综合语音和数据的无线接入和传输方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线接入和传输技术领域，具体涉及一种综合语音和数据的无线接入和传输方法。
【背景技术】
[0002]2.4G无线技术，其频段处于2.405GHz?2.485GHz之间，属于ISM(科学、医药、农业)频段，是全球范围内被广泛使用的超低辐射绿色环保频道，包括可以多达256个通信信道。2.4G无线信号具有不受外物遮挡、不受方位或者角度的限制以及信号接收快速、准确和可靠，因此，已被广泛应用于智能控制系统、智能家居和无线语音传输(无线HIFI耳机)设备中。
[0003]目前，同样工作于ISM频段的技术，还有蓝牙和zigbee技术，蓝牙主要应用于无线音频和数据传输；而zigbee技术主要应用传感控制应用，比如物联设备的组网控制应用，进行无数数据传输。
[0004]然而，对于某些同时需要语音传输和在物联设备控制中进行无数数据传输的场合。比如在教育行业中，随着“节能减排”国家战略的推进，降低校园能耗，推动绿色校园建设的需求也日益增长，学校教室既需要实现无线麦克风的接入进行语音传输，并且，同一台无线麦克风常常在不同教室使用；另外，学校教室又需要对教室能耗设备比如空调、灯光等进行管控，实现数据传输，即:服务器向空调或灯具下发控制指令，并接收空调或灯具向服务器上传的当前状态。而在教室等场合单独采用蓝牙或者zigbee技术，很难满足上述需求。其局限性包括:
[0005]1、蓝牙技术具有自动跳频抗干扰能力强、传输速率快以及可同时传输语音和数据的特点，但是蓝牙复杂的协议栈，导致额外开销较大、射频资源利用率和传输效率低下。同时，蓝牙可同时接入的数据通信设备有限，导致其在物联设备应用领域中较难推广。
[0006]2.zigbee具有低成本、低功耗，高安全和高容量的优势，但是zigbee本身的速率低，只有20?250kbps，很难在保证物联设备管控的基础上，保证高质量无线语音传送的需求。
[0007]而如果采用蓝牙+zigbee的方式进行实现，则存在硬件设备重复投资、通信信道占用率高、相互间容易产生冲突和互相干扰的缺点。
[0008]可见，在特定环境中，无法采用单一的蓝牙或者zigbee技术满足既能支持无线语音传输，又能支持对一定数量的无线物联设备进行管控而实现数据传输，如何解决上述问题，是目前迫切需要解决的技术难题。
【发明内容】
[0009]针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种综合语音和数据的无线接入和传输方法，利用2.4G无线技术，在一个无线射频子网内，利用分时和跳频传输的技术，既实现无线接入麦克风进行语音传输，又实现对多路无线接入物联设备进行管控而实现数据传输。
[0010]本发明采用的技术方案如下:
[0011]本发明提供一种综合语音和数据的无线接入和传输方法，包括以下步骤:
[0012]步骤一，搭建无线射频网络架构，所述无线射频网络架构包括远程控制中心以及η个与所述远程控制中心通信的无线射频子网；其中，每个所述无线射频子网均包括主设备、移动从设备以及m个固定从设备；n和m均为自然数；
[0013]另外，在搭建所述无线射频网络架构时，所述远程控制中心还进行以下配置:
[0014]I)所述远程控制中心向每个所述无线射频子网分配唯一的子网网络号，属于该无线射频子网的所述主设备以及m个固定从设备均存储所分配的子网网络号；
[0015]2)所述远程控制中心在搭建所述无线射频网络架构时，所述远程控制中心、各个所述主设备以及所述移动从设备均存储完全相同的公开网络标识和公开信道频点；
[0016]3)所述远程控制中心向每个所述无线射频子网的各个所述固定从设备分配唯一的固定从设备ID ;
[0017]步骤二，对于任意的无线射频子网，将其记为无线射频子网A，将无线射频子网A的主设备记为主设备A，设该无线射频子网共有m个固定从设备；
[0018]所述主设备A采用以下方式与m个固定从设备和移动从设备进行无线通信:
[0019]步骤2.1，所述主设备A预存储跳频序列，该跳频序列由X个信道频点组成，分别记为:信道频点1、信道频点2…信道频点X ;其中，X为自然数；
