[發(fā)明專利]一種無線傳感器網(wǎng)絡及無線信道處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310279091.2
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103327641A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設計）人: 郭曉惠;任海艷;錢方遠;陳潔清
• 申請（專利權）人: 廣西中煙工業(yè)有限責任公司
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08;H04W84/18
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權代理有限公司 11250
• 代理人: 李紅團

技術領域

本發(fā)明涉及無線通信和信息傳播領域，尤其涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡及無線信道處理方法。

背景技術

無線傳感器網(wǎng)絡作為新一代網(wǎng)絡，具有廣泛的應用前景，其發(fā)展和應用將會給人類的生活和生產(chǎn)的各個領域帶來深遠影響。美國商業(yè)周刊和MIT（Massachusetts?Institute?of?Technology，麻省理工學院）技術評論分別將其列為21世紀最有影響的21項技術和改變世界的10個技術之一。

對于無線通信，處于同一物理區(qū)域內(nèi)的節(jié)點共用無線信道，為了避免沖突和干擾、增加信道利用率、保證通信的有效可靠性，需要設計一個優(yōu)良的MAC（Media?Access?Control，媒體訪問控制）協(xié)議。目前，各無線節(jié)點可使用TDMA（Time?Division?Multiple?Access，時分多址）、FDMA（Frequency?Division?Multiple?Access，頻分多址）、CDMA（Code?Division?Multiple?Access，碼分多址）等方式接入信道，這些接入方式需要進行一定的分配和協(xié)調(diào)。

目前，較為成熟的無線傳感器網(wǎng)絡的結構框圖，如圖1所示。每個傳感器節(jié)點均配置一個微控制器單元（Micro?Controller?Unit，MCU），由MCU和接收器間進行協(xié)調(diào)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。其中，微控制器單元的外圍電路通常包含存儲模塊、顯示電路、報警電路、接口電路等，利用微控制器單元及其外圍電路，可以方便地實現(xiàn)無線信道的分配和協(xié)調(diào)。但是，由于微控制器單元及其外圍電路的存在，使得傳感器節(jié)點的體積和成本均有不同程度的增加，從而成為無線傳感器網(wǎng)絡中難以突破的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種無線傳感器網(wǎng)絡及無線信道處理方法，其無線傳感器的結構簡單，體積小、重量輕、成本低，適用于要求傳感器節(jié)點的功能相對較為單一，只是將采集到的數(shù)據(jù)實時發(fā)送給接收器，無需具備數(shù)據(jù)存儲、報警、數(shù)據(jù)顯示等功能。

為實現(xiàn)本發(fā)明目的而提供的一種無線傳感器網(wǎng)絡，所述傳感器節(jié)點由傳感器模塊和發(fā)射模塊組成；

所述發(fā)射模塊包括發(fā)射器和無線信道管理單元；

所述發(fā)射器與傳感器模塊之間通信連接，所述發(fā)射器與無線信道管理單元之間通信連接，所述發(fā)射器與接收器之間無線通信連接；

所述無線信道管理單元，用于對發(fā)射器和接收器之間的無線信道進行分配和協(xié)調(diào)，采用多路訪問/沖突避免機制競爭接入信道，在接入信道傳輸數(shù)據(jù)時，在發(fā)送數(shù)據(jù)前使用空閑信道評估技術對信道進行偵測，如果信道忙，則使用退避算法來避免沖突和干擾。

優(yōu)選的，所述退避算法為非堅持CSMA或者1-堅持CSMA算法；

優(yōu)選的，所述退避算法為P-堅持CSMA算法。

優(yōu)選的，所述無線傳感器網(wǎng)絡，還包括計算機，所述計算機與接收器之間通信連接。

為實現(xiàn)本發(fā)明目的還提供一種無線傳感器網(wǎng)絡的無線信道處理方法，包括如下步驟：

在對無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)射器和接收器之間的無線信道進行分配和協(xié)調(diào)時，采用多路訪問/沖突避免機制競爭接入信道；

在接入信道傳輸數(shù)據(jù)時，在發(fā)送數(shù)據(jù)前使用空閑信道評估（CCA）技術對信道進行偵測，如果信道忙，則使用退避算法避免沖突和干擾。

優(yōu)選的，所述退避算法為非堅持CSMA或者1-堅持CSMA算法。

優(yōu)選的，所述退避算法為P-堅持CSMA算法。

優(yōu)選的，所述使用退避算法避免沖突和干擾，包括如下步驟：

監(jiān)測信道，如果當前信道處于空閑狀態(tài)，則以P的概率發(fā)送數(shù)據(jù)，以（1-P）的概率延遲一段時間T；

其中，P為小于1的正小數(shù)；T為正整數(shù)；

延遲一段時間T后，重復監(jiān)測信道的步驟；

如果當前信道處于非空閑狀態(tài)，則繼續(xù)監(jiān)測，直至當前信道空閑并重復監(jiān)測信道的步驟。

本發(fā)明的本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡及無線信道處理方法，其結構簡單，體積小，重量輕，成本低，適用于需求傳感器節(jié)點的功能相對較為單一，僅需將采集到的數(shù)據(jù)實時發(fā)送給接收器，無需具備數(shù)據(jù)存儲、報警、數(shù)據(jù)顯示等功能，同時傳感器節(jié)點應盡可能地滿足體積小、重量輕、成本低等要求。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術的無線傳感器網(wǎng)絡的結構框圖；

圖2是本發(fā)明的傳感器節(jié)點的結構框圖；

圖3是本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡的結構框圖；

圖4是本發(fā)明無線傳感器網(wǎng)絡的信道處理方法流程圖。

具體實施方式