一种低功耗无线物联网信道接入方法及系统与流程

本发明主要涉及通信协议，具体涉及一种低功耗无线物联网信道接入方法及系统。

背景技术：

1、传统低功耗无线物联网协议主要采用调度的思想，以时分复用tdma最为广泛。但是传统的基于tdma的信道接入协议是固定时隙的，即每一传感器节点无论其通信链路质量如何，均占用帧周期中的时隙资源进行数据传输。这样的固定时隙能够使得协议结构较为简单，但是在各传感器节点通信链路质量不一致的情况下可能会导致时隙资源被浪费，使得完成数据传输的时间较长，不适合某些情况复杂且数据采集较为频繁的场景。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种低功耗无线物联网信道接入方法及系统。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种低功耗无线物联网信道接入方法，包括如下步骤：

3、网关节点上电，并对多个数据采集节点进行上电状态进行检测，若均上电，所述网关节点广播接入数据包，多个所述数据采集节点通过所述接入数据包与所述网关节点连接，形成无线传感器网络；

4、在多个所述数据采集节点连接时，所述网关节点根据各个所述数据采集节点的通信链路质量重新分配时隙长度，并通过分配的时隙长度生成与各个数据采集节点对应的令牌调度数据包，并通过节点id将各个令牌调度数据包发送给对应的数据采集节点；

5、所述网关节点向各个所述数据采集节点发送传输指示包，各个所述数据采集节点通过所述令牌调度数据包和所述传输指示包将自身采集到的物联网数据发送给所述网关节点；

6、所述网关节点判断数据采集节点发送来的物联网数据是否存在缺失包号，若存在，则通过节点id将所述缺失包号封装成重传包发送给对应的数据采集节点；

7、接收到所述重传包的数据采集节点在下一轮传输周期将所述缺失包号对应的数据和未传输数据一并发送给所述网关节点。

8、本发明的有益效果是：将整个过程分为连接阶段、令牌调度阶段和数据传输阶段三个阶段，在连接阶段，网关节点和多个数据采集节点形成无线传感器网络，在令牌调度阶段，网关节点对各个数据采集节点进行通信链路质量的检测，并重新分配时隙长度，生成令牌调度数据包，数据采集节点根据令牌调度数据包将采集的物联网数据发送给网关节点，网关节点判断发送来的数据是否缺失，并生成重传包，使数据采集节点在下一轮传输周期将缺失的数据和未传输数据一并发送给网关节点，避免了数据丢失的情况；本发明能够快速建立无线传感器网络来采集数据，并且动态分配各节点的时隙长度，提高了传输效率。

9、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

10、进一步，所述网关节点根据各个所述数据采集节点的通信链路质量重新分配时隙长度，具体为：

11、分别对各个所述数据采集节点的通信链路质量进行检测，得到各个所述数据采集节点对应的数据传输速率；

12、根据各个所述数据采集节点的数据传输速率得到各个数据采集节点的时隙长度，根据节点同步原则对各个数据采集节点重新分配时隙长度。

13、采用上述进一步方案的有益效果是：网关节点能够根据各个数据采集节点的通信链路质量重新分配时隙长度，动态分配，能够尽可能使得所有节点同步完成传输，避免时隙资源被浪费。

14、进一步，得到各个所述数据采集节点对应的数据传输速率后，还包括步骤：

15、各个所述数据采集节点将对应的数据传输速率存储在自身节点id的缓存中。

16、进一步，所述网关节点向各个所述数据采集节点发送传输指示包，各个所述数据采集节点通过所述令牌调度数据包和所述传输指示包将自身采集到的物联网数据发送给所述网关节点，具体为：

17、所述网关节点根据预设id列表逐一向各个所述数据采集节点发送传输指示包；

18、所述数据采集节点接收到所述传输指示包时，核对所述传输指示包中的id信息是否为自身的id，若是，则将自身采集到的物联网数据封装成接入包，并从所述令牌调度数据包中解析出分配的时隙长度、数据传输的起始时间和数据传输的终止时间，根据所述时隙长度、数据传输的起始时间和数据传输的终止时间将所述接入包发送给所述网关节点。