[0020]然后，所述主设备A以64ms为一个时间片，每经过一个时间片，所述主设备A即按照所述跳频序列进行一次跳频，将工作信道频点切换到所述跳频序列的下一个相邻的信道频点；
[0021 ] 另外，所述主设备A将64ms的时间片划分为16个时隙，依次记为TsO、Ts I…Ts 15，各时隙的作用为:
[0022]DTsO:控制时隙，为主设备A在当前工作信道频点广播主控报文的时隙；其中，所述主控报文的报文头包括本子网网络号；所述主控报文的报文内容包括两部分，第I部分为:分别对每个固定从设备的控制指令；第2部分为:需要本轮时间片上报状态信息的特定固定从设备的特定固定从设备ID ;
[0023]对于已成功加入到无线射频子网A的各个固定从设备，其必然工作于与所述主设备的工作信道频点相同的工作信道频点，因此，可同步地在此时隙接收到该主控报文，一方面，根据所述主控报文，校准本地时钟，实现固定从设备本地时钟与主设备A本地时钟同步；另一方面，各个固定从设备通过解析所述主控报文，得到对自身的控制指令，并执行该控制指令；
[0024]对于已成功加入到无线射频子网A的移动从设备，其必然工作于与所述主设备的工作信道频点相同的工作信道频点，因此，可同步地在此时隙接收到该主控报文，并根据所述主控报文，校准本地时钟，实现移动从设备本地时钟与主设备A本地时钟同步；
[0025]2)Tsl?Ts6:语音数据上传时隙，作用为:
[0026]对于已成功加入到无线射频子网A的移动从设备，其必然工作于与所述主设备的工作信道频点相同的工作信道频点，在Tsl?Ts6时隙，向主控设备A上传语音数据；
[0027]3)Ts7:固定从设备状态上传时隙，作用为:
[0028]在已成功加入到无线射频子网A的各个固定从设备中，与本轮时间片的主控报文所携带的特定固定从设备ID相对应的固定从设备，在与所述主设备的工作信道频点相同的工作信道频点，向主设备A上传自身状态信息；
[0029]4) Ts8:对频时隙，作用为:
[0030]4.1)主控设备A预先设定无线射频子网A可接入的固定从设备的最大数量为N ;
[0031]因此，在连续的第T-1个时间片到第T-N个时间片过程中，主控设备A在Ts8时隙切换到子网私有公共信道频点，并在子网私有公共信道频点广播对频报文；该对频报文的报文头为所述子网私有网络标识，该对频报文的报文内容为所述跳频序列以及本时间片所述主设备A的当前工作信道频点；
[0032]其中，对于初始上电且尚未成功加入到无线射频子网A的固定从设备，将其记为固定从设备Cl ;对于曾经成功加入到无线射频子网A的固定从设备，在后续通信过程中与主设备A连接中断的固定从设备，将其记为固定从设备C2;
[0033]当固定从设备Cl上电后，根据预配置的子网网络号，解算得到子网私有网络标识和子网私有公共信道频点，并存储子网私有网络标识和子网私有公共信道频点；而对于固定从设备C2，当其与主设备A连接中断后，可读取到已存储的子网私有网络标识和子网私有公共信道频点；
[0034]然后，固定从设备Cl和固定从设备C2均执行以下过程:
[0035]固定从设备Cj切换到子网私有公共信道频点，并在子网私有公共信道频点搜索报文头为子网私有网络标识的报文；其中，j = I或2 ;
[0036]因此，固定从设备Cj可在某个时间片的TsS时隙搜索到主控设备A广播的对频报文，获得所述跳频序列以及当前工作信道频点；然后，所述固定从设备Cj从子网私有公共信道频点切换到与主控设备A工作信道频点相同的工作信道频点，并在下一个时间片时，可根据所述跳频序列，与主控设备A同步跳频，进而实现固定从设备Cj成功加入到无线射频子网A ；
[0037]4.2)而每当经过T-1?T-N这N个连续的时间片后，在第T-(N+1)时间片的Ts8时隙时，主控设备A从当前工作频点切换到公开信道频点，并在公开信道频点以特定强度的功率广播对频报文；该对频报文的报文头为公开网络标识，该对频报文的报文内容为主控设备A所在无线射频子网A的子网网络号，将该子网网络号记为子网网络号A ;其中，所述特定强度的功率是指:当存在相邻的两个以上主控设备时，即存在两个以上相邻的射频子网络，对于任意的一个移动从设