通信信道分配方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种通信信道分配方法及装置，包括：在第i簇内的无线传感器相互间进行通信的阶段，对第i簇的当前通信信道的通信质量进行检测，获得第i簇的当前通信信道质量参数;在第i簇内的无线传感器相互间不进行通信的阶段，依次对N个簇的N个通信信道的信道质量进行检测，获得对应N个通信信道的信道质量参数；将N个信道质量参数一一与第一预设阈值的大小进行比较，按照大小顺序排列N个信道质量参数，获得第i簇的可用通信信道列表；当第i簇的当前通信信道质量参数小于第二预设阈值时，从第i簇的可用通信信道列表中选择一可用通信信道重新分配给第i簇。采用本发明的方法，可以保证无线传感器网络的通信质量。
【专利说明】通信信道分配方法及装置【技术领域】[0001]本发明涉及无线传感器网络【技术领域】，特别涉及一种通信信道分配方法及装置。 【背景技术】[0002]随着物联网产业的日益发展，无线传感器网络已广泛应用于工厂环境检测、智能楼宇和军事侦察等各个领域。但是由于无线传感器网络以电磁波为载体在空间进行信息传递，因而导致无线传感器网络的通信会受到通信环境及外部干扰源的影响，最终导致无线传感器网络的通信质量并不能得到有效保证。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的目的在于提供通信信道分配方法及装置，以保证无线传感器网络的通信质量。[0004]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:[0005]一种通信信道分配方法，将无线传感器网络预先划分为第一簇、第二簇直至第N 簇，且为每一簇分配一个通信信道，N个簇共分配N个通信信道；[0006]所述方法包括:针对第i簇，所述i和N均为自然数，且I < i≤N ;[0007]在第i簇内的无线传感器相互间进行通信的阶段，对第i簇的当前通信信道的通信质量进行检测，获得第i簇的当前通信信道质量参数；[0008]在第i簇内的无线传感器相互间不进行通信的阶段，依次对N个簇的N个通信信道的信道质量进行检测，获得对应N个通信信道的信道质量参数；[0009]将所述N个信道质量参数一一与第一预设阈值的大小进行比较，按照大小顺序排列所述N个信道质量参数，获得第i簇的可用通信信道列表；[0010]在网关对第i簇的当前通信信道的通信质量进行判断的阶段，当所述第i簇的当前通信信道质量参数小于第二预设阈值时，从第i簇的可用通信信道列表中选择一可用通信信道重新分配给第i簇。[0011]优选的，所述在第i簇的无线传感器相互间进行通信的阶段，对第i簇的当前通信信道的通信质量进行检测，获得第i簇的当前通信信道质量参数，包括:[0012]在第i簇内的无线传感器相互之间每完成一次通信时，对应的接收方无线传感器依次利用自身所设置的信号接收强度指示器RSSI和链路质量指示器LQI对所接收的通信报文进行检测，获得第一 RSSI平均值和LQI平均值；[0013]其中，所述第一 RSSI平均值和LQI平均值均属于当前通信信道质量参数。[0014]优选的，所述第二预设阈值包括预设RSSI平均值和预设LQI平均值；第i簇的可用通信信道列表包括第一可用通信信道、第二可用通信信道直至第X可用通信信道；所述在网关对第i簇的当前通信信道质量参数进行判断的阶段，当所述第i簇的当前通信信道质量参数小于第二预设阈值时，从第i簇的可用通信信道列表中选择一可用通信信道重新分配给第i簇，包括:[0015]当所述第i簇所检测的第一 RSSI平均值小于预设RSSI平均值和\或LQI平均值小于预设LQI平均值时，则为第i簇重新分配通信信道；
[0016]当为第i簇重新分配通信信道时，第i簇的所有无线传感器均切换到所述第一可用通信信道，查看其在所述第一可用通信信道内是否可接收除第一可用通信信道外其它通信信道的报文；
[0017]当第i簇的所有无线传感器在所述第一可用通信信道内均接收不到其它通信信道的报文时，将所述第一可用通信信道分配给第i簇，否则第i簇的所有无线传感器均切换到所述第二可用通信信道，直至切换到第X可用通信信道；
[0018]其中，所述X为自然数，I≤X≤N。
[0019]优选的，所述在第i簇内的无线传感器相互间不进行通信的阶段，依次对N个簇的N个通信信道的信道质量进行检测，获得对应N个通信信道的信道质量参数，包括:
[0020]在第i簇的无线传感器相互之间不进行通信的阶段，第i簇内的所有无线传感器均利用自身所设置的RSSI对第i簇的当前通信信道进行质量检测，获得第i簇的当前通信信道的第二 RSSI平均值；
[0021]第i簇的所有无线传感器均切换到第M簇的通信信道，且利用自身所设置的RSSI对第M簇的通信信道进行质量检测，获得第M簇的通信信道的第二 RSSI平均值，直至检测完成N个簇的N个通信信道的第二 RSSI平均值，I ^ M ^ N,且所述M不等于i ;
[0022]其中，所述第二 RSSI平均值属于通信信道的信道质量参数。
[0023]优选的，所述将N个信道质量参数一一与第一预设阈值的大小进行比较，按照大小顺序排列所述N个信道质量参数，获得第i簇的可用通信信道列表，包括: [0024]将所述N个第二 RSSI平均值一一与所述第一预设阈值的大小进行比较；
[0025]当所述第二 RSSI平均值小于等于所述第一预设阈值时，以所述第二 RSSI平均值所对应的通信信道号作为索引，存储所述第二 RSSI平均值；
[0026]将所存储的第二 RSSI平均值根据第二 RSSI平均值的大小进行升序排列，获得第i簇的可用通信信道列表。
[0027]优选的，所述在网关对第i簇的当前通信信道质量进行判断的阶段之前，在所述获得第i簇的可用通信信道列表之后，还包括:
[0028]以N个簇的簇号为索引，存储N个簇的可用通信信道列表，并将其作为组合列表；
[0029]在所述组合列表中分别标注每个簇的当前通信信道，得到信道维护链表。
[0030]优选的，所述方法还包括:
[0031]不同簇的无线传感器相互间进行通信的簇间通信阶段；
[0032]当第O簇的无线传感器与第P簇的无线传感器进行通信时，第O簇的无线传感器通过所述信道维护链表得到第P簇的无线传感器的当前通信信道W ；
[0033]第O簇的无线传感器切换到通信信道W与第P簇的无线传感器进行通信；
[0034]其中，所述0、P和W均为自然数，I≤O≤N，I≤P≤N，I≤W≤N，且所述O不等于P。
[0035]一种通信信道分配装置，包括:
[0036]预划分模块用于，将无线传感器网络预先划分为第一簇、第二簇直至第N簇，且为每一簇分配一个通信信道，N个簇共分配N个通信信道；[0037]第一检测模块用于，在第i簇内的无线传感器相互间进行通信的阶段，对第i簇的当前通信信道的通信质量进行检测，获得第i簇的当前通信信道质量参数；
[0038]第二检测模块用于，在第i簇的无线传感器相互间不进行通信的阶段，依次对N个簇的N个通信信道的信道质量进行检测，获得对应N个通信信道的信道质量参数；
[0039]第一获取模块用于，将所述N个信道质量参数一一与第一预设阈值的大小进行比较，按照大小顺序排列所述N个信道质量参数，获取第i簇的可用通信信道列表；
[0040]分配模块用于，在网关对第i簇的当前通信信道的通信质量进行判断的阶段，当所述第i簇的当前通信信道质量参数小于第二预设阈值时，从第i簇的可用通信信道列表中选择一通信信道重新分配给第i簇。
[0041]优选的，所述第一检测模块包括:
[0042]第一检测单元用于，在第i簇内的无线传感器相互之间每完成一次通信时，对接收方无线传感器所接收的通信报文进行检测，获得第一 RSSI平均值；
[0043]第二检测单元用于，在第i簇内的无线传感器相互之间每完成一次通信时，对接收方无线传感器所接收的通信报文进行检测，获得LQI平均值；
[0044]其中，所述第一 RSSI平均值和LQI平均值均属于当前通信信道质量参数。
[0045]优选的，所述第二预设阈值包括预设RSSI平均值和预设LQI平均值；第i簇的可用通信信道列表包括第一可用通信信道、第二可用通信信道直至第X可用通信信道；
[0046]所述分配模块包括:第一分配单元用于，当所述第i簇所检测的第一 RSSI平均值小于预设RSSI平均值和/或LQI平均值小于预设LQI平均值时，为第i簇重新分配通信信道;
[0047]查看单元用于，当为第i簇重新分配通信信道时，依次查看第i簇的所有无线传感器在所述第一可用通信信道至所述第X可用通信信道内是否可接收其它通信信道的报文；
[0048]第二分配单元用于，当第i簇的所有无线传感器在第B可用通信信道内均收不到其它通信信道的报文时，将所述第B可用通信信道分配给第i簇，
