基于星状无线组网的数据交换系统的制作方法

本发明涉及数据交换处理领域，特别是涉及一种基于星状无线组网的数据交换系统。

背景技术：

1、在高密度的无线网路环境下，如何实现快速的数据传输而避免拥堵，这是通信行业常常遇到的问题。特别是在需要密集无线传感的应用场景下，快速、可靠的传感器信号安全稳定上传，是保障一个无线网络安全性和实时性要求的必要条件。

2、随着现阶段的数据通信对采用窄带物理通信频道，时间排序、加密和避免拥堵等各个方面的应用需求增加，现在缺少一种满足在高密度的空间中，实现安全、稳定和实时的传感器上报的星状组网的通信方法。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于星状无线组网的数据交换系统，用于解决用于解决现有技术中以上技术问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于星状无线组网的数据交换系统，包括：所述中心节点用于在当前上传周期内向各传感器节点发送对应下一上传周期的传输控制指令，并在当前上传周期内接收由各传感器节点上传的数据；其中，每个上传周期由对应各传感器节点的上传时隙组成；每个传感器节点，用于基于在上一上传周期内接收的由所述中心节点发送的对应当前上传周期的传输控制指令，在当前上传周期中对应的上传时隙内向所述中心节点上传相应的数据，并在当前上传周期中除对应的上传时隙外的时间内转换为接收状态，以接收由所述中心节点发送的对应下一上传周期的传输控制指令。

3、于本发明的一实施例中，所述中心节点包括：控制指令发射模块、数据接收模块以及中心节点控制模块；其中，所述控制指令发射模块，连接所述中心节点控制模块，用于由所述中心节点控制模块控制在当前上传周期内通过发射频点信道向各传感器节点广播发送对应下一上传周期的传输控制指令；其中，所述传输控制指令包括：对应各传感器节点的传输控制信息；所述数据接收模块，连接所述中心节点控制模块，用于在当前上传周期内通过对应的接收频点信道接收由各传感器节点上传的数据，并发送至所述中心节点控制模块进行处理。

4、于本发明的一实施例中，每个传感器节点包括：无线接收模块以及传感器控制模块；其中，所述传感器控制模块，连接所述无线接收模块，用于根据由无线接收模块在上一上传周期内通过发射频点信道接收的对应传感器节点的传输控制信息，控制所述无线接收模块在当前上传周期中对应的上传时隙内切换为发射状态，并通过对应的接收频点信道向所述中心节点的所述数据接收模块上传经过加密的数据；且控制所述无线接收模块在当前上传周期中除对应的上传时隙外的时间内转换为接收状态，以通过发射频点信道接收由所述中心节点发送的对应下一上传周期的传输控制指令。

5、于本发明的一实施例中，所述传输控制信息包括：对时信息、调频信息以及秘钥信息；对时信息，用于对对应传感器节点进行对时以及向对应的传感器节点提供下一上传周期的上传时隙；调频信息，用于向对应传感器节点提供该传感器节点在下一上传周期内转换发射状态时所采用的发射频点信道以及转换接收状态时所采用的接收频点信道；秘钥信息，用于向对应传感器节点提供对下一上传周期需上传的数据进行加密所需的加密信息。

6、于本发明的一实施例中，所述传感器控制模块用于基于在上一上传周期接收的传输控制信息中的对时信息进行对时以及获取所述无线接收模块在当前上传周期的上传时隙；基于在上一上传周期接收的传输控制信息中的调频信息获取用于在所述无线接收模块当前上传周期内转换发射状态时所采用的发射频点信道以及转换接收状态时所采用的接收频点信道；基于在上一上传周期接收的传输控制信息中的秘钥信息对所述无线接收模块当前周期上传的数据进行加密。

7、于本发明的一实施例中，所述传输控制信息还包括：伸缩处理请求指令，由所述控制指令发射模块在所述数据接收模块接收到异常节点数据的情况下发送，以供各传感器节点在接收到该伸缩处理指令后下一上传周期保持接收状态，并在所述中心节点执行完数据伸缩处理后接收由所述中心节点发送的下一上传周期的传输控制指令。

8、于本发明的一实施例中，当传感器节点接收到来自所述中心节点的控制指令发射模块发送的连接数据包时，与所述中心节点建立连接，以供所述中心节点的中心节点控制模块进行相应的数据伸缩处理。

