一种微功率无线自组织网络通信方法
【专利摘要】本发明公开了一种微功率无线自组织网络通信方法，针对微功率无线自组织网络在网络建立以后的链路层通信只能在一个频点接收数据，数据传输在通信信道受到外界的干扰的情况下通信不稳定的问题。通过多频切换和监听的技术，通信模块可以在同一时间监听多个频道的信号，并对其中一个信道发出的数据进行扫描和接收。这样能够提升网络的健壮性、抗干扰能力和自适应能力。另外，自组织网络在组网完成并工作的状态下，可以根据需要随时重新组网。
【专利说明】一种微功率无线自组织网络通信方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微功率无线自组网通信领域，具体是一种微功率无线自组织网络通信方法。
【背景技术】
[0002]目前，在电力集抄、智能家居、物联网等领域，微功率无线自组网通信技术的优势得到越来越多客户的认识，使用也越来越广泛。
[0003]在低压电力集抄领域，微功率无线自组织网络是实现低压电力用户用电信息汇聚、传输、交互的通信网络。覆盖范围有限，发射功率受到国家无线电管理的严格限制，子节点位置固定，通信链路相对稳定。
[0004]微功率无线自组织网络包括两种通信设备，如图1所示，一种是安装在集中器的中心节点模块，以下简称中心节点，另一种是安装在电表或者采集器的子节点模块，以下简称子节点。中心节点与子节点之间可以通信。子节点之间相互不能直接通信，但可以转发数据。
[0005]微功率无线自组织网络可组成星型网络、树形网络或者MESH网状网络，网络的具体构架由中心节点确定。
[0006]网络特点:
[0007]——广播或单播操作
[0008]-唯一的短地址和长地址
[0009]——唯一的时隙
[0010]——避免碰撞的载波侦听多址接入CSMA-CA算法
[0011]-能量检测(ED)
[0012]缺点:在网络建立以后的链路层通信只能在一个频点接收数据，数据传输在通信信道受到外界的干扰的情况下通信不稳定；。网络组建完成后，所有节点都在工作信道进行数据通信，无法切换到组网信道重新组网。
【发明内容】
[0013]技术方案:
[0014]一种微功率无线自组织网络通信方法，介质访问控制层(MAC)采用多频快速切换和被动信道扫描方法进行数据传输:介质访问控制层(MAC)在同一时间监听多个信道的信号，在一个周期开始后进行一次信道切换，对该信道进行被动扫描，若物理层在该周期结束前未收到至少N个前导码字符，则进行下一个周期，在新的周期重复信道切换和被动扫描动作；直至切换后的信道在该周期内接收到至少N个前导码字符，则锁定当前扫描的信道并结束信道切换流程，进入数据接收阶段。
[0015]更优的，介质访问控制层通过一个硬件定时器(TIMA)进行时间同步，确定所述固定周期，在硬件定时器(TIMA)的设定周期进行信道切换。[0016]所述多频快速切换和被动信道扫描方法的具体步骤为:
[0017]a、设定硬件定时器(TIMA)周期；
[0018]b、定时周期到，进入硬件定时器(TIMA)中断处理；
[0019]C、判断信道是否被锁定，锁定则结束，未锁定则进行下一步；
[0020]d、设置当前信道组和信道号；
[0021]e、切换至当前设置信道；
[0022]f、打开接收机，信道被动扫描；
[0023]g、判断通信模块的物理层是否接收到至少N个前导码字符，否则返回步骤b，是则进行下一步；
[0024]h、锁定当前信道；
[0025]1、物理层进行数据接收；
[0026]j、结束。
[0027]更优的，所述N个前导码字符为5-10个前导码字符。
[0028]更优的，所述N个前导码字符为8个前导码字符。
[0029]有益效果:通过多频切换和监听的技术，通信模块可以在同一时间监听多个频道的信号，并对其中一个信道发出的数据进行扫描和接收，这样能够提升网络的健壮性、抗干扰能力和自适应能力。由于节点可以同时在工作信道和组网信道接收数据，中心节点可以随时发起组网，进行网络重构。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是微功率无线自组织网络拓扑结构