[0049]其中，所述B和X为自然数，且I≤B≤X，1≤X≤N。
[0050]由上述的技术方案可以看出，在本发明实施例中，在第i簇的无线传感器相互之间进行通信的阶段，对第i簇的当前通信信道的通信质量进行检测，获得第i簇的当前通信信道质量参数；在第i簇的无线传感器相互间不进行通信的阶段，依次对N个簇的N个通信信道的信道质量进行检测，且建立第i簇的可用通信信道列表；由于第i簇的当前通信信道质量参数反映了当前通信信道的通信质量；因此，当第i簇的当前通信信道质量参数小于第二预设阈值时，即可认为第i簇的当前通信信道的通信质量变差，从第i簇的可用通信信道列表中选择一可用通信信道重新分配给第i簇。由于第i簇的可用通信信道列表是通过对N个簇的N个通信信道的信道质量进行检测后建立的。因此，当第i簇的当前通信信道的通信质量变差时，可以保证为其分配的通信信道在通信时通信质量良好，从而保证了无线传感器网络的通信质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0051]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0052]图1为本发明实施例所提供的通信信道分配方法的流程图；
[0053]图2为本发明实施例所提供的通信信道分配方法的另一流程图；
[0054]图3为本发明实施例所提供的通信信道分配方法的的又一流程图；
[0055]图4为本发明实施例所提供的可用通信信道列表的示意图；
[0056]图5为本发明实施例所提供的通信信道分配方法的另一流程图；
[0057]图6为本发明实施例所提供的通信信道分配方法的又一流程图；
[0058]图7为本发明实施例所提供的信道维护链表的示意图；
[0059]图8为本发明实施例所提供的通信信道分配装置的模块图；
[0060]图9为本发明实施例所提供的通信信道分配装置的又一模块图；
[0061]图10为本发明实施例所提供的通信信道分配装置的另一模块图；
[0062]图11为本发明实施例所提供的通信信道分配装置的又一模块图。
【具体实施方式】
[0063]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0064]本发明公开了一种通信信道分配方法，如图1所示，该方法至少包括以下步骤:
[0065]Sll:将无线传感器网络预先划分为第一簇、第二簇直至第N簇，且为每一簇分配一个通信信道，N个簇共分配N个通信信道；
[0066]具体的，实现Sll包括以下步骤:
[0067]A:网关将在无线传感器网络中广播组网报文；
[0068]B:接收到组网报文的无线传感器将发送入网报文给上述网关；
[0069]C:接收到入网报文的网关将无线传感器作为某个簇的簇首节点，并为每个上述簇首节点分配一个通信信道；
[0070]D:上述作为簇首节点的无线传感器将在无线传感器网络广播组网报文；
[0071]E:接收到组网报文的无线传感器将发送入网报文给上述簇首节点；
[0072]F:接收到入网报文的簇首节点将所上述传感器作为该簇内的无线传感器。
[0073]其中，每个簇内的无线传感器在进行通信时，可采用分时复用方法，当然也可采取其它复用方法，在此不再赘述。
[0074]S12:针对第i簇，i和N均为自然数，且I SiSN ;在第i簇内的无线传感器相互间进行通信的阶段，对第i簇的当前通信信道的通信质量进行检测，获得第i簇的当前通信信道质量参数；
[0075]具体的，当前通信信道质量参数包括第一 RSSI平均值和LQI平均值；
[0076]在第i簇内的无线传感器相互之间每完成一次通信时，对应的接收方无线传感器依次利用自身所设置的信号接收强度指示器RSSI (Receive Signal Strength Indicator)和链路质量指示器LQI (Link Quanlity Indicator)对接收的通信报文进行检测,获得第一 RSSI平均值和LQI平均值；
[0077]更具体的，在第i簇内的无线传感器相互间进行通信的阶段，任意无线传感器每完成一次簇内通信(簇内通信指第i簇的无线传感器相互之间进行通信)时，对应的接收方无线传感器依次利用自身所设置的RSSI和LQI对接收的通信报文进行检测，获得该次通信的第一 RSSI值和LQI值；
