[發明專利]基于多信道跳頻的微功率無線網絡自組網方法

有效

• 申請號: 201310303488.0
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103428899A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 李宏文;劉述鋼;彭娟;王調建;肖昌民
• 申請（專利權）人: 珠海中慧微電子有限公司
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;G08C17/02
• 代理公司: 廣東秉德律師事務所 44291
• 代理人: 楊煥軍;閆有幸

技術領域

本發明屬于無線網絡自組網技術領域，具體涉及電力行業低壓用戶集中抄表系統中的微功率無線網絡自組網方法。

背景技術

基于低壓電力線載波的集中抄表系統，因國內低壓電網噪音污染大、負載多變，以及未來交、直流變頻電器的廣泛使用，使其在通信可靠性方面面臨挑戰。隨著數據采集技術水平的不斷提升，現有的載波通信技術已經無法滿足高密度采集頻率。另一方面，隨著計算機技術、現代信號處理技術以及微電子技術不斷發展，射頻技術瓶頸得以突破，從而促使微功率無線通信技術在數據采集領域得以廣泛應用。而基于點對點、點對多點和簡單中繼（人為指定中繼節點）的微功率無線網絡，則在效率和數據采集實時性方面尚不能滿足需要，人力維護成本高，市場推廣緩慢。

鑒于此種現狀，需要一種面向電力行業應用的微功率無線多信道被動掃描跳頻自組網網絡來滿足居民集中抄表應用的需求，既要滿足高效的組網效率又不能對共享的頻譜資源造成浪費和干擾其它應用的設備。但現有微功率無線自組網技術還不成熟，還存在著諸多問題，例如缺乏限制鏈路活躍時間，造成在關鍵節點異常時，游離節點（未入網節點）全天候周期性發起入網請求，其結果殃及整個工作頻段的其它設備，對于共享的頻譜資源來說，其后果不敢設想。

發明內容

本發明的目的在于針對微功率無線通信技術特點，提供一種高效率、低成本的自組網方法。本發明目的由以下技術方案實現：

一種基于多信道跳頻的微功率無線網絡自組網方法，其特征在于，協調器節點和路由節點組網階段的處理流程包括：

協調器節點在公共信道組逐跳發起廣播組網命令，在指定的私有信道組與路由節點完成信息交互；

協調器節點控制不同中繼深度的已入網路由節點分組轉發廣播組網命令；

路由節點在協調器節點激活鏈路的條件下才允許與鄰居節點或協調器交互信息；否則在預先設定的私有信道組表中進行多信道被動掃描，通過捕獲協調器節點至其1跳范圍內的鄰居節點的整條路徑，實時自行抉擇優化路徑，在通信鏈路活躍期內向協調器節點主動上報捕獲的整條路由；

協調器節點在私有信道組接收路由節點入網申請，并對入網申請的路由節點身份的合法性進行判斷，依據身份合法性的結果批量發送網絡配置命令或拒絕加入命令。

作為具體的技術方案，所述公共信道和私有信道均為兩個頻點；協調器上電或復位后，在公共信道組和預先設定的私有信道組表中隨機選擇的私有信道組進行能量掃描，各組中選擇相對信噪比較高的一個頻點，作為優先工作頻點。

作為具體的技術方案，所述協調器節點通過多次發送不同中繼深度的廣播組網命令幀，遍歷整個網絡路由節點，每一次廣播組網命令廣播到某指定的中繼深度，每一個已入網路由節點對同一個組網命令幀ID僅轉發一次；組網命令包括下面幾種：全網絡已入網路由節點轉發廣播組網命令，即全網廣播組網；僅末級已入網路由節點發送廣播組網命令，協調器至末級路由節點之間的中繼節點逐一指定，即單點廣播組網。

作為具體的技術方案，所述協調器節點在每跳呼叫組網鏈路活躍時間結束之后，需要讀取新加入網絡路由節點的鄰居節點表，并保存之；協調器根據讀取各路由節點的鄰居節點信息，控制已入網路由節點多跳分組廣播。

作為具體的技術方案，所述協調器節點內保存到各路由節點的完整路徑，首次來源于路由節點主動上報，路由節點成功加入網絡之后，協調器可根據鄰居節點關系以及各自接收對方的信號強度，綜合整條鏈路成本、中繼深度以及通信成功率，對上報路徑進行優化。

作為具體的技術方案，所述協調器節點在公共信道組選擇已入網路由節點逐跳轉發廣播組網命令，而未選擇的已入網路由節點不轉發組網命令，僅更新鄰居節點信息和完整路由信息。

作為具體的技術方案，所述廣播組網命令幀中包括協調器節點選定的私有信道組號、協調器節點至當前路由節點的跳數、協調器至當前位置的中繼列表，中繼列表中路由節點接收上一級路由節點報文時的信號強度，子網ID，組網命令幀ID，入網路由節點發起加入網絡之前的等待時間和本次通信鏈路活躍時間。

作為具體的技術方案，所述本次通信鏈路活躍時間，告知已入網節點必須在鏈路活躍期內完成轉發響應報文，否則丟失；告知未入網節點在鏈路活躍期內沒有接收到組網命令幀的條件下，可以在公共信道發起連接網絡請求幀，否則多信道掃描接收。