Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)實現(xiàn)方法及其架構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)方法及其架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)，即Internet Of Things (1T)。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以是各種信息傳感器和控制器，也可以是各種智能化的家用電器。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過多種方式接入互聯(lián)網(wǎng)，形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)從人向物的延伸。
[0003]W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)接入方式是應用最廣，成本最低，可擴展性最好的物聯(lián)網(wǎng)接入方式之一。通常，W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備直接通過W1-Fi接入點(W1-Fi Access Point，也稱W1-Fi熱點或無線路由器)接入網(wǎng)絡(luò)。但是，大部分的W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備功能較單一，數(shù)據(jù)交換量相對較小。很多時候，在W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)時，W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間空間距離較大，設(shè)備分布密度較小(相互作中繼設(shè)備不可能)，而且多數(shù)情況下這些設(shè)備數(shù)據(jù)速率要求較低。因此會造成在某些應用場景中，傳統(tǒng)的W1-Fi鏈路傳輸物理距離達到或者超過極限的情況。又或者在W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋空間中信道情況復雜時，對于較寬頻帶的高速率W1-Fi信號，相對較長的無線信道的多徑時延或信道時變造成傳統(tǒng)的W1-Fi鏈路數(shù)據(jù)傳輸效果不佳。
[0004]為解決上述問題，一般情況下，在W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)過程中，需額外為分散分布或信道狀況差的W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在合適的距離或位置配置數(shù)量可觀的中繼設(shè)備。但是這種解決方式會增大W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)復雜度，大大增加網(wǎng)絡(luò)成本和維護難度。
[0005]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN202679655U公開(公告)日2013.01.16，公開了一種多頻段異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)裝置，它涉及無線數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，主控制單元I移植嵌入式Linux操作系統(tǒng)，系統(tǒng)中移植了多種物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，支持IEEE802.15.4標準、IEEE802.15.4c 標準、IS0/IEC18000 - 4 標準、IS0/IEC18000 - 7 標準。支持多頻段，多種協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備與廣域IP通信網(wǎng)絡(luò)以及移動通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。相對于現(xiàn)有的一些無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備相比可同時支持多個頻段、多種協(xié)議的感知設(shè)備數(shù)據(jù)接入；可提供多種物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層接入方式，使用方便靈活，實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)感知層多頻段多協(xié)議感知設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層，實現(xiàn)感知區(qū)域多頻段節(jié)點設(shè)備與外部網(wǎng)絡(luò)直接進行數(shù)據(jù)交換的目的。但該現(xiàn)有技術(shù)沒有解決在單一協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)中擴大覆蓋范圍的問題，實現(xiàn)復雜，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)實現(xiàn)方法及其架構(gòu)，在需要長距離布設(shè)低密度W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時，采用降低了基帶速率的W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)，以擴展該子網(wǎng)的信號有效覆蓋范圍，并通過W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)橋接設(shè)備與標準全速率的W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明涉及一種W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)實現(xiàn)方法，通過在W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)置至少一個基帶速率可調(diào)的W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)橋接設(shè)備，該橋接設(shè)備采用時分的形式，分別:1)以降基帶速率方式與至少一個長距離物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進行通信，2)以全基帶速率方式與物聯(lián)網(wǎng)中與互聯(lián)網(wǎng)相連的全基帶速率設(shè)備進行通信。
