基于多个收发器的无线网络配置方法及装置与流程

本申请涉及一种基于多个收发器的无线网络配置方法及装置，属于无线传感器网络领域。

背景技术：

无线传感器网络已被广泛应用于各种系统中，例如工厂监控、远程医疗、环境监测等等。由于实际系统对无线传感器网络有易于布网、成本低、操作灵活、无需人工参与等需求，使得无线网络节点必须具有体积小、低功耗、能够自主操作等特性。

但是无线传感器网络节点受制造工艺、电子技术等限制，无法实现小体积电池对多个收发器的长期供电。因此为了避免人工频繁的更换电池，目前一个无线传感器网络节点只配备一个收发器，这种网络配置虽然可以节约网络节点能量，延长网络节点寿命，但是严重制约了数据的传输速率。

技术实现要素：

根据本申请的一个方面，提供了一种基于多个收发器的无线网络配置方法，该方法提高了数据的传输速率和网络的吞吐量。

一种基于多收发器的无线网络配置方法，包括：

将当前网络划分为多个区域；

将一个或多个网络节点分别配置在划分的区域中，每个区域配置一个网络节点，每个网络节点包含多个收发器；

验证当前网络配置的收发器是否可以实时传输所有数据流，如果否，增加一个或多个网络节点的收发器数量。

其中，将当前网络划分为多个区域，具体包括：

测量任意两个网络节点之间的信号接收强度；

根据信号接收强度将当前网络划分为多个区域。

进一步地，将一个或多个网络节点分别配置在划分的区域中，具体包括：

在划分的多个区域中选择满足预设条件的配置区域；所述预设条件为配置当前网络节点的配置区域的覆盖面积大于第一预设阈值；

将一个或多个网络节点分别配置在所述配置区域中，每个配置区域配置一个网络节点。

其中，当一个网络节点的满足预设条件的配置区域有多个时，将一个或多个网络节点分别配置在满足预设条件的配置区域中，具体为：

将一个或多个网络节点分别配置在邻居网络节点最多的配置区域中。

进一步地，将一个或多个网络节点分别配置在划分的区域中之后，还包括：

检测网络是否覆盖了划分的全部区域，如果否，在划分的区域中继续配置网络节点，直到网络覆盖了划分的全部区域。

进一步地，当检测到网络已经覆盖了划分的全部区域时，还包括：

判断网络是否连通，如果否，添加中继网络节点使网络连通。

其中，验证当前网络配置的收发器是否可以实时传输所有数据流，包括：

在空闲信道传输周期最小的数据包；设收发双方开始传输的时间为收发双方所支持的最小时间偏移；

判断是否还有剩余空闲信道，如果有，执行在空闲信道传输周期最小的数据包的步骤；如果没有，获取未传输的数据包的截止期；

判断未传输的数据包是否超过截止期，如果是，表明当前网络配置无法实时传输所有数据流；如果否，下一时刻传输未传输的数据包。

其中，增加一个或多个网络节点的收发器数量，具体为：

增加传输利用率大于第二预设阈值的网络节点的收发器数量。

根据本申请的又一个方面，提供了一种基于多个收发器的无线网络配置装置，包括：划分模块、配置模块、验证模块和设置模块；

所述划分模块，用于将当前网络划分为多个区域；

所述配置模块，用于将一个或多个网络节点分别配置在所述划分模块划分的区域中，每个区域配置一个网络节点；每个网络节点包含多个收发器；

所述验证模块，用于验证当前网络配置的收发器是否可以实时传输所有数据流，如果否，触发所述设置模块；

所述设置模块，用于增加一个或多个网络节点的收发器数量。

进一步地，还包括：

检测模块，用于当所述配置模块将一个或多个网络节点分别配置在所述划分模块划分的区域中之后，检测网络是否覆盖了划分的全部区域，如果否，再次触发配置模块。

本申请能产生的有益效果包括：

1)本申请本发明实施例通过将当前网络划分为多个区域，将一个或多个网络节点分别配置在划分的区域中，然后验证当前网络配置的收发器是否可以实时传输所有数据流，如果否，增加网络节点的收发器数量，由于本发明实施例使用了多个收发器，大大提高了数据的传输速率和网络的吞吐量；