[0078]第i簇的簇首节点分别对在第i簇的簇内通信阶段所获得的所有第一 RSSI值和LQI值求算术平均值，即可获得第一 RSSI平均值和LQI平均值，并且第i簇的簇首节点将第一 RSSI平均值和LQI平均值发送至网关；
[0079]S13:在第i簇内的无线传感器相互间不进行通信的阶段，依次对N个簇的N个通信信道的信道质量进行检测，获得对应N个通信信道的信道质量参数；
[0080]具体的，信道质量参数包括第二 RSSI平均值；
[0081]如图2所示，实现S13至少包括以下步骤:
[0082]S21:在第i簇的无线传感器相互之间不进行通信的阶段，第i簇的所有无线传感器均利用自身所设置的RSSI对第i簇的当前通信信道进行质量检测，获得第i簇的当前通信信道的第二 RSSI平均值；
[0083]更具体的，RSSI用于衡量信号能量强度。在第i簇的无线传感器相互间不进行通信的阶段，第i簇的所有无线传感器均可以利用自身所设置的RSSI直接捕获在当前环境下第i簇当前通信信道的信道能量。由于此时，第i簇的无线传感器处于相互间不进行通信的阶段，所得到的第二 RSSI平均值越大，代表第i簇的当前通信信道所受的干扰越大，此时第i簇的当前通信信道通信质量越差。
`[0084]同时，实现步骤S21至少包括以下步骤:
[0085]A:每隔预设时间，第i簇的所有无线传感器均利用自身所设置的RSSI对第i簇的当前通信信道进行质量检测，得到多个第二 RSSI值；
[0086]B:第i簇的簇首节点计算多个第二 RSSI值的算术平均值，得到第二 RSSI平均值。
[0087]S22:第i簇的所有无线传感器均切换到第M簇的通信信道，且利用自身所设置的RSSI对第M簇的通信信道进行质量检则，获得第M簇的通信信道的第二 RSSI平均值，直至检测完成N个簇的N个通信信道的第二 RSSI平均值，I < M < N，且M不等于i ;
[0088]更具体的，在第i簇的簇首节点得到自身簇的当前通信信道的第二 RSSI平均值后，切换到除本簇的当前通信信道外的另一簇(第M簇)的通信信道，按照如S21所述的方法进行质量检测，获得该簇的第二 RSSI平均值，然后再切换到除第i簇和第M簇的另一簇的通信信道进行质量检测，直至将N个簇的N个通信信道全部检测完成。
[0089]S14:将N个信道质量参数一一与第一预设阈值的大小进行比较，按照大小顺序排列N个信道质量参数，获得第i簇的可用通信信道列表；
[0090]具体的，如图3所示，实现S14至少包括以下步骤:
[0091]S31:将N个第二 RSSI平均值^7—一与第一预设阈值α的大小进行比较；
[0092]S32:当第二^7Sa时，以第二 RSSI平均值所对应的通信信道号作为索引，存储第二 RSSI平均值；
[0093]更具体的，当_>?时，删除该信道的第二 RSSI平均值。其中α的取值，可通过长期测试获得，也可根据用户的要求确定。
[0094]S33:将所存储的第二 RSSI平均值根据第二 RSSI平均值的大小进行升序排列，获得第i簇的可用通信信道列表。
[0095]具体的，第i簇的可用通信信道列表，可如图4所示，并且在获得第i簇的可用通信信道列表后，第i簇的簇首节点将之发送至网关。
[0096]需说明的是，也可将将所存储的第二 RSSI平均值根据第二 RSSI平均值的大小进行降序排列，作为第i簇的可用通信信道列表，在此不再赘述。
[0097]S15:在网关对第i簇的当前通信信道的通信质量进行判断的阶段，当第i簇的当前通信信道质量参数小于第二预设阈值时，从第i簇的可用通信信道列表中选择一可用通信信道重新分配给第i簇。
[0098]具体的,第二预设阈值包括预设RSSI平均值Y和预设LQI平均值β ;第i簇的可用通信信道列表包括第一可用通信信道、第二可用通信信道直到第X可用通信信道。
[0099]更具体的，如图5所示，实现S15至少包括:
[0100]S51:当第i簇所检测的第一 RSSI平均值^7小于预设RSSI平均值Y和\或LQI平均值小于预设LQI平均值β时，则为第i簇重新分配通信信道；
[0101]具体的，当_< 7和/或Ζ^7< β时，即可认为第i簇的当前通信质量变差，需为第i簇重新分配通信信道；
[0102]更具体的，可通过长期测试，研究当β和Y的值在什么范围时，第i簇的无线传感器可以进行正常通信，即第i簇的无线传感器在通信时没有丢包或仅有个别丢包而不影响正常通信，来确定β和Y的具体取值；当然也可以根据用户的需求要确定β和Y的具体取值。