[0009]所述的橋接W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，可以具備正常W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備功能，通過正常方式鏈接W1-Fi接入點，接入互聯(lián)網(wǎng)。所述的橋接設(shè)備將來自長距離物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的上行數(shù)據(jù)進行降基帶速率的物理層解調(diào)和MAC層解析，并重新經(jīng)過全基帶速率的MAC層封裝和物理層調(diào)制，以時分形式在不同的時隙內(nèi)將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至全基帶速率設(shè)備；橋接設(shè)備將來自全基帶速率設(shè)備的下行數(shù)據(jù)進行全基帶速率的物理層解調(diào)和MAC層解析，并重新進行降基帶速率的MAC層封裝和物理層調(diào)制后，以時分形式在不同的時隙內(nèi)將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至長距離物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
[0010]所述的時分形式是指:橋接設(shè)備在兩個不同基帶速率的子網(wǎng)中，共享其MAC模塊、基帶模塊及RF模塊，因此需要在時間上分開處理不同基帶速率鏈路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；全基帶速率與降基帶速率的時隙比例為:視長距離物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和橋接設(shè)備各自的數(shù)據(jù)速率需求而定。
[0011]所述的全基帶速率設(shè)備包括但不限于:W1- Fi接入點，進行標準距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)設(shè)備等。
[0012]所述的長距離物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備包括但不限于:分布距離較遠的環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)裝置、室外物聯(lián)網(wǎng)照明設(shè)備等。
[0013]本發(fā)明涉及上述方法的異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，包括:與物聯(lián)網(wǎng)相連的具備全基帶速率W1- Fi鏈路的無線路由器、與該無線路由器通過全基帶速率無線連接的橋接設(shè)備和/或W1- Fi設(shè)備以及與所述的橋接設(shè)備通過降低基帶速率無線連接的W1- Fi設(shè)備。
[0014]所述的橋接設(shè)備包括:時鐘切換控制單元以及采樣速率可調(diào)的MAC模塊單元、數(shù)字調(diào)制解調(diào)基帶單元、ADC/DAC及模擬基帶模塊，其中:時鐘切換控制單元通過控制采樣速率可調(diào)的MAC和各基帶模塊的工作采樣速率，在不改變電路實現(xiàn)中任何物理層調(diào)制方式和MAC層協(xié)議細節(jié)的前提下實現(xiàn)橋接設(shè)備的可變基帶速率。
[0015]所述的降低基帶速率，優(yōu)選是指降采樣速率至標準全采樣速率的1/2和1/4。
[0016]正常的全基帶速率的W1- Fi設(shè)備，在無線信道上數(shù)據(jù)速率較低、調(diào)制階數(shù)較小的時候，傳輸距離較大。因此，為了提高信號傳輸距離，而采用降基帶速率的物聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)，在小數(shù)據(jù)速率的基礎(chǔ)上降基帶速率最有意義。
[0017]如IMbps全基帶速率，經(jīng)過降MAC模塊和基帶模塊的采樣速率至1/2 (即0.5Mbps)，則實際基帶速率相應降至1/2，信號帶寬降至全基帶速率時的1/2，對抗無線信道多徑衰落的性能得到提高，可穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)的物理距離加大。
技術(shù)效果
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠顯著提高物聯(lián)網(wǎng)覆蓋范圍，對抗惡劣信道條件，增強信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性；同時實現(xiàn)簡單，不需要額外的裝置，也不需要對現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電路實現(xiàn)做很大修改。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明橋接設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0021]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0022]本實施例的應用的W1- Fi異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備具備:
[0023]I)可調(diào)基帶采樣速率的基帶模塊；
[0024]2)支持低基帶速率下較窄帶寬的RF模塊；
[0025]3)支持與W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)橋接器進行數(shù)字交換所定義的時分模式。
[0026]并且在該異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)中的W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)橋接器的設(shè)備支持以時分模式分別與全基帶速率的W1- Fi接入點和低基帶速率的W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。
[0027]如圖1所示的異構(gòu)W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)中，包括:兩個低基帶速率的W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)，其中w0和w4為W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)橋接設(shè)備。
[0028]根據(jù)W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)覆蓋范圍的不同，wl、w2、w3所構(gòu)成的低基帶速率的W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)采用半基帶速率，覆蓋較大范圍；w5、w6、w7所構(gòu)成的低基帶速率的W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)采用1/4基帶速率，以覆蓋更大的范圍。