[0031]图2是多频道切换数据接收流程图
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明:
[0033]如图2所示，MAC层通过被动扫描功能进行指定频道的数据接收。被动信道扫描指模块在指定信道上搜索自己通信范围内可以接收到的帧。MAC层通过一个硬件定时器TIMA进行精确的时间同步。例如TIMA周期设置为10ms，则每IOms进行一次频道切换和被动扫描。
[0034]在被动扫描过程中，采用前导码扫描的方法，对发送的无线数据进行同步和锁定。前导码被收发信机用来对接收信号进行码片和码元同步，由80个字节组成。物理层如果接收到至少N个前导码字符，则锁定当前扫描的信道，并结束信道切换流程，进入数据接收流程。N的具体数值根据传输速率设定，一般取5-10，本实施例中优选为8。
[0035]其具体步骤为:
[0036]a、设定硬件定时器(TIMA)周期；
[0037]b、定时周期到，进入硬件定时器(TIMA)中断处理；
[0038]C、判断信道是否被锁定，锁定则结束，未锁定则进行下一步；
[0039]d、设置当前信道组和信道号；
[0040]e、切换至当前设置信道；[0041]f、打开接收机接收无线通信物理层数据，信道被动扫描；
[0042]g、判断通信模块的物理层是否接收到至少8个前导码字符，否则返回步骤b，是则进行下一步；
[0043]h、锁定当前信道；
[0044]1、物理层进行数据接收；
[0045]j、结束。
[0046]尽管本发明已经参照附图和优选实例进行了说明，但是，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。本发明的各种更改、变化，和等同物有所附的权利要求书的内容涵盖。
[0047]本发明未涉及技术均与现有技术相同，或可采用现有技术实现。
【权利要求】
1.一种微功率无线自组织网络通信方法，其特征在于介质访问控制层(MAC)采用多频快速切换和被动信道扫描方法进行数据传输:介质访问控制层(MAC)在同一时间监听多个信道的信号，在一个周期开始后进行一次信道切换，对该信道进行被动扫描，若物理层在该周期结束前未收到至少N个前导码字符，则进行下一个周期，在新的周期重复信道切换和被动扫描动作；直至切换后的信道在该周期内接收到至少N个前导码字符，则锁定当前扫描的信道并结束信道切换流程，进入数据接收阶段。
2.根据权利要求1所述的一种微功率无线自组织网络通信方法，其特征在于介质访问控制层通过一个硬件定时器(TIMA)进行时间同步，确定所述固定周期，在硬件定时器(TIMA)的设定周期进行信道切换。
3.根据权利要求2所述的一种微功率无线自组织网络通信方法，其特征在于所述多频快速切换和被动信道扫描方法的具体步骤为: a、设定硬件定时器(TIMA)周期； b、定时周期到，进入硬件定时器(TIMA)中断处理； C、判断信道是否被锁定，锁定则结束，未锁定则进行下一步； d、设置当前信道组和信道号； e、切换至当前设置信道； f、打开接收机，信道被动扫描； g、判断通信模块的物理层是否接收到至少N个前导码字符，否则返回步骤b，是则进行下一步； h、锁定当前信道； 1、物理层进行数据接收； j、结束。
4.根据权利要求1或3所述的一种微功率无线自组织网络通信方法，其特征在于所述N个前导码字符为5-10个前导码字符。
5.根据权利要求4所述的一种微功率无线自组织网络通信方法，其特征在于所述N个前导码字符为8个前导码字符。
【文档编号】H04W84/18GK103826287SQ201410047761
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月11日 优先权日:2014年2月11日
【发明者】薛军, 陆寒熹 申请人:江苏林洋电子股份有限公司, 南京林洋电力科技有限公司