[發明專利]一種無線移動式自組通信方法和系統

有效

• 申請號: 202011231473.4
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112423364B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 李明璋;李者;魏玉亮;管志強;魏大倫
• 申請（專利權）人: 青島安然物聯網科技有限公司
• 主分類號: H04W40/22
• 分類號: H04W40/22;H04W40/24;H04W40/02;H04W40/10;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種無線移動式自組通信方法和系統，屬于物聯網和無線通信技術領域，采用低成本、低功耗、移動設備設計的輕量級、分布式無線移動自組網協議，該協議定義了完備的鏈路層和網絡層協議規范，物理層可以采用多種無線信號調制方式，同時，網絡拓撲為完全分布式、對等的網狀網絡，能充分利用網絡中的冗余路由，數據鏈路具有優異的自愈性的穩定性，網絡不需要初始化節點上電可以立即進行無線通信，支持規模大、拓撲結構變化快的移動網絡，所有路由節點獨立負責自己的路由，上下行采用相同的路由方式，根節點不是網絡中心，路由的發現和維護在數據傳輸過程中同時進行，不需要額外開銷，非常適合低功耗、實時性要求高的應用場景。

技術領域

本發明涉及物聯網和無線通信技術領域，尤其涉及一種無線移動式自組通信方法和系統。

背景技術

傳統的自組網通信網絡存在以下問題：

(1)網絡拓撲：僅僅實現最基本的節點之間聯通，沒有發揮網絡節點之間的冗余連接。網絡健壯性差，吞吐量低。

(2)路由協議：在網絡層上實現，需要網絡路由建立過程，每個節點都需要尋找某個節點作為自己的父節點，并把父節點信息報告給網關/根節點。根節點會計算到達每個節點的路徑，下行采用源路由方式。路由更新和維護與數據傳輸過程獨立，在路由失效時才會尋找新的路由，在數據傳輸中不能更新路由。節點位置需要保持固定。

(3)路由級數：由于下行采用源路由的方式，路由級數受報文長度的限制。路由的維護開銷會隨著級數、節點數量的增加迅速上升。實際應用中僅有10級以下。

(4)碰撞算法：基于星型單點對多點的模型設計，在嘗試發送報文期間不接收新的報文，不感知并發的節點數量。帶寬有效利用率隨著并發節點數量急劇下降，甚至無法傳輸。MAC層碰撞算法和路由協議無關，在碰撞處理過程中不交換路由等信息。

(5)網絡規模：FFD需要消耗很多的資源存放路由表，一個網絡最大容量為5000點

(6)路由節點不能休眠，僅葉子節點可以休眠，有CSL(喚醒)/RIT(查詢)方式。網絡分簇/層設計，報文在簇之間轉發效率很低，網絡延時很大。網絡在使用前需要用RPL路由協議建立網關到所有節點的路由表，節點也要找到各自父節點。加上網絡分簇設計，整個過程非常耗時。根據網絡規模一般需要幾十分鐘到幾個小時。

發明內容

本發明提供一種無線移動式自組通信方法和系統，采用低成本、低功耗、移動設備設計的輕量級、分布式無線移動自組網協議，實現低成本、高精度的人員定位算法。

本發明提供的具體技術方案如下：

第一方面，本發明提供的一種無線移動式自組通信方法包括：

網關將廣播抄讀數據報文以可靠廣播的方式發送給其相鄰節點或第一級路由節點；

第一級路由節點在收到廣播抄讀報文后會繼續中繼轉發給自己的相鄰節點或者第二級路由節點，同時將廣播抄讀報文通過串口發送給外設MCU以獲取返回數據報文，其中，第二級路由節點的數量大于第一級路由節點的數量；

第二級路由節點在收到廣播抄讀報文后會繼續中繼轉發給自己的相鄰節點或者第三級路由節點并且獲得外設數據，此時第一級路由節點會將反饋的數據報文陸續發送給網關，第三級路由節點的數量大于第二級路由節點的數量；

第三級路由節點在收到廣播抄讀報文后會繼續中繼轉發給自己的相鄰節點或者第四級路由節點并且獲得外設數據，此時第二級路由節點會將反饋的數據報文陸續發送給第一級路由節點，第一級路由節點會陸續中繼轉發第二級路由節點的數據報文給網關，其中，

第四級路由節點的數量比第三級路由節點的數量多；

依次，第四級、第五級…直至采集完畢全網數據，進而實現無線移動式自組網系統的組建。