[發明專利]一種基于毫米波的多跳簇式無線傳感器網絡系統

在審

• 申請號: 201410274315.5
• 申請日: 2014-06-19
• 公開（公告）號: CN104080142A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 許洪華
• 申請（專利權）人: 蘇州科技學院
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W84/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹毅

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技術領域

本發明涉及網絡系統，具體涉及一種基于毫米波的多跳簇式無線傳感器網絡系統。

背景技術

許多無線傳感器網絡結構設計時，往往假設節點均勻分布（隨機拋灑）。實際應用中，傳感器節點往往成組部署。所以，實際應用中，無線傳感器網絡往往以一個個簇狀部署，簇間的連通度和覆蓋不足；另一方面，物聯網技術和云計算快速發展，無線傳感器網絡節點數量不斷增加，單個節點采集的數據也不斷增加，簇內產生的數據劇增，簇間通信帶寬面臨挑戰，并成為瓶頸。

本發明設計一種基于60GHz毫米波的多簇多跳無線通信系統。簇內通信采用傳統的無線傳感器網絡，簇間通信采用60GHz毫米波多跳傳輸。60GHz頻段頻譜資源豐富，可用帶寬達7GHz～9GHz，簡單調制即可提供每秒4～6Gbps傳輸速率。另一方面，60GHz毫米波傳輸方向性強、處于氧吸收峰值附近，傳輸衰減快，這兩個特點使之在通信中可以獲得較高的空間復用率?；?0GHz毫米波的多簇多跳無線通信系統，具有較高的簇間速率和空間復用率，從根本上解決大規模無線傳感器網絡簇間瓶頸問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的問題，提供一種基于毫米波的多跳簇式無線傳感器網絡系統，簇內為傳統的無線傳感網絡，簇間通信采用60GHz毫米波多跳傳輸，從根本上解決大規模無線傳感器網絡簇間通信帶寬瓶頸問題。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種基于毫米波的多跳簇式無線傳感器網絡系統，包括簇頭節點，數據采集節點和毫米波路由節點以及數據中心，一個所述簇頭節點與若干個所述數據采集節點組成一個簇，所述數據采集節點采集數據傳送給所述簇頭節點，所述簇頭節點通過所述簇將數據收集后傳輸到所述毫米波路由節點后向所述數據中心匯聚數據。

進一步的，所述數據節點采集數據是以無線方式單跳或者多跳傳送給所述簇頭節點的。

進一步的，所述數據節點包括MC13213最小系統，所述MC13213最小系統與調理電路連接，所述MC13213最小系統與天線電路相連接，所述MC13213最小系統還與電源電路相連接；且所述數據節點采用紐扣電池供電。

進一步的，所述簇頭節點包括毫米波射頻前端，時鐘電路，中頻信號處理電路，基帶處理及控制電路和ZigBee通信電路，所述毫米波射頻前端與中頻信號處理電路連接，還與所述時鐘電路連接，所述中頻信號處理電路與所述基帶處理及控制電路連接，所述基帶處理及控制電路與所述ZigBee通信電路連接。

進一步的，所述毫米波路由節點包括毫米波射頻前端，時鐘電路，中頻信號處理電路和基帶處理及控制電路，所述毫米波射頻前端與中頻信號處理電路連接，還與所述時鐘電路連接，所述中頻信號處理電路與所述基帶處理及控制電路連接。

優選的，所述毫米波射頻前端為低功耗單片60GHz的MKR-V-TXRX，且TxI+、TxI-和TxQ+、TxQ-為中頻信號輸入通道，接收中頻信號；RxI+?、RxI-?和RxQ+、?RxQ-為毫米波中頻信號IQ輸出通道，向中頻處理電路輸入中頻信號；所述中頻信號處理電路包括混合信號前端芯片AD9862、上變頻芯片AD6622和下變頻芯片AD6620；所述基帶處理及控制電路采用?MCF52233，處理基帶信號。

本發明的有益效果:?

本發明設計了一種基于60GHz毫米波的多跳簇式無線通信系統，簇內通信采用傳統的無線傳感網絡，簇間通信采用60GHz毫米波多跳傳輸。從根本上解決大規模無線傳感器網絡簇間通信帶寬瓶頸問題。

附圖說明

圖1是本發明的多跳簇式無線傳感器網絡系統組成結構；

圖2是本發明的數據采集節點結構示意圖；

圖3是本發明的簇頭節點結構示意圖；

圖4是本發明的毫米波路由節點結構示意圖。

具體實施方式

下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本發明。

參照圖1所示，一種基于毫米波的多跳簇式無線傳感器網絡系統，包括簇頭節點，數據采集節點和毫米波路由節點以及數據中心，一個所述簇頭節點與若干個所述數據采集節點組成一個簇，所述數據采集節點采集數據傳送給所述簇頭節點，所述簇頭節點通過所述簇將數據收集后傳輸到所述毫米波路由節點后向所述數據中心匯聚數據。

進一步的，所述數據節點采集數據是以無線方式單跳或者多跳傳送給所述簇頭節點的。