2)进一步地，由于将网络节点配置在满足预设条件的配置区域中，使得能够用更少的网络节点覆盖全部区域，节省了网络布置成本；

3)更进一步地，将网络节点配置在邻居网络节点最多的配置区域中，使多个收发器可以并行传输，进一步提高了数据的传输速率；

4)进一步地，将收发双方开始传输数据包的时间设置为收发双方所支持的最小时间偏移，是收发双方尽可能的保持时间同步，提高了数据传输的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于多个收发器的无线网络配置方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于多个收发器的无线网络配置装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

参见图1，本发明实施例提供了一种基于多个收发器的无线网络配置方法，该方法包括：

101、将当前网络划分为多个区域；

其中，将当前网络划分为多个区域，具体为：

测量任意两个网络节点之间的信号接收强度；

根据信号接收强度将当前网络划分为多个区域。

本发明实施例中，根据信号接收强度可以将布网区域划分为多个矩形小区域，例如棋盘形式，还可以划分为圆形、方形等形式，本发明实施例对具体的划分方式不作限定，在具体应用中可以根据需要划分。

实际应用中，由于环境限制导致划分的某些区域不可使用，例如温度、湿度大于指定值得区域，以及已被其它设备占据的区域。因此，本发明实施例还包括：

在根据信号接收强度将当前网络划分为多个区域中，除去指定区域。指定区域包括被占据的、温度和湿度大于指定值的区域。

102、将一个或多个网络节点分别配置在划分的区域中，每个区域配置一个网络节点，每个网络节点包含多个收发器；

具体的，在划分的多个区域中选择满足预设条件的配置区域；预设条件为配置当前网络节点的配置区域的覆盖面积大于第一预设阈值；

将一个或多个网络节点分别配置在上述选择的配置区域中。

进一步地，当一个网络节点的满足预设条件的配置区域有多个时，将一个或多个网络节点分别配置在上述选择的配置区域中，具体为：

将一个或多个网络节点分别配置在邻居网络节点最多的配置区域中。

每个网络节点包括微控制器和并联的多个收发器。微控制器以串行的顺序控制多个收发器，由于串行操作将导致时间偏移，因此实现点到点传输的两个收发器必须以相同的时间偏移开始工作。

本发明实施例中每个网络节点包括微控制器MSP430和多个并联的收发器CC2420，收发器CC2420通过SPI接口与微控制器MSP430相连，多个收发器通过SPI接口并联。

进一步地，将一个或多个网络节点分别配置在划分的区域中之后，为了保障数据传输的可靠性，还可以检测网络是否覆盖了划分的全部区域，如果否，在划分的区域中继续配置网络节点，直到网络覆盖了划分的全部区域。

相应的，将一个或多个网络节点分别配置在上述选择的配置区域中之后，可以检测网络是否覆盖了划分的全部区域，如果否，在配置区域中继续配置网络节点，直到网络覆盖了划分的全部区域。