19、采用上述进一步方案的有益效果是：能够为数据传输设立统一的传输规则，极大地缩短数据传输的时间。

20、进一步，所述将所述接入包发送给所述网关节点前，还包括步骤：

21、各个所述数据采集节点将所述接入包存储在自身节点id的缓存中。

22、本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种低功耗无线物联网信道接入系统，包括网关节点和多个数据采集节点；

23、所述网关节点用于上电后，对多个数据采集节点进行上电状态进行检测，若均上电，则广播接入数据包，

24、多个所述数据采集节点用于通过所述接入数据包与所述网关节点连接，形成无线传感器网络；

25、在多个所述数据采集节点连接时，所述网关节点还用于根据各个所述数据采集节点的通信链路质量重新分配时隙长度，并通过分配的时隙长度生成与各个数据采集节点对应的令牌调度数据包，并通过节点id将各个令牌调度数据包发送给对应的数据采集节点；

26、所述网关节点还用于向各个所述数据采集节点发送传输指示包，各个所述数据采集节点通过所述令牌调度数据包和所述传输指示包将自身采集到的物联网数据发送给所述网关节点，并判断数据采集节点发送来的物联网数据是否存在缺失包号，若存在，则通过节点id将所述缺失包号封装成重传包发送给对应的数据采集节点；

27、所述数据采集节点还用于在接收到所述重传包时，在下一轮传输周期将所述缺失包号对应的数据和未传输数据一并发送给所述网关节点。

技术特征：

1.一种低功耗无线物联网信道接入方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的低功耗无线物联网信道接入方法，其特征在于，所述网关节点根据各个所述数据采集节点的通信链路质量重新分配时隙长度，具体为：

3.根据权利要求2所述的低功耗无线物联网信道接入方法，其特征在于，得到各个所述数据采集节点对应的数据传输速率后，还包括步骤：

4.根据权利要求1所述的低功耗无线物联网信道接入方法，其特征在于，所述网关节点向各个所述数据采集节点发送传输指示包，各个所述数据采集节点通过所述令牌调度数据包和所述传输指示包将自身采集到的物联网数据发送给所述网关节点，具体为：

5.根据权利要求4所述的低功耗无线物联网信道接入方法，其特征在于，所述将所述接入包发送给所述网关节点前，还包括步骤：

6.一种低功耗无线物联网信道接入系统，其特征在于，包括网关节点和多个数据采集节点；

7.根据权利要求6所述的低功耗无线物联网信道接入系统，其特征在于，所述网关节点中，根据各个所述数据采集节点的通信链路质量重新分配时隙长度，具体为：

8.根据权利要求7所述的低功耗无线物联网信道接入系统，其特征在于，所述数据采集节点还用于将对应的数据传输速率存储在自身节点id的缓存中。

9.根据权利要求6所述的低功耗无线物联网信道接入系统，其特征在于，所述网关节点具体用于根据预设id列表逐一向各个所述数据采集节点发送传输指示包；

10.根据权利要求9所述的低功耗无线物联网信道接入系统，其特征在于，所述数据采集节点还用于将所述接入包存储在自身节点id的缓存中。

技术总结
本发明提供一种低功耗无线物联网信道接入方法及系统，涉及通信协议技术领域，将整个过程分为连接阶段、令牌调度阶段和数据传输阶段三个阶段，在连接阶段，网关节点和多个数据采集节点形成无线传感器网络，在令牌调度阶段，网关节点对数据采集节点进行通信链路质量的检测，并重新分配时隙长度，生成令牌调度数据包，数据采集节点根据令牌调度数据包将采集的物联网数据发送给网关节点，网关节点判断发送来的数据是否缺失，并生成重传包，使数据采集节点在下一轮传输周期将缺失的数据和未传输数据一并发送给网关节点，避免了数据丢失的情况；本发明能够快速建立无线传感器网络来采集数据，并且动态分配各节点的时隙长度，提高了传输效率。

技术研发人员：明连勋,李智文,管文涌,曹永乐,李明耀,王磊,李洪烈,马铁量
受保护的技术使用者：国家石油天然气管网集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15