[0103]S52:当为第i簇重新分配通信信道时，第i簇的所有无线传感器均切换到第一可用通信信道，查看其在第一可用通信信道内是否可接收除第一可用通信信道外其它通信信道的报文；[0104]S53:当第i簇的所有无线传感器在第一可用通信信道内均接收不到其它通信信道的报文时，将第一可用通信信道分配给第i簇，否则第i簇的所有无线传感器均切换到第二可用通信信道，其至切换到第X可用通信信道；
[0105]具体的，网关会查看第i簇的可用通信信道列表是否存在第i簇的当前通信信道，当第i簇的可用通信信道列表中存在第i簇的当前通信信道时，从可用通信信道中删除第i簇的当前通信信道后，再将第i簇的可用通信信道发送给第i簇，第i簇的所有无线传感器从可用通信信道中检测和选择通信信道。其中，X为自然数，I ^ N0
[0106]更具体的，当第i簇的无线传感器在X个可通信信道内均可接收到其它通信信道的报文，则表明第i簇此时所有可用通信信道的环境均不适合无线通信。此时，由第i簇的簇首节点向网关发出网络环境报警，接收到网络环境报警的网关将解散第i簇的所有无线传感器，同时将第i簇的无线传感器加入到其它簇中。
[0107]需要说明的是，当为第i簇重新分配的通信信道，与其它簇的当前通信信号重复也无碍，因为在第i簇的所有无线传感器在重新分配的信道内均收不到其它信道的报文，这说明这两个簇在地理上的距离足够远，可重复使用该信道。[0108]由上可见，在本发明实施例中，在第i簇的无线传感器相互之间进行通信的阶段，对第i簇的当前通信信道的通信质量进行检测，获得第i簇的当前通信信道质量参数；在第i簇的无线传感器相互间不进行通信的阶段，依次对N个簇的N个通信信道的信道质量进行检测，且建立第i簇的可用通信信道列表；由于第i簇的当前通信信道质量参数反映了当前通信信道的通信质量；因此，当第i簇的当前通信信道质量参数小于第二预设阈值时，即可认为第i簇的当前通信信道的通信质量变差，从第i簇的可用通信信道列表中选择一可用通信信道重新分配给第i簇。由于第i簇的可用通信信道列表是通过对N个簇的N个通信信道的信道质量进行检测后建立的。因此，当第i簇的当前通信信道的通信质量变差时，可以保证为其分配的通信信道在通信时通信质量良好，从而保证了无线传感器网络的通信质量。同时，由于本发明中每个簇占用一个通信信道。同一簇的无线传感器在相互间进行通信时，再采用分时复用技术。因此，本发明可在保证无线传感器通信质量的前提下，提高无线传感器网络的容量和对通信资源的利用率。
[0109]在本发明其它实施例中，如图6所示，上述所有实施例中的“在网关对第i簇的当前通信信道质量进行判断的阶段之前，在获得第i簇的可用通信信道列表之后”还包括:
[0110]S65:以N个簇的簇号为索引，存储N个簇的可用通信信道列表，并将其作为组合列表;
[0111]S66:在组合列表中分别标注每个簇的当前通信信道，得到信道维护链表。
[0112]具体的，信道维护链表，可如图7所示，其中η为自然数，且nl代表第I簇可用通信信道的信道号，同理n2、n3和nn分别代表第2簇可用通信信道的信道号，第3簇可用通信信道的信道号和第η簇可用通信信道的信道号。
[0113]更具体的，当网关为第i簇重新分配通信信道时，从所述信道维护链表中查找第i簇的可用通信信道列表，并查看可用通信信道列表中是否存在第i簇的当前通信信道；当存在第i簇的当前通信信道时，从第i簇的当前通信信道列表中删除第i簇的当前通信信道，并发送给第i簇；第i簇的所有无线传感器对网关所发送的通信信道列表中的可用通信信道进行检测，然后第i簇选择一可用通信信道进行通信。至于第i簇的所有无线传感器如何对网关所发送的通信信道列表中的可用通信信道进行检测，以及如何确定第i簇的通信信道的过程如前所述，在此不再赘述。
[0114]在本发明其它实施例中，上述所有实施例中的方法，还包括:不同簇的无线传感器相互间进行通信的阶段；
[0115]具体的，当第O簇的无线传感器与第P簇的无线传感器进行通信时，第O簇的无线传感器通过信道维护链表得到第P簇的无线传感器的当前通信信道W ；
[0116]第O簇的无线传感器切换到通信信道W与第P簇的无线传感器进行通信。
[0117]其中，0、P和W均为自然数，I≤O≤N，I≤P≤N，I≤W≤N，且O不等于P。
[0118]由上可见，通过建立信道维护链表，可以使不同簇的无线传感器相互间进行通信。
