无线传感网络的信道接入方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请设及通信技术领域，尤其设及一种无线传感网络的信道接入方法及装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着智能家居、可穿戴设备等新兴物联网技术的快速发展，物联网愈加广 泛地影响了普通人的生活，无线传感网络（WirelessSenorNetwork,WSN)也随之迅速发 展。
[0003] 在无线传感网络的架构中，为了使无线传感网络的节点使用寿命尽可能长，需要 其能效达到很高的标准。而在节点的能源消耗中，通信能耗占了很大的一部分，因此如何降 低该部分的能耗，成为了提高无线传感网络能效的关键。
[0004] 现有的无线传感网络的架构中，区域内所有的移动节点都工作在同一信道，该样 做的问题在于，过多的移动节点会导致信道过于拥挤，导致大量的信号发送失败，同时，信 道内大量的信号之间会彼此冲突，该些都导致了无线传感网络通信能耗的升高。
【发明内容】
[0005] 本申请实施例提供一种无线传感网络的信道接入方法及装置，用W解决现有技术 中无线传感网络中信道过于拥挤W及信道之间彼此冲突导致无线传感网络通信能耗升高 的问题。
[0006] 本申请实施例提供的一种无线传感网络的信道接入方法，包括：
[0007] 获取预设区域范围内移动节点的位置信息，其中，所述预设区域范围划分有若干 区域，所述若干区域分别分配有信道，所述若干区域中相邻区域分配的信道不同；
[0008] 根据所述位置信息确定所述移动节点在所述若干区域中的目标工作区域；
[0009] 配置所述移动节点工作在所述目标工作区域分配的信道。
[0010] 本申请实施例提供的一种无线传感网络的信道接入装置，包括：
[0011] 获取模块，用于获取预设区域范围内移动节点的位置信息，其中，所述预设区域范 围划分有若干区域，所述若干区域分别分配有信道，所述若干区域中相邻区域分配的信道 不同；
[0012] 定位模块，用于根据所述位置信息确定所述移动节点在所述若干区域中的目标工 作区域；
[0013] 配置模块，用于配置所述移动节点工作在所述目标工作区域分配的信道。
[0014] 本申请实施例提供一种无线传感网络的信道接入方法及装置，该方法通过获取预 设区域范围内移动节点的位置信息来确定该移动节点的目标工作区域，进而配置移动节点 工作在目标工作区域分配的信道；由于预设区域范围内划分的若干区域分别分配有信道， 故划分的每个区域所分配的信道仅用于负责传输该区域内移动节点的信号，减小了信道的 拥挤程度，并且相邻区域的信道不同，避免了不同区域之间的信道干扰，降低了网络通信的 能耗。
【附图说明】
[0015] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申 请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0016] 图1为本申请实施例提供的无线传感网络的信道接入的流程示意图；
[0017]图2为本申请实施例提供的无线传感网络的信道接入的场景示意图；
[001引图3为本申请实施例提供的头错节点的模块架构示意图；
[0019]图4为本申请实施例提供的根据转发移动节点发送的信标信号的错节点的数量， 确定移动节点工作信道的示意图；
[0020] 图5为本申请实施例提供的无线传感网络中，对同一区域内同时接收到信标信号 的多个错节点的信号转发进行时延控制的流程示意图；
[0021] 图6为本申请实施例提供的无线传感网络中，对同一区域内同时接收到信标信号 的多个错节点的信号转发进行时延控制的场景示意图；
[0022] 图7为本申请实施例提供的根据移动节点的移动速度调整移动节点的信标信号 发送周期的流程示意图；
[0023]图8为本申请实施例提供的根据移动节点的移动速度调整移动节点的信标信号 发送周期的测试结果示意图；
[0024]图9为本申请实施例提供的根据移动节点是否位于当前区域的边缘，调整移动节 点的信号接收周期的流程示意图；
[0025] 图10为本申请提供的对无线传感网络进行通信效率测试的测试场景示意图；
[0026] 图11为本申请提供的对无线传感网络进行功耗测试时，示波器测量结果的屏幕 截图；
[0027] 图12为本申请实施例提供的无线传感网络的信道接入装置的模块示意图。
【具体实施方式】
[0028] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及 相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一 部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0029] 图1为本申请实施例提供的无线传感网络的信道接入过程，具体包括W下步骤：