9、于本发明的一实施例中，每个上传时隙包括：起始保护时段、结束保护时段以及处于起始保护时段以及结束保护时段之间的进行数据上传的数据发送时间。

10、于本发明的一实施例中，所述接收频点信道的个数与传感器节点的数目相关；其中，所述数据接收模块在当前上传周期内通过每个接收频点信道接收与所述接收频点信道所对应的各传感器节点通过该接收频点信道上传的数据。

11、于本发明的一实施例中，所述中心节点在执行数据伸缩处理时采用蓝牙通信方式进行数据交换。

12、如上所述，本发明是一种基于星状无线组网的数据交换系统，具有以下有益效果：本发明通过中心节点向各传感器节点发送传输控制指令，各传感器节点基于接收的传输控制指令，在下一上传周期中对应的上传时隙内向所述中心节点上传相应的数据，并在其余时间内转换为接收状态，以接收由所述中心节点发送的对应下一上传周期的传输控制指令。本发明利用频道的分时复用技术，在窄带通信中解决了密集空间的高密度节点的信道拥堵问题，并且采用传感器节点独占信道发射，其他传感器节点处于接收状态的方式，将窄带调制信号接收的效率达到最好，进而满足对时间排序、加密和避免拥堵等各个方面的应用需求。

技术特征：

1.一种基于星状无线组网的数据交换系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1中所述的基于星状无线组网的数据交换系统，其特征在于，所述中心节点包括：控制指令发射模块、数据接收模块以及中心节点控制模块；

3.根据权利要求1中所述的基于星状无线组网的数据交换系统，其特征在于，每个传感器节点包括：无线接收模块以及传感器控制模块；

4.根据权利要求2或3中所述的基于星状无线组网的数据交换系统，其特征在于，所述传输控制信息包括：对时信息、调频信息以及秘钥信息；

5.根据权利要求4中所述的基于星状无线组网的数据交换系统，其特征在于，所述传感器控制模块用于基于在上一上传周期接收的传输控制信息中的对时信息进行对时以及获取所述无线接收模块在当前上传周期的上传时隙；基于在上一上传周期接收的传输控制信息中的调频信息获取用于在所述无线接收模块当前上传周期内转换发射状态时所采用的发射频点信道以及转换接收状态时所采用的接收频点信道；基于在上一上传周期接收的传输控制信息中的秘钥信息对所述无线接收模块当前周期上传的数据进行加密。

6.根据权利要求4中所述的基于星状无线组网的数据交换系统，其特征在于，所述传输控制信息还包括：

7.根据权利要求6中所述的基于星状无线组网的数据交换系统，其特征在于，当传感器节点接收到来自所述中心节点的控制指令发射模块发送的连接数据包时，与所述中心节点建立连接，以供所述中心节点的中心节点控制模块进行相应的数据伸缩处理。

8.根据权利要求1中所述的基于星状无线组网的数据交换系统，其特征在于，每个上传时隙包括：

9.根据权利要求1中所述的基于星状无线组网的数据交换系统，其特征在于，所述接收频点信道的个数与传感器节点的数目相关；其中，所述数据接收模块在当前上传周期内通过每个接收频点信道接收与所述接收频点信道所对应的各传感器节点通过该接收频点信道上传的数据。

10.根据权利要求6中所述的基于星状无线组网的数据交换系统，其特征在于，所述中心节点在执行数据伸缩处理时采用蓝牙通信方式进行数据交换。

技术总结
本发明提供一种基于星状无线组网的数据交换系统，通过中心节点向各传感器节点发送传输控制指令，各传感器节点基于接收的传输控制指令，在下一上传周期中对应的上传时隙内向所述中心节点上传相应的数据，并在其余时间内转换为接收状态，以接收由所述中心节点发送的对应下一上传周期的传输控制指令。本发明利用频道的分时复用技术，在窄带通信中解决了密集空间的高密度节点的信道拥堵问题，并且采用传感器节点独占信道发射，其他传感器节点处于接收状态的方式，将窄带调制信号接收的效率达到最好，进而满足对时间排序、加密和避免拥堵等各个方面的应用需求。

技术研发人员：许刚,王珏,周毅
受保护的技术使用者：四川巨微集成电路有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13