[0119]本发明还公开了一种与上述方法相对应的通信信道分配装置，如图8所示，包括:
[0120]预划分模块81用于，将无线传感器网络预先划分为第一簇、第二簇直至第N簇，且为每一簇分配一个通信信道，N个簇共分配N个通信信道；
[0121]第一检测模块82用于，在第i簇内的无线传感器相互间进行通信的阶段，对第i簇的当前通信信道的通信质量进行检测，获得第i簇的当前通信信道质量参数；[0122]具体的，如图9所示，第一检测模块82可包括:
[0123]第一检测单元91用于，在第i簇的无线传感器相互之间每完成一次通信时，对接收方无线传感器所接收的通信报文进行检测，获得第一 RSSI平均值；
[0124]更具体的，第一检测单元91可为，接收方无线传感器自身所设置的RSSI;
[0125]第二检测单元92用于，在第i簇的无线传感器相互之间每完成一次通信时，对接收方无线传感器所接收的通信报文进行检测，获得LQI平均值；
[0126]更具体的，第二检测单元92可为，接收方无线传感器自身所设置的LQI;
[0127]第二检测模块83用于，在第i簇的无线传感器相互间不进行通信的阶段，依次对N个簇的N个通信信道的信道质量进行检测，获得对应N个通信信道的信道质量参数；
[0128]具体的，通信信道的信道质量参数包括第二RSSI平均值；第二检测模块83可为第i簇的无线传感器其自身所设置的RSSI。
[0129]第一获取模块84用于，将N个信道质量参数一一与第一预设阈值的大小进行比较，按照大小顺序排列N个信道质量参数，获取第i簇的可用通信信道列表；
[0130]具体的，第一获取模块84可为第i簇的簇首节点；
[0131]其中的，如图10所示，第一获取模块84包括:
[0132]比较单元101用于，将N个第二 RSSI平均值一一与第一预设阈值的大小进行比较；
[0133]存储单元102用于，当第二 RSSI平均值小于等于第一预设阈值时，以第二 RSSI平均值所对应的通信信道号作为索引，存储第二 RSSI平均值；
[0134]排列单元103用于，将所存储的第二 RSSI平均值根据第二 RSSI平均值的大小进行升序排列，获得第i簇的可用通信信道列表。
[0135]分配模块85用于，在网关对第i簇的当前通信信道的通信质量进行判断的阶段，当第i簇的当前通信信道质量参数小于第二预设阈值时，从第i簇的可用通信信道列表中选择一通信信道重新分配给第i簇；
[0136]具体的，分配模块85可为网关；
[0137]其中，第二预设阈值包括预设RSSI平均值和预设LQI平均值；第i簇的可用通信信道列表包括第一可用通信信道、第二可用通信信道直至第X可用通信信道；
[0138]更具体的，如图11所示，分配模块85可包括:
[0139]第一分配单元111用于，当第i簇所检测的第一 RSSI平均值小于预设RSSI平均值和/或LQI平均值小于预设LQI平均值时，为第i簇重新分配通信信道；
[0140]查看单元112用于，当为第i簇重新分配通信信道时，依次查看第i簇的所有无线传感器在第一可用通信信道至第X可用通信信道内是否可接收其它通信信道的报文；
[0141]第二分配单元113用于，当第i簇的所`有无线传感器在第B可用通信信道内均收不到其它通信信道的报文时，将第B可用通信信道分配给第i簇；
[0142]其中，所述B和X为自然数，且 。
[0143]由上可见，在本发明实施例中，第一检测模块82用于，在第i簇的无线传感器相互之间进行通信的阶段，对第i簇的当前通信信道的通信质量进行检测，获得第i簇的当前通信信道质量参数；第二检测模块83用于，在第i簇的无线传感器相互间不进行通信的阶段，依次对N个簇的N个通信信道的信道质量进行检测；第一获取模块84用于，建立第i簇的可用通信信道列表；分配模块85用于，当第i簇的当前通信信道质量参数小于第二预设阈值时，从第i簇的可用通信信道列表中选择一可用通信信道重新分配给第i簇。由于第i簇的可用通信信道列表是通过对N个簇的N个通信信道的信道质量进行检测后建立的。因此，当第i簇的当前通信信道的通信质量变差时，可以保证为其分配的通信信道在通信时通信质量良好，从而保证了无线传感器网络的通信质量。同时，由于本发明中每个簇占用一个通信信道。同一簇的传感器在相互间进行通信时，再采用分时复用技术。因此，本发明可以在保证无线传感器网络通信质量的前提下，提高无线传感器网络的容量和对通信资源的利用率。[0144]在本发明其它实施例中，上述所有实施例的装置，还包括:
[0145]组合模块用于，以N个簇的簇号为索引，存储N个簇的可用通信信道列表，并将其作为组合列表；
[0146]标注模块用于，在组合列表中分别标注每个簇的当前通信信道，得到信道维护链表。
[0147]第二获取模块用于，当第O簇的无线传感器与第P簇的无线传感器进行通信时，第O簇的无线传感器通过信道维护链表得到第P簇的无线传感器的当前通信信道W ；
[0148]通信信道切换模块用于，由当前通信信道切换到通信信道W与第P簇的无线传感器进行通信；
[0149]其中，O、P和W均为自然数，I≤O≤N，I≤P≤N，I≤W≤N，且O不等于P ;且组合模块、标注模块和第二获取模块可为网关；通信信道切换模块可为第O簇内的无线传感器。
[0150]由上可见，通过信道维护链表，可以使得不同簇间的无线传感器进行通信。
[0151]对于预划分模块81、第一检测模块82、第二检测模块83、第一获取模块84和分配模块85的各细化功能可参见上述方法的记载，在此不再赘述。
[0152]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种通信信道分配方法，其特征在于，将无线传感器网络预先划分为第一簇、第二簇直至第N簇,且为每一簇分配一个通信信道，N个簇共分配N个通信信道；所述方法包括:针对第i簇，所述i和N均为自然数，且I < i < N ;在第i簇内的无线传感器相互间进行通信的阶段，对第i簇的当前通信信道的通信质量进行检测，获得第i簇的当前通信信道质量参数；在第i簇内的无线传感器相互间不进行通信的阶段，依次对N个簇的N个通信信道的信道质量进行检测，获得对应N个通信信道的信道质量参数；将所述N个信道质量参数一一与第一预设阈值的大小进行比较，按照大小顺序排列所述N个信道质量参数，获得第i簇的可用通信信道列表；在网关对第i簇的当前通信信道的通信质量进行判断的阶段，当所述第i簇的当前通信信道质量参数小于第二预设阈值时，从第i簇的可用通信信道列表中选择一可用通信信道重新分配给第i簇。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第i簇的无线传感器相互间进行通信的阶段，对第i簇的当前通信信道的通信质量进行检测，获得第i簇的当前通信信道质量参数，包括:在第i簇内的无线传感器相互之间每完成一次通信时，对应的接收方无线传感器依次利用自身所设置的信号接收强度指示器RSSI和链路质量指示器LQI对所接收的通信报文进行检测，获得第一 RSSI平均值和LQI平均值；其中，所述第一 RSSI平均值和LQI平均值均属于当前通信信道质量参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二预设阈值包括预设RSSI平均值和预设LQI平均值；第i簇的可用通信信道列表包括第一可用通信信道、第二可用通信信道直至第X可用通信信道；所述在网关对第i簇的当前通信信道质量参数进行判断的阶段，当所述第i簇的当前通信信道质量参数小于第二预设阈值时，从第i簇的可用通信信道列表中选择一可用通信信道重新分配给第i簇，包括:当所述第i簇所检测的第一 RSSI平均值小于预设RSSI平均值和\或LQI平均值小于预设LQI平均值时，则为第i簇重新分配通信信道；当为第i簇重新分配通信信道时，第i簇的所有无线传感器均切换到所述第一可用通信信道，查看其在所述第一可用通信信道内是否可接收除第一可用通信信道外其它通信信道的报文；当第i簇的所有无线传感器在所述第一可用通信信道内均接收不到其它通信信道的报文时，将所述第一可用通信信道分配给第i簇，否则第i簇的所有无线传感器均切换到所述第二可用通信信道，直至切换到第X可用通信信道；其中，所述X为自然数，
