接入802.15.4网络的方法、装置及无线路由设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了接入802.15.4网络的方法、装置及无线路由设备，所述方法包括：通过第一射频接口扫描父节点所在信道，通过父节点所在信道接入802.15.4网络；通过至少一个第二射频接口对空闲信道进行扫描选择，通过所选择的信道接入802.15.4网络。通过本发明公开的接入802.15.4网络的方法、装置及无线路由设备，通过第一射频接口通过所述父节点所在信道接入802.15.4网络，通过至少一个第二射频接口通过所选择的信道接入802.15.4网络，增加了接入802.15.4网络的信道数量，由此，防止无线网络数据碰撞，保障信道畅通，防止数据重发。
【专利说明】接入802.15.4网络的方法、装置及无线路由设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及物联网【技术领域】，尤其涉及接入802.15.4网络的方法、装置及无线路
由设备。
【背景技术】
[0002]随着物联网技术的蓬勃发展，基于802.15.4(即IEEE用于低速无线个人域网的物理层和媒体接入控制层规范)协议的无线传感器网络已经得到了广泛应用，在802.15.4网络中起到关键作用的就是802.15.4无线路由器。
[0003]在现有技术中，当前802.15.4网络的无线路由设备上的射频接口工作在一个信道上。当接入无线传感器的节点数目达到一定量级时，通过一个信道传输数据就会出现无线网络数据碰撞，造成信道拥堵、数据重发等现象，不仅降低了数据传输可靠性，也制约了整个网络的生存周期，无法真正满足大规模节点的接入802.15.4网络。目前在无线路由设备上设置一个射频接口，并且只能支持一个高增益定向天线进行远距离通信，或者一个全向天线进行近距离的全范围覆盖，无法兼顾高增益定向天线和全向天线。当需要大范围覆盖时只能靠提高无线路由器的布设密度，这进一步增加了网络的复杂性，同时也提高了成本。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明实施例提供了接入802.15.4网络的方法、装置及无线路由设备，以解决信道上传输的数据出现无线网络数据碰撞，造成信道拥堵、数据重发的问题。
[0005]一方面，本发明实施例提供了一种接入802.15.4网络的方法，包括:
[0006]通过第一射频接口扫描父节点所在信道，通过所述父节点所在信道接入802.15.4网络；
[0007]通过至少一个第二射频接口对空闲信道进行扫描选择，通过所选择的信道接入802.15.4 网络。
[0008]优选地，所述通过第一射频接口扫描父节点所在信道，通过所述父节点所在信道接入802.15.4网络包括:
[0009]通过所述第一射频接口支持的高增益定向天线对各个信道进行扫描，获得扫描系数；
[0010]依据所述扫描系数，选择所述第一射频接口的父节点所在信道，并通过所述父节点所在信道接入802.15.4网络。
[0011]优选地，在所述通过所述父节点所在信道接入802.15.4网络之后还包括:
[0012]初始化邻接表,在所述邻接表中记录所述高增益定向天线的天线号和所述第一射频接口的接口号。
[0013]优选地，所述通过至少一个第二射频接口对空闲信道进行扫描选择，通过所选择的信道接入802.15.4网络包括:[0014]通过所述至少一个第二射频接口各自支持的各个天线以不同的频率对各个空闲信道进行扫描，记录各个空闲信道扫描系数；
[0015]依据所述各个空闲信道扫描系数，各个所述第二射频接口选择空闲信道接入802.15.4 网络。
[0016]优选地，所述依据所述各个空闲信道扫描系数，各个所述第二射频接口选择空闲信道接入802.15.4网络之后还包括:
[0017]在所述邻接表中记录接入所述空闲信道的各个所述第二射频接口的接口号和与接入所述空闲信道的各个所述第二射频接口支持的各个所述天线的天线号。