进一步地，为了保障数据的及时传输，当检测到网络已经覆盖了划分的全部区域时，还可以包括：

判断网络是否连通，如果否，添加中继网络节点使网络连通。

103、验证当前网络配置的收发器是否可以实时传输所有数据流，如果否，执行步骤104；

104、增加一个或多个网络节点的收发器数量。

具体地，可以首先选择增加传输利用率大于第二预设阈值的网络节点的收发器数量，以实现快速调整合适的收发器数量。

其中，验证网络配置的收发器是否可以实时传输所有数据流，包括：

a、在空闲信道传输周期最小的数据包；设收发双方开始传输的时间为收发双方所支持的最小时间偏移；

b、判断是否还有剩余空闲信道，如果有，返回步骤a；如果没有，执行步骤c；

c、获取未传输的数据包的截止期；

d、判断未传输的数据包是否超过截止期，如果是，表明当前网络配置无法实时传输所有数据流；如果否，执行步骤e；

e、下一时刻传输未传输的数据包。

本发明实施例通过将当前网络划分为多个区域，将一个或多个网络节点分别配置在划分的区域中，然后验证当前网络配置的收发器是否可以实时传输所有数据流，如果否，增加网络节点的收发器数量，由于本发明实施例使用了多个收发器，大大提高了数据的传输速率和网络的吞吐量；进一步地，由于将网络节点配置在满足预设条件的配置区域中，使得能够用更少的网络节点覆盖全部区域，节省了网络布置成本；更进一步地，将网络节点配置在邻居网络节点最多的配置区域中，使多个收发器可以并行传输，进一步提高了数据的传输速率；进一步地，将收发双方开始传输数据包的时间设置为收发双方所支持的最小时间偏移，是收发双方尽可能的保持时间同步，提高了数据传输的可靠性。

参见图2，本发明实施例提供了一种基于多个收发器的无线网络配置装置，该装置包括：划分模块201、配置模块202、验证模块203和设置模块204；

划分模块201，用于将当前网络划分为多个区域；

具体地，划分模块201包括测量单元和划分单元；

测量单元，用于测量任意两个网络节点之间的信号接收强度；

划分单元，用于根据测量单元测量的信号接收强度将当前网络划分为多个区域。

配置模块202，用于将一个或多个网络节点分别配置在划分模块201划分的区域中，每个区域配置一个网络节点，每个网络节点包含多个收发器；

进一步地，配置模块202包括选择单元和配置单元；

选择单元，用于在划分模块201划分的多个区域中选择满足预设条件的配置区域；预设条件为配置当前网络节点的配置区域的覆盖面积大于第一预设阈值；

配置单元，用于将一个或多个网络节点分别配置在选择单元选择的配置区域中，每个配置区域配置一个网络节点。

进一步地，为了保障数据传输的可靠性，本发明实施例还包括：检测模块，用于当配置模块202将一个或多个网络节点分别配置在划分模块201划分的区域中之后，检测网络是否覆盖了划分的全部区域，如果否，再次触发配置模块202，使配置模块202继续配置网络节点，直到网络覆盖了划分的全部区域。

进一步地，为了保障数据的及时传输，还包括：判断模块和补充模块，用于当检测模块检测到网络已经覆盖了划分的全部区域后，判断网络是否连通，如果否，触发补充模块；

补充模块，用于补充中继网络节点使网络连通。

验证模块203，用于验证网络配置的收发器是否可以实时传输所有数据流，如果否，触发设置模块204；

具体地，验证模块203具体包括：传输单元、第一判断单元、获取单元和第二判断单元；

传输单元，用于在空闲信道传输周期最小的数据包；设收发双方开始传输的时间为收发双方所支持的最小时间偏移；

第一判断单元，用于判断是否还有剩余空闲信道，如果有，触发传输单元；如果没有，触发获取单元；

获取单元，用于获取未传输的数据包的截止期；

第二判断单元，用于判断未传输的数据包是否超过截止期，如果是，表明当前网络配置无法实时传输所有数据流；如果否，触发传输单元。

设置模块204，用于增加一个或多个网络节点的收发器数量。

具体地，设置模块204增加传输利用率大于第二预设阈值的网络节点的收发器数量，以实现快速调整合适的收发器数量。

本发明实施例通过将当前网络划分为多个区域，将一个或多个网络节点分别配置在划分的区域中，然后验证当前网络配置的收发器是否可以实时传输所有数据流，如果否，增加网络节点的收发器数量，由于本发明实施例使用了多个收发器，大大提高了数据的传输速率和网络的吞吐量；进一步地，由于将网络节点配置在满足预设条件的配置区域中，使得能够用更少的网络节点覆盖全部区域，节省了网络布置成本；更进一步地，将网络节点配置在邻居网络节点最多的配置区域中，使多个收发器可以并行传输，进一步提高了数据的传输速率；进一步地，将收发双方开始传输数据包的时间设置为收发双方所支持的最小时间偏移，是收发双方尽可能的保持时间同步，提高了数据传输的可靠性。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。