[0030]S11;获取预设区域范围内移动节点的位置信息。
[0031] 在本实施例中，服务器将预设区域范围划分为若干区域，该若干区域分别分配有 信道，且若干区域中相邻区域分配的信道不同。预设区域范围可W是W本实施例的无线传 感网络所能覆盖的最大区域范围而限定，且具体划分依据可W是例如按照地理位置特征。
[0032] 参图2,所示的预设区域范围被划分为区域1和区域2。移动节点作为定位和追踪 的目标，其上装配有信号发送模块。移动节点在预设区域范围内移动，并周期性地向周围发 送信标信号。基于低功耗的考虑，移动节点可W是在每次发送信标信号或接收下行信号的 间隙进入到休眠模式，从而节约能耗。
[0033] 预设区域范围划分出的若干区域中都均匀地配置有错节点，错节点的位置信息都 存储在服务器中，因此，错节点与移动节点的通信可w用于确定移动节点的位置和轨迹。为 了移动节点可W随时接入无线传感网络，错节点被设置为不进入休眠状态，在室内环境中， 错节点可W例如使用市电进行供电，而在室外环境中，则可W例如利用太阳能对错节点进 行供电。
[0034] 针对均匀分布在各个区域中的错节点，可W分别选取一个错节点作为头错节点， 而其它的则作为一般错节点。每个区域内的一般错节点作为一级簇头，和移动节点组成第 一层通信网络，头错节点作为二级簇头，和一般错节点组成第二层通信网络。
[0035] 本实施例中，无线传感网络中还设置有一个汇聚节点，该汇聚节点一方面用于收 集每个区域的头错节点上传的信息，并发送给服务器进行处理，另一方面将服务器传递过 来的控制信息解析并分发到指定的节点中。
[0036] 需要说明的是，虽然在本申请的实施例中，W无线传感网络中设置有一般错节点、 头错节点、汇聚节点为例，对本申请无线传感网络的信道接入方法做阐述，但可W理解的 是，本申请无线传感网络的信道接入方法并非是一定需要依赖于上述各种节点的设置而实 施，该些节点可W依据各无线传感网络的情况而被选择性地应用。例如，在一些实施例中， 各个区域中可W仅仅设置一个头错节点，该头错节点与相应区域内的移动节点直接通信， 又或者，各个区域的头错节点可W是直接与服务器直接通信等。
[0037] 移动节点位置信息的获取可W采用多种的短距离无线通信技术，例如无线局域网 (WLAN)、藍牙炬luetooth)、紫蜂协议狂i浊ee)、超宽带无线电OJltraWideBandRadio, UWB)等。通过预先布置的地理位置已知的错节点、W及错节点与移动节点之间的组网与通 信功能，处理接收信号强度巧eceivedSi即alStrength,RS巧信息，可W获取移动节点的 地理位置信息。
[003引本实施例中，例如采用Zi浊ee技术实现移动节点位置信息的获取。根据Zi浊ee协议规定，其可工作在915MHz、868MHz、2. 4GHzS个免费频段（ISMBand)，其中在2. 4GHz频 段，按频点划分为16个信道，分别为信道11至信道26。因此，针对一些预设区域范围较大 的情况（例如划分的区域数量超过16)，当划分的两个区域之间间隔超过一定范围后，可W 采用上述2. 4GHz划分出的一个相同信道。
[0039] 相应地，移动节点和一般错节点上装配有Zi浊ee射频模块。参图3,头错节点上装 配有Zi浊ee双射频模块，其可W同时工作在两个不同的信道。头错节点的一个信道（图2 中的信道12)用于与一般错节点进行通信，而另一个信道（图2中的信道21)则专用于与 汇聚节点进行通信，该样做的原因在于，头错节点-汇聚节点链路是整个无线传感网络的 信息回传链路，其携带有大量的信息，且发生频率较高，因此分配专用信道可W保障其传输 的快速与稳定，保证整个无线传感网络的性能。
[0040]S12 ;根据该位置信息确定该移动节点在若干区域中的目标工作区域。
[0041] 该里的"目标工作区域"可W是指移动节点当前所位于的区域或即将进入的区域 两种情况。由于移动节点在预设范围区域中不断移动，因此除了需要确定移动节点当前位 于的区域外，还需要预测移动节点在未来时刻时即将进入的区域，进而针对性地为移动节 点分配信道。
[0042]S13;配置该移动节点工作在该目标工作区域分配的信道。
[0043] 移动节点在刚进入预设区域范围时，会自行扫描除头错节点的信息回传链路所用 信道之外的所有信道，进行错节点的发现，而一旦发现了某个活跃信道并成功接入后，就周 期性通过该信道进行信标信号的发送。
[0044]参图4,移动节点在与错节点的通信过程中，发送的信标信号通过错节点被发送至 服务器，服务器会计算此时成功接收该移动节点发送的信标信号的错节点的数量。该里所 说的"成功接收"是指错节点接收到的移动节点信标信号的接收信号强度巧S巧大于某一 阔值。
[0045]当计算出成功接收到移动节点的信标信号的错节点的数量大于等于预设阔值时， 说明