[0018]优选地，在所述第一射频接口和各个所述第二射频接口通过信道接入802.15.4网络之后，还包括:
[0019]通过所述第一射频接口和各个所述第二射频接口所支持的所述高增益定向天线和全向天线提供无线网络服务。
[0020]与之相对应本发明实施例还提供了一种接入802.15.4网络的装置，包括:
[0021]第一射频接口接入模块，用于通过第一射频接口扫描父节点所在信道，通过所述父节点所在信道接入802.15.4网络；
[0022]第二射频接口接入模块，用于通过至少一个第二射频接口对空闲信道进行扫描选择，通过所选择的信道接入802.15.4网络。
[0023]优选地，所述第一射频接口接入模块包括:
[0024]第一信道扫描模块，用于通过所述第一射频接口支持的高增益定向天线对各个信道进行扫描，获得扫描系数；
[0025]第一信道选择模块，用于依据所述扫描系数，选择所述第一射频接口的父节点所在信道，并通过所述父节点所在信道接入802.15.4网络。
[0026]优选地，还包括:
[0027]第一记录模块,用于初始化邻接表,在所述邻接表中记录所述高增益定向天线的天线号和所述第一射频接口的接口号。
[0028]优选地，所述第二射频接口扫描模块包括:
[0029]第二信道扫描模块，用于通过所述至少一个第二射频接口各自支持的各个天线以不同的频率对各个空闲信道进行扫描，记录各个空闲信道扫描系数；
[0030]第二信道选择模块，用于依据所述各个空闲信道扫描系数，各个所述第二射频接口选择空闲信道接入802.15.4网络。
[0031]优选地，所述接入802.15.4网络的装置，还包括:
[0032]第二记录模块，用于在所述邻接表中记录接入所述空闲信道的各个所述第二射频接口的接口号和与接入所述空闲信道的各个所述第二射频接口支持的各个所述天线的天线号。
[0033]优选地，所述接入802.15.4网络的装置，还包括:
[0034]网络服务模块，用于通过所述第一射频接口和各个所述第二射频接口所支持的所述高增益定向天线和全向天线提供无线网络服务。
[0035]本发明还提供了一种无线路由设备，包括第一射频接口和至少一个第二射频接口，上述的接入802.15.4网络的装置。[0036]优选地,所述第一射频接口支持2个高增益定向天线,或I个所述高增益定向天线和I个全向天线；
[0037]所述第二射频接口支持2个高增益定向天线、I个所述高增益定向天线和I个所述全向天线、或2个所述全向天线。
[0038]本发明实施例提供的接入802.15.4网络的方法、装置及无线路由设备，具有如下特点:
[0039]通过第一射频接口通过所述父节点所在信道接入802.15.4网络，通过至少一个第二射频接口通过所选择的信道接入802.15.4网络，增加了接入802.15.4网络的信道数量，由此，防止无线网络数据碰撞，保障信道畅通，防止数据重发。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0041]图1是本发明第一实施提供的一种接入802.15.4网络的方法的流程示意图；
[0042]图2是本发明第二实施提供的一种接入802.15.4网络的装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0043]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。
[0044]本发明公开的接入802.15.4网络的方法、装置及无线路由设备基于IPV6(Internet Protocol Version6)互联网协议。IPv6 是 IETF (Internet Engineering TaskForce，互联网工程任务组)设计的用于替代现行版本IP协议(IPv4)的下一代IP(InternetProtocol,网络之间互连的协议)协议。
[0045]实施例一
[0046]本发明实施例一公开了一种接入802.15.4网络的方法，如图1所示，包括:
[0047]步骤S101，通过第一射频接口扫描父节点所在信道，通过父节点所在信道接入802.15.4 网络。
[0048]在步骤SlOl中，通过第一射频接口扫描父节点所在信道，通过父节点所在信道接入802.15.4网络的步骤具体为:
[0049]首先，通过第一射频接口支持的高增益定向天线对各个信道进行扫描，获得扫描系数。
[0050]需要进行说明的是，扫描系数包括但不限于:信号强度。通过第一射频接口结合高增益定向天线，可以实现十公里级别的远距离传输，有效扩展了 802.15.4的网络覆盖范围，
[0051]其次，依据扫描系数，选择第一射频接口的父节点所在信道，并通过父节点所在信道接入802.15.4网络。
[0052]需要继续说明的是，父节点可以为最佳父节点。
[0053]本发明实施例提供一个优选地实施例，在通过父节点所在信道接入802.15.4网络之后还包括:
[0054]初始化邻接表,在邻接表中记录高增益定向天线的天线号和第一射频接口的接口号。
[0055]步骤S102，通过至少一个第二射频接口对空闲信道进行扫描选择，通过所选择的信道接入802.15.4网络。
[0056]在步骤S102中，通过至少一个第二射频接口对空闲信道进行扫描选择，通过所选择的信道接入802.15.4网络具体包括:
[0057]首先，通过至少一个第二射频接口各自支持的各个天线以不同的频率对各个空闲信道进行扫描，记录各个空闲信道扫描系数。
[0058]在实际应用中，例如对11到26信道进行扫描，第二射频接口支持的天线以每隔5MHz的中心频率，分别以2.405GHz到2.480GHz的频率对信道进行扫描。
[0059]其次，依据各个空闲信道扫描系数，各个第二射频接口选择空闲信道接入802.15.4 网络。
[0060]需要进行说明的是，第一射频接口和各个第二射频接口通过无线射频芯片AT86RF231和射频前端RFFM6201SR相结合的方式实现远距离的数据传输，同时射频前端支持天线分集技术，第一射频接口和各个第二射频接口可以支持两个天线接口。第一射频接口支持至少一个高增益定向天线，各个第二射频接口根据实际情况，可选配高增益定向天线或者全向天线，对于远距离传输的入网上联接口，支持定向高增益天线；对于近距离覆盖用于提供接入服务的接口，支持全向天线或者平板天线。
[0061]本发明实施例提供一个优选地实施例，依据各个空闲信道扫描系数，各个第二射频接口选择空闲信道接入802.15.4网络之后还包括:
[0062]在邻接表中记录接入空闲信道的各个第二射频接口的接口号和与接入空闲信道的各个第二射频接口支持的各个天线的天线号。
[0063]本发明实施例一还提供一个优选地实施例还包括:
[0064]通过第一射频接口和各个第二射频接口所支持的高增益定向天线和全向天线提供无线网络服务。
[0065]需要继续说明的是，第一射频接口和各个第二射频接口所支持的高增益定向天线和全向天线依据记录了高增益定向天线的天线号、第一射频接口的接口号、接入空闲信道的各个第二射频接口的接口号和与接入空闲信道的各个第二射频接口支持的各个天线的天线号的邻接表提供无线网络服务。
[0066]通过本发明实施例一公开的一种接入802.15.4网络的方法，通过第一射频接口通过父节点所在信道接入802.15.4网络，通过至少一个第二射频接口通过所选择的信道接入802.15.4网络，增加了接入802.15.4网络的信道数量，由此，防止无线网络数据碰撞，保障信道畅通，防止数据重发。
[0067]实施例二
[0068]本发明实施例二公开了一种接入802.15.4网络的装置，如图2所示，包括:第一射频接口接入模块I和第二射频接口接入模块2。
[0069]第一射频接口接入模块I，用于通过第一射频接口扫描父节点所在信道，通过父节点所在信道接入802.15.4网络。
[0070]第二射频接口接入模块2，用于通过至少一个第二射频接口对空闲信道进行扫描选择，通过所选择的信道接入802.15.4网络。
[0071 ] 第一射频接口接入模块I包括:
[0072]第一信道扫描模块11，用于通过第一射频接口支持的高增益定向天线对各个信道进行扫描，获得扫描系数；
[0073]第一信道选择模块12，用于依据扫描系数，选择第一射频接口的父节点所在信道，并通过父节点所在信道接入802.15.4网络。
[0074]本发明实施例二提供了一种优选地实施例，第一射频接口接入模块I还包括，第一记录模块13,用于初始化邻接表,在邻接表中记录高增益定向天线的天线号和第一射频接口的接口号。
[0075]第二射频接口扫描模块2包括:
[0076]第二信道扫描模块21，用于通过至少一个第二射频接口各自支持的各个天线以不同的频率对各个空闲信道进行扫描，记录各个空闲信道扫描系数；
[0077]第二信道选择模块22，用于依据各个空闲信道扫描系数，各个第二射频接口选择空闲信道接入802.15.4网络。
[0078]本发明实施例二提供了一种优选地实施例，第一射频接口接入模块I还包括，第二记录模块23，用于在邻接表中记录接入空闲信道的各个第二射频接口的接口号和与接入空闲信道的各个第二射频接口支持的各个天线的天线号。
[0079]本发明实施例二提供了一种优选地实施例，接入802.15.4网络的装置还包括:网络服务模块3，用于通过第一射频接口和各个第二射频接口所支持的高增益定向天线和全向天线提供无线网络服务。
[0080]通过本发明实施例二公开的一种接入802.15.4网络的装置，通过第一射频接口通过父节点所在信道接入802.15.4网络，通过至少一个第二射频接口通过所选择的信道接入802.15.4网络，增加了接入802.15.4网络的信道数量，由此，防止无线网络数据碰撞，保障信道畅通，防止数据重发。
[0081]实施例三
[0082]本发明实施例三公开了一种无线路由设备，包括第一射频接口和至少一个第二射频接口，还包括权利要求本发明实施例二中提供的任意一种的接入802.15.4网络的装置。
[0083]其中，第一射频接口支持2个高增益定向天线,或I个高增益定向天线和I个全向天线；第二射频接口支持2个高增益定向天线、I个高增益定向天线和I个全向天线、或2个全向天线。
[0084]需要进行说明的是第一射频接口和各个第二射频接口通过无线芯片AT86RF231和射频前端RFFM6201SR相结合的方式实现远距离的数据传输，同时射频前端支持天线分集技术，第一射频接口和各个第二射频接口可以支持两个天线接口。第一射频接口支持至少一个高增益定向天线，各个第二射频接口根据实际情况，可选配高增益定向天线或者全向天线，对于远距离传输的入网上联接口，支持定向高增益天线；对于近距离覆盖用于提供接入服务的接口，支持全向天线或者平板天线。
[0085]通过本发明实施例三提供的一种无线路由设备，通过第一射频接口通过父节点所在信道接入802.15.4网络，通过至少一个第二射频接口通过所选择的信道接入802.15.4网络，增加了接入802.15.4网络的信道数量，由此，防止无线网络数据碰撞，保障信道畅通，防止数据重发；同时一个设备适配高增益定向天线和全向天线，可以支持远距离定向通信和近距离全范围通信，降低了网络的复杂性，同时也降低了成本。
[0086]显然，本领域技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
[0087]以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种接入802.15.4网络的方法，其特征在于，包括: 通过第一射频接口扫描父节点所在信道，通过所述父节点所在信道接入802.15.4网络； 通过至少一个第二射频接口对空闲信道进行扫描选择，通过所选择的信道接入802.15.4 网络。
2.根据权利要求1所述的接入802.15.4网络的方法，其特征在于，所述通过第一射频接口扫描父节点所在信道，通过所述父节点所在信道接入802.15.4网络包括: 通过所述第一射频接口支持的高增益定向天线对各个信道进行扫描，获得扫描系数； 依据所述扫描系数，选择所述第一射频接口的父节点所在信道，并通过所述父节点所在信道接入802.15.4网络。
