一种无线通信网络系统及组网方法与流程

本发明涉及无线网络通信技术领域。

背景技术：

各种微功率短距离无线电发射设备已渗透到人们的生活中，如人们所熟知的无绳电话、蓝牙、无线局域网、车距雷达、无线射频识别、超宽带，都属于微功率无线电技术范畴。

随着物联网的发展，微功率无线(LPR，LowPowerRadio)通信技术在某些低功耗领域的应用越来越广泛，其现场施工简单、成本低的优点得到用户的认同。现有技术的微功率无线通信装置广泛应用在无线抄表、工业遥测、遥控，在自动化数据采集、楼宇自动化、机房设备监控、安防、门禁系统、无线键盘、无线鼠标、水下定位、报警等工业和民用设备上。

常用的组网方法需要中心节点周期性的发出数据以确定微功率无线网络中各个设备的最佳路径，从节点周期性唤醒并响应中心节点的网络维护命令。该组网方法适用于功耗要求不高的场合，如电力抄表；不适用于功耗要求很高的场合如水表、气表的自动化抄表，一般要求1节电池能工作8年以上。申请号为CN201310634145.2的发明公开了一种微功率无线通信网络的组网方法，所述的微功率无线通信网络包括一个中心节点和若干个子节点，包括以下步骤：中心节点发出第一跳的组网报文；确认第一跳的子节点入网；第一跳的补入网；接着，中心节点发出第二跳的组网报文；中心节点发出第三跳的组网报文；以此类推，中心节点发出第z跳的组网报文，整个组网过程耗时多，且功耗较大。

故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种无线通信网络系统及组网方法。

为实现上述发明目的，本发明无线通信网络系统可采用如下技术方案：

一种无线通信网络系统，包括中心节点及若干子节点，其特征在于：所述若干子节点分为骨干节点及常规节点；

所述骨干节点采用外置天线方式进行通信；而常规节点采用设备内置天线进行通信；骨干节点及常规节点的节点类型信息由中心节点进行维护；

所述骨干节点分为N级骨干节点，其中N为正整数，其中中心节点根据设置的入网场强阈值，接收到的骨干节点响应的场强信息在入网场强阈值内，则逻辑标为1级骨干节点网络，超过入网场强阈值，则由1级骨干节点再设置入网场强阈值后继续判断其他骨干节点回复的场强信息，若其他骨干节点在N级骨干节点的入网场强阈值内，则骨干节点层级加N+1；

中心节点设置入网场强阈值，中心节点接收到的常规节点响应的场强信息在入网场强阈值内，则逻辑标为直接可达常规节点，超过入网场强阈值，则由1级骨干节点网络继续判断常规节点回复的场强信息，若在1级骨干节点设置的入网场强阈值内，则逻辑标记为1级路由通信可达常规节点，若超过1级骨干节点的入网场强阈值，则由下一级骨干节点继续判断常规节点回复的场强信息，若在N级骨干节点设置的入网场强阈值内，则该常规节点的为N级路由通信可达常规节点。

有益效果：与现有技术相比，本发明微功率无线通信网络系统中的中心节点根据设置的入网场强阈值，将收到的场强信息及对应的节点类型进行管理分配，形成直接通信可达、需要一级骨干节点通信可达、需要N级节点通信可达的通信路由信息，并将路由信息进行管理维护。从而，使用中心节点通过管理骨干网的方式搭建基础网能很大程度上保证了网络的稳定性，另一方面，路由信息确定后，大量的普通节点可由骨干节点直接执行参数配置，因此大大节省了网络通信时间，降低了网络通信功耗。

为实现上述发明目的，本发明无线通信网络的组网方法可采用如下技术方案：

一种无线通信网络的组网方法，使用包括中心节点及若干子节点的网络；将子节点设置为骨干节点及常规节点；骨干节点及常规节点的节点类型信息由中心节点进行维护；

将所述骨干节点分为N级骨干节点，其中N为正整数，其中中心节点根据设置的入网场强阈值，接收到的骨干节点响应的场强信息在入网场强阈值内，则逻辑标为1级骨干节点网络，超过入网场强阈值，则由1级骨干节点再设置入网场强阈值后继续判断其他骨干节点回复的场强信息，若其他骨干节点在N级骨干节点的入网场强阈值内，则骨干节点层级加N+1；

中心节点设置入网场强阈值，中心节点接收到的常规节点响应的场强信息在入网场强阈值内，则逻辑标为直接可达常规节点，超过入网场强阈值，则由1级骨干节点网络继续判断常规节点回复的场强信息，若在1级骨干节点设置的入网场强阈值内，则逻辑标记为1级路由通信可达常规节点，若超过1级骨干节点的入网场强阈值，则由下一级骨干节点继续判断常规节点回复的场强信息，若在N级骨干节点设置的入网场强阈值内，则该常规节点的为N级路由通信可达常规节点。

有益效果：与现有技术相比，本发明组网方法中，通过中心节点根据设置的入网场强阈值，将收到的场强信息及对应的节点类型进行管理分配，形成直接通信可达、需要一级骨干节点通信可达、需要N级节点通信可达的通信路由信息，并将路由信息进行管理维护。从而，使用中心节点通过管理骨干网的方式搭建基础网能很大程度上保证了网络的稳定性，另一方面，路由信息确定后，大量的普通节点可由骨干节点直接执行参数配置，因此大大节省了网络通信时间，降低了网络通信功耗。

