[發明專利]無線傳感器網絡中的同步跳頻方法及系統

有效

• 申請號: 201310046072.5
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103117772A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 何林;劉亞郡;金紅謙;韓浩
• 申請（專利權）人: 思創網聯（北京）科技發展有限公司
• 主分類號: H04B1/7156
• 分類號: H04B1/7156;H04W16/14
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙) 11400
• 代理人: 方挺;葛強

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡中的傳輸節點的傳輸，應用于無線傳感器網絡中，特別涉及無線傳感器網絡中的同步跳頻方法及系統。

背景技術

無線傳感器網絡（Wireless?Sensor?Network，簡稱WSN）被認為是21世紀最重要的技術之一，是眾多的傳感器通過無線通信的方式，相互聯系，處理、傳遞信息的網絡。該網絡綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術和通信技術，可以實時監測、感知和控制網絡分布區域內的各種環境或監測對象的信息，并對這些信息進行處理，傳送給所需用戶。WSN在軍事、工業、交通、安全、醫療、探測以及家庭和辦公環境等很多方面都有著廣泛的用途。同時，作為一項正在發展中的技術，WSN還有許多技術內容需要增強和提升。

用戶通常都希望WSN具有低功耗、可擴展、自適應、高冗余特性等特點。而對于WSN的應用有諸多的限制和特點。例如，組網中的節點大都工作在公用頻段，一般處于靜止或慢速移動狀態。該頻段擁擠，頻段相對較窄。開放頻譜干擾多；但頻譜的功率分布相對固定或慢變。另外，節點單位成本低，節點覆蓋范圍較短。對于開放頻段（例如ISM頻段）的WSN的通用跳頻方案，跳頻的目的是為了提高鏈路容量，同時提高網絡容量，降低網內干擾，增加鏈路保密性。因此，在WSN中，跳頻系統設計基本目的及要求是提高點到點鏈路的傳輸質量，同時通過不同節點跳頻序列的分配，減小相鄰節點工作頻點碰撞概率，從而提高整個網絡的凈吞吐量。

發明內容

本發明提供了無線傳感器網絡中的同步跳頻方法，包括以下步驟：

在無線傳感器網絡的小區中，主節點生成長度為M的原始跳頻序列集合C，可用頻點數N；

主節點根據標識信息及各從節點標識信息生成各從節點的偽隨機相位值Index，將該偽隨機相位值Index、所述原始跳頻序列集合C和所述可用頻點數N發送至各從節點；

所述各從節點根據所接收到的各自所述偽隨機相位值Index、所述原始跳頻序列集合C和所述可用頻點數N生成跳頻序列D'；

在所述主節點及從節點間，根據所述跳頻序列D'參照可用頻點集實現同步跳頻傳輸。

同時，本發明還提供了無線傳感器網絡中的同步跳頻系統，其中，

主節點處理單元，在無線傳感器網絡的小區中，預先生成長度為M的原始跳頻序列集合C，和根據可用頻點數N、主節點標識信息及各從節點標識信息生成各從節點的偽隨機相位值Index，將該偽隨機相位值Index、所述原始跳頻序列集合C和所述可用頻點數N發送至各從節點；

從節點處理單元，設置于各從節點中，根據所接收到的各自所述偽隨機相位值Index、所述原始跳頻序列集合C和所述可用頻點數N生成跳頻序列D'；

跳頻單元，根據所述跳頻序列D'，參照可用頻點集實現所述主節點及從節點間的同步跳頻傳輸。

與現有技術相比，本發明實施例具有以下優點：能周期的探測對應頻段的功率譜分布，在剔除干擾頻點的基礎上構造跳頻集。通過主節點生成各個從節點的跳頻參數，由于在跳頻參數的生成過程中，使用其各從節點的標識信息作為變量，因此，各從節點的跳頻參數可相互區別，之后由主節點將跳頻參數發送至從節點，在從節點進行跳頻序列的生成，使得不同的從節點得到當前通信跳頻序列。在減輕了主節點的計算負荷的同時，本發明還支持具有不同的通信鏈路及不同的鏈路動態密鑰的無線傳感器網絡，從而使該網絡具有保密性好、抗干擾能力強、組網可擴展性好等優勢。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1是根據本發明的無線傳感器網絡中的同步跳頻方法的步驟圖；

圖2是本發明的一實施方式中的頻譜空洞掃描和跳頻示意圖；

圖3是本發明的一實施方式中的同步跳頻圖樣示意圖；

圖4是本發明的一實施方式中的生成跳頻序列流程圖；

圖5是本發明的一實施方式中的原始跳頻序列集C示意圖；

圖6是本發明的一實施方式中的模N（如N=15）跳頻序列集D′示意圖；

圖7是本發明的一實施方式中的全周期跳頻序列（以上設置參數）示意圖；

圖8是是本發明的一實施方式中的全周期跳頻序列直方圖分布示意圖；

圖9是本發明的一實施方式中的全周期跳頻序列自相關函數示意圖；

圖10是本發明的一實施方式中的帶默認頻點的單RF主節點跳頻配置示意圖；