作在915MHz、868MHz、2. 4GHzS個免費頻段（ISMBand)，其中在2. 4GHz頻 段，按頻點劃分為16個信道，分別為信道11至信道26。因此，針對一些預(yù)設(shè)區(qū)域范圍較大 的情況（例如劃分的區(qū)域數(shù)量超過16)，當(dāng)劃分的兩個區(qū)域之間間隔超過一定范圍后，可W 采用上述2. 4GHz劃分出的一個相同信道。
[0039] 相應(yīng)地，移動節(jié)點和一般錯節(jié)點上裝配有Zi濁ee射頻模塊。參圖3,頭錯節(jié)點上裝 配有Zi濁ee雙射頻模塊，其可W同時工作在兩個不同的信道。頭錯節(jié)點的一個信道（圖2 中的信道12)用于與一般錯節(jié)點進行通信，而另一個信道（圖2中的信道21)則專用于與 匯聚節(jié)點進行通信，該樣做的原因在于，頭錯節(jié)點-匯聚節(jié)點鏈路是整個無線傳感網(wǎng)絡(luò)的 信息回傳鏈路，其攜帶有大量的信息，且發(fā)生頻率較高，因此分配專用信道可W保障其傳輸 的快速與穩(wěn)定，保證整個無線傳感網(wǎng)絡(luò)的性能。
[0040]S12 ;根據(jù)該位置信息確定該移動節(jié)點在若干區(qū)域中的目標(biāo)工作區(qū)域。
[0041] 該里的"目標(biāo)工作區(qū)域"可W是指移動節(jié)點當(dāng)前所位于的區(qū)域或即將進入的區(qū)域 兩種情況。由于移動節(jié)點在預(yù)設(shè)范圍區(qū)域中不斷移動，因此除了需要確定移動節(jié)點當(dāng)前位 于的區(qū)域外，還需要預(yù)測移動節(jié)點在未來時刻時即將進入的區(qū)域，進而針對性地為移動節(jié) 點分配信道。
[0042]S13;配置該移動節(jié)點工作在該目標(biāo)工作區(qū)域分配的信道。
[0043] 移動節(jié)點在剛進入預(yù)設(shè)區(qū)域范圍時，會自行掃描除頭錯節(jié)點的信息回傳鏈路所用 信道之外的所有信道，進行錯節(jié)點的發(fā)現(xiàn)，而一旦發(fā)現(xiàn)了某個活躍信道并成功接入后，就周 期性通過該信道進行信標(biāo)信號的發(fā)送。
[0044]參圖4,移動節(jié)點在與錯節(jié)點的通信過程中，發(fā)送的信標(biāo)信號通過錯節(jié)點被發(fā)送至 服務(wù)器，服務(wù)器會計算此時成功接收該移動節(jié)點發(fā)送的信標(biāo)信號的錯節(jié)點的數(shù)量。該里所 說的"成功接收"是指錯節(jié)點接收到的移動節(jié)點信標(biāo)信號的接收信號強度巧S巧大于某一 闊值。
[0045]當(dāng)計算出成功接收到移動節(jié)點的信標(biāo)信號的錯節(jié)點的數(shù)量大于等于預(yù)設(shè)闊值時， 說明