附图说明

图1为本发明实施微功率无线通信网络系统图。

图2为被发明实施微功率无线通信网络组网的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

本发明的无线通信网络系统，普遍适用于在无线抄表、工业遥测、遥控，在自动化数据采集、楼宇自动化、机房设备监控、安防、门禁系统、无线键盘、无线鼠标、水下定位、报警等工业和民用设备上。

请参阅图1所示，本发明将网络内的通信节点分为中心节点和子节点，同时将网络内的子节点进行不同通信层级逻辑划分，并在每个逻辑层中标识出骨干节点和常规节点。如图1中的一级骨干节点、二级骨干节点、……、N级骨干节点；一级常规节点、二级路由通信可达常规节点、……、N级路由通信可达常规节点。系统根据网络配置进行组网，包括信标发送、场强收集和参数配置步骤。

通信节点分类：

本发明将网络内的通信节点分为中心节点和子节点，子节点分为骨干节点和常规节点两类，骨干节点是指安装外置天线的节点，发射和接收性能较好，功耗要求不严格；常规节点是指安装内置天线的节点，发送和接收性能相对偏弱有低功耗需求。

骨干节点和常规节点在中心节点处进行管理。

组网信标：

发起组网命令时，中心节点向空中发送广播信标，计时器同时启动，计时器结束后，信标发送流程结束。

骨干节点和常规节点根据分类，对组网信标做出不同的相应动作：

骨干节点接收到组网信标后，通过低功耗握手命令交互后，回复自身场强等相关信息，然后将组网信标继续向空中广播发送；

常规节点接收到组网信标后，通过低功耗握手命令交互后，回复自身场强等相关信息，然后进入休眠状态。

场强接收：

请结合图2所示，中心节点根据设置的入网场强阈值，接收到的骨干节点响应的场强信息在入网场强阈值内，则逻辑标为一级骨干节点网络，超过入网场强阈值，则由一级骨干节点网络继续判断其他骨干节点回复的场强信息，在入网场强阈值内，则骨干节点层级加1，如二级骨干节点等，以此类推，至N级骨干节点。其中N为正整数。

中心节点根据设置的入网场强阈值，接收到的常规节点响应的场强信息在入网场强阈值内，则逻辑标为直接可达常规节点，超过入网场强阈值，则由1级骨干节点网络继续判断常规节点回复的场强信息，若在1级骨干节点设置的入网场强阈值内，则逻辑标记为1级路由通信可达常规节点，若超过1级骨干节点的入网场强阈值，则由下一级骨干节点继续判断常规节点回复的场强信息，若在N级骨干节点设置的入网场强阈值内，则该常规节点的为N级路由通信可达常规节点。如图2中，1级路由通信可达常规节点回复的场强信息不再由中心节点判断，而是交由一级骨干节点判断；N级路由通信可达常规节点回复的场强信息不再由中心节点判断，而是交由N级骨干节点判断。

路由配置管理：

将以上所述场强接收的逻辑标记信息，按照其逻辑关系对照成为路由信息管理表，由中心节点进行管理维护。该路由信息在需要时按需执行更新。

从而通过上述的设置，本发明无线通信网络系统大幅度缩短了配置路径，路径配制和场强收集环节的精简减少了不必要的发送接收，实现了低功耗通信网络。

实施例2

如图2所示，一种微功率无线通信网络的组网方法，使用包括中心节点及若干子节点的网络；将子节点设置为骨干节点及常规节点；骨干节点及常规节点的节点类型信息由中心节点进行维护；所述中心节点发起组网命令，骨干节点收到组网命令后回复场强等相关信息，并继续向空中转发组网命令；所述常规节点收到组网命令后，回复场强等相关信息并进入休眠状态，不再往空中转发组网命令。

所述中心节点发起组网命令，计时器同时启动，计时器结束后，信标发送流程结束；所述场强收集阶段在信标发送流程结束之后开始进行。

将所述骨干节点分为N级骨干节点，其中N为正整数，其中中心节点根据设置的入网场强阈值，接收到的骨干节点响应的场强信息在入网场强阈值内，则逻辑标为1级骨干节点网络，超过入网场强阈值，则由1级骨干节点再设置入网场强阈值后继续判断其他骨干节点回复的场强信息，若其他骨干节点在N级骨干节点的入网场强阈值内，则骨干节点层级加N+1；

中心节点设置入网场强阈值，中心节点接收到的常规节点响应的场强信息在入网场强阈值内，则逻辑标为直接可达常规节点，超过入网场强阈值，则由1级骨干节点网络继续判断常规节点回复的场强信息，若在1级骨干节点设置的入网场强阈值内，则逻辑标记为1级路由通信可达常规节点，若超过1级骨干节点的入网场强阈值，则由下一级骨干节点继续判断常规节点回复的场强信息，若在N级骨干节点设置的入网场强阈值内，则该常规节点的为N级路由通信可达常规节点。