3.根据权利要求2所述的接入802.15.4网络的方法，其特征在于，在所述通过所述父节点所在信道接入802.15.4网络之后还包括: 初始化邻接表，在所述邻接表中记录所述高增益定向天线的天线号和所述第一射频接口的接口号。
4.根据权利要求1所述的接入802.15.4网络的方法，其特征在于，所述通过至少一个第二射频接口对空闲信道进行扫描选择，通过所选择的信道接入802.15.4网络包括: 通过所述至少一个第二射频接口各自支持的各个天线以不同的频率对各个空闲信道进行扫描，记录各个空闲信道扫描系数； 依据所述各个空闲信道扫描系数，各个所述第二射频接口选择空闲信道接入802.15.4网络。
5.根据权利要求4所述的接入802.15.4网络的方法，其特征在于，所述依据所述各个空闲信道扫描系数，各个所述第二射频接口选择空闲信道接入802.15.4网络之后还包括: 在所述邻接表中记录接入所述空闲信道的各个所述第二射频接口的接口号和与接入所述空闲信道的各个所述第二射频接口支持的各个所述天线的天线号。
6.根据权利要求1所述的接入802.15.4网络的方法，其特征在于，在所述第一射频接口和各个所述第二射频接口通过信道接入802.15.4网络之后，还包括: 通过所述第一射频接口和各个所述第二射频接口所支持的所述高增益定向天线和全向天线提供无线网络服务。
7.一种接入802.15.4网络的装置，其特征在于，包括: 第一射频接口接入模块，用于通过第一射频接口扫描父节点所在信道，通过所述父节点所在信道接入802.15.4网络； 第二射频接口接入模块，用于通过至少一个第二射频接口对空闲信道进行扫描选择，通过所选择的信道接入802.15.4网络。
8.根据权利要求7所述的接入802.15.4网络的装置，其特征在于，所述第一射频接口接入模块包括: 第一信道扫描模块，用于通过所述第一射频接口支持的高增益定向天线对各个信道进行扫描，获得扫描系数； 第一信道选择模块，用于依据所述扫描系数，选择所述第一射频接口的父节点所在信道，并通过所述父节点所在信道接入802.15.4网络。
9.根据权利要求8所述的接入802.15.4网络的装置，其特征在于，还包括: 第一记录模块，用于初始化邻接表，在所述邻接表中记录所述高增益定向天线的天线号和所述第一射频接口的接口号。
10.根据权利要求7所述的接入802.15.4网络的装置，其特征在于，所述第二射频接口扫描模块包括: 第二信道扫描模块，用于通过所述至少一个第二射频接口各自支持的各个天线以不同的频率对各个空闲信道进行扫描，记录各个空闲信道扫描系数； 第二信道选择模块，用于依据所述各个空闲信道扫描系数，各个所述第二射频接口选择空闲信道接入802.15.4网络。
11.根据权利要求10所述的接入802.15.4网络的装置，其特征在于，还包括: 第二记录模块，用于在所述邻接表中记录接入所述空闲信道的各个所述第二射频接口的接口号和与接入所述空闲信道的各个所述第二射频接口支持的各个所述天线的天线号。
12.根据权利要求7所述的接入802.15.4网络的装置，其特征在于，还包括: 网络服务模块，用于通过所 述第一射频接口和各个所述第二射频接口所支持的所述高增益定向天线和全向天线提供无线网络服务。
13.一种无线路由设备，其特征在于，包括第一射频接口和至少一个第二射频接口，还包括权利要求7-12任一所述的接入802.15.4网络的装置。
14.根据权利要求13所述的无线路由装置，其特征在于，所述第一射频接口支持2个高增益定向天线，或I个所述高增益定向天线和I个全向天线； 所述第二射频接口支持2个高增益定向天线、I个所述高增益定向天线和I个所述全向天线、或2个所述全向天线。
【文档编号】H04W88/08GK103582150SQ201310542827
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】范绪波, 陈金都, 向阳朝, 陈翔 申请人:神州数码网络(北京)有限公司, 神州数码(中国)有限公司