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第i簇内的无线传感器相互间不进行通信的阶段，依次对N个簇的N个通信信道的信道质量进行检测，获得对应N个通信信道的信道质量参数，包括:在第i簇的无线传感器相互之间不进行通信的阶段，第i簇内的所有无线传感器均利用自身所设置的RSSI对第i簇的当前通信信道进行质量检测，获得第i簇的当前通信信道的第二 RSSI平均值；第i簇的所有无线传感器均切换到第M簇的通信信道，且利用自身所设置的RSSI对第 M簇的通信信道进行质量检测，获得第M簇的通信信道的第二 RSSI平均值，直至检测完成N 个簇的N个通信信道的第二 RSSI平均值，I ^ M ^ N,且所述M不等于i ;其中，所述第二 RSSI平均值属于通信信道的信道质量参数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将N个信道质量参数一一与第一预设阈值的大小进行比较，按照大小顺序排列所述N个信道质量参数，获得第i簇的可用通信信道列表，包括:将所述N个第二 RSSI平均值一一与所述第一预设阈值的大小进行比较；当所述第二 RSSI平均值小于等于所述第一预设阈值时，以所述第二 RSSI平均值所对应的通信信道号作为索引，存储所述第二 RSSI平均值；将所存储的第二 RSSI平均值根据第二 RSSI平均值的大小进行升序排列，获得第i簇的可用通信信道列表。
6.根据权利要求1-5所述的任一项方法，其特征在于，所述在网关对第i簇的当前通信信道质量进行判断的阶段之前，在所述获得第i簇的可用通信信道列表之后，还包括:以N个簇的簇号为索引，存储N个簇的可用通信信道列表，并将其作为组合列表；在所述组合列表中分别标注每个簇的当前通信信道，得到信道维护链表。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括:不同簇的无线传感器相互间进行通信的簇间通信阶段；当第O簇的无线传感器与第P簇的无线传感器进行通信时，第O簇的无线传感器通过所述信道维护链表得到第P簇的无线传感器的当前通信信道W ；第O簇的无线传感器切换到通信信道W与第P簇的无线传感器进行通信；其中，所述0、p和W均为自然数，1≤O≤N，1≤P≤N，1≤W≤N，且所述O不等于P。
8.一种通信信道分配装置，其特征在于，包括:预划分模块用于，将无线传感器网络预先划分为第一簇、第二簇直至第N簇，且为每一簇分配一个通信信道，N个簇共分配N个通信信道；第一检测模块用于，在第i簇内的无线传感器相互间进行通信的阶段，对第i簇的当前通信信道的通信质量进行检测，获得第i簇的当前通信信道质量参数；第二检测模块用于，在第i簇的无线传感器相互间不进行通信的阶段，依次对N个簇的 N个通信信道的信道质量进行检测，获得对应N个通信信道的信道质量参数；第一获取模块用于，将所述N个信道质量参数一一与第一预设阈值的大小进行比较， 按照大小顺序排列所述N个信道质量参数，获取第i簇的可用通信信道列表；分配模块用于，在网关对第i簇的当前通信信道的通信质量进行判断的阶段，当所述第i簇的当前通信信道质量参数小于第二预设阈值时，从第i簇的可用通信信道列表中选择一通信信道重新分配给第i簇。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一检测模块包括:第一检测单元用于，在第i簇内的无线传感器相互之间每完成一次通信时，对接收方无线传感器所接收的通信报文进行检测，获得第一 RSSI平均值；第二检测单元用于，在第i簇内的无线传感器相互之间每完成一次通信时，对接收方无线传感器所接收的通信报文进行检测，获得LQI平均值；其中，所述第一 RSSI平均值和LQI平均值均属于当前通信信道质量参数。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二预设阈值包括预设RSSI平均值和预设LQI平均值；第i簇的可用通信信道列表包括第一可用通信信道、第二可用通信信道直至第X可用通信信道；所述分配模块包括:第一分配单元用于，当所述第i簇所检测的第一 RSSI平均值小于预设RSSI平均和/或LQI平均值小于预设LQI平均值时，为第i簇重新分配通信信道； 查看单元用于，当为第i簇重新分配通信信道时，依次查看第i簇的所有无线传感器在所述第一可用通信信道至所述第X可用通信信道内是否可接收其它通信信道的报文； 第二分配单元用于，当第i簇的所有无线传感器在第B可用通信信道内均收不到其它通信信道的报文时，将所述第B可用通信信道分配给第i簇，其中，所述B和X为自然数，且I≤B≤X，I≤X≤N。
【文档编号】H04W72/08GK103501540SQ201310439389
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】冯冬芹, 褚健, 薄尧剑, 还约辉 申请人:浙江中控研究院有限公司