[0029]在上述異構(gòu)W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)中，W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)橋接設(shè)備w0和w4以時分的模式，與無線路由器P (在全基帶速率W1-Fi鏈路上)和降基帶速率的W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)設(shè)備間(在相應的降速率W1- Fi鏈路上)進行數(shù)據(jù)交換。W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)橋接設(shè)備wO和《4將接收到的各自的W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)進行解調(diào)解析，并重新封裝調(diào)制，在合適的時隙內(nèi)發(fā)送給無線路由器P。
[0030]同樣，W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)橋接設(shè)備wO和《4將無線路由器P要發(fā)送給其所橋接的Wi _Fi物聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備的數(shù)據(jù)包進行解調(diào)解析，重新封裝調(diào)制后，以降低的基帶速率轉(zhuǎn)發(fā)給相應的W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)設(shè)備。
[0031]W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)橋接設(shè)備wO和w4同時可以作為正常的全基帶速率W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與W1- Fi接入點P交換數(shù)據(jù)。
[0032]無線路由器P還帶有兩個正常全基帶速率W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備《8和w9。
【主權(quán)項】
1.一種W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)實現(xiàn)方法，其特征在于，通過在W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)置至少一個基帶速率可調(diào)的W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)橋接設(shè)備，該橋接設(shè)備采用時分的形式，分別:1)以降基帶速率方式與至少一個長距離物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進行通信，2)以全基帶速率方式與物聯(lián)網(wǎng)中與互聯(lián)網(wǎng)相連的全基帶速率設(shè)備進行通信。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)實現(xiàn)方法，其特征是，所述的橋接W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備具備正常W1-Fi物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備功能，通過正常方式鏈接W1-Fi接入點，接入互聯(lián)網(wǎng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的W1- Fi物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)實現(xiàn)方法，其特征是，所述的橋接設(shè)備將來自長距離物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的上行數(shù)據(jù)進行降基帶速率的物理層解調(diào)和MAC層解析，并重新經(jīng)過全基帶速率的MAC層封裝和物理層調(diào)制，以時分形式在不同的時隙內(nèi)將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至全基帶速率設(shè)備； 所述的橋接設(shè)備將來自全基帶速率設(shè)備的下行數(shù)據(jù)進行全基帶速率的物理層解調(diào)和MAC層解析，并重新進行降基帶速率的MAC層封裝和物理層調(diào)制后，以時分形式在不同的時隙內(nèi)將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至長距離物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。4.一種異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，其特征在于，包括:與物聯(lián)網(wǎng)相連的具備全基帶速率W1-Fi鏈路的無線路由器、與該無線路由器通過全基帶速率無線連接的橋接設(shè)備和/或W1-Fi設(shè)備以及與所述的橋接設(shè)備通過降低基帶速率無線連接的W1- Fi設(shè)備。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，其特征是，所述的橋接設(shè)備包括:時鐘切換控制單元以及采樣速率可調(diào)的MAC模塊單元、數(shù)字調(diào)制解調(diào)基帶單元、ADC/DAC及模擬基帶模塊，其中:時鐘切換控制單元通過控制采樣速率可調(diào)的MAC和各基帶模塊的工作采樣速率，在不改變電路實現(xiàn)中任何物理層調(diào)制方式和MAC層協(xié)議細節(jié)的前提下實現(xiàn)橋接設(shè)備的可變基帶速率。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，其特征是，所述的降低基帶速率是指:降采樣速率至標準全采樣速率的1/2和1/4。
【專利摘要】一種Wi‐Fi物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)實現(xiàn)方法及架構(gòu)，通過在Wi‐Fi物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)置至少一個基帶速率可調(diào)的Wi‐Fi物聯(lián)網(wǎng)橋接設(shè)備，該橋接設(shè)備采用時分的形式，分別以降基帶速率方式與至少一個長距離物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進行通信、以全基帶速率方式與物聯(lián)網(wǎng)中與互聯(lián)網(wǎng)相連的全基帶速率設(shè)備進行通信。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在由不同基帶速率的Wi‐Fi物聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)構(gòu)成的異構(gòu)Wi‐Fi物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)的橋接和交換。
【IPC分類】H04W4/00, H04W84/12
【公開號】CN104981031
【申請?zhí)枴緾N201510398332
【發(fā)明人】林豪, 展睿
【申請人】樂鑫信息科技（上海）有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年7月8日