一种分时多事件的无线通讯方式的制作方法

本发明涉及无线通讯，尤其涉及一种分时多事件的无线通讯方式。

背景技术：

1、目前防盗报警、工业控制及物联网行业子设备与主设备的无线组网及通讯方式主要分为以下三种方式：1)短距离通讯：采用zigbee、z-wave、bluetooth、wi-fi等，其优点是功耗低，其缺点是穿透力弱，抗干扰力差，通讯距离短；2)广域通讯：a)未授权频段：lora、sigfox等，其优点是通讯距离远，其缺点是国外公司私有技术，需要自建基站，成本高；b)授权频段：nb-iot、cat 1等，其优点是距离远、组网方便，其缺点是依赖运营商网络，需要长期缴纳使用费用，部分区域信号差、网络不稳定；3)sbu-1g自组网模式：具有低频穿透力强，抗干扰好，有效距离远，功耗低，成本低等特点。

2、sub-1g由于具有很好性能和成本优势，在防盗报警、工业互联网领域得到普及，成为主流趋势。但是目前普通采用通讯机制是由子设备自主、无序向主设备发送跳包和状态数据，主设备在收到数据后做出相应处理，且在随机的时间向子设备发送控制数据。由于所有设备发送数据都是无序和随机发送，导致无线数据很容易发生拥堵碰撞，造成以下问题：1)数据丢失严重：无线数据因发生拥堵碰撞而丢失，为了减少数据丢失，通常采用更长和更多次数的重发，而更多次的重发，又增加了拥堵碰撞几率，形成恶性循环；2)系统容量小：为了减少设备通讯造成数据拥堵碰撞，通常采用减少设备接入数量的方法；3)故障上报延时高：为了减少设备通讯造成数据碰撞，通常采用间隔时间更长的上报机制，导致主设备检测子设备离线、低压等故障时，延时时间长、实时性差；4)功耗高：设备重发次数多，会导致设备更快的消耗电能，特别是使用电池供电的设备，问题尤其严重。

3、因此，有必要提供一种分时多事件的无线通讯方式，解决当前行业中存在的设备承载量小、无线数据易阻塞，碰撞导致的丢失、延时长、功耗高、设备上下行数据实时性差的问题。

技术实现思路

1、本发明公开了一种分时多事件的无线通讯方式，涉及一种小系统、多设备、中低速率无线组网及通讯方法，应用于防盗报警、物联网及其它工业控制领域，有效解决当前行业中存在的设备承载量小、无线数据易阻塞，碰撞导致的丢失、延时长、功耗高、设备上下行数据实时性差的缺点，其可以有效解决背景技术中涉及的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、一种分时多事件的无线通讯方式，用于主设备和n个子设备之间的通讯，包括以下步骤：

4、s1、确定心跳周期t，心跳周期t等分为p个时间片，p≥n，每个时间片均包括上行时段、下行时段和心跳包时段，上行时段的时长不少于子设备向主设备发送紧急事件所需的时间，下行时段的时长不少于主设备向子设备发送下行事件所需的时间，心跳包时段的时长不少于子设备向主设备发送心跳包所需的时间；

5、s2、主设备搜索一个空闲的信道，并停留在空闲信道，等待子设备发送消息，子设备若未连接到主设备，则尝试与绑定的主设备发送同步信息进行连接，子设备连接主设备后，则在主设备分配的时间片的心跳包时段向主设备发送数据；

6、s3、主设备收到子设备的消息后，检查该子设备是否已经分配时间片，或发送消息的时间是否偏离其分配的时间片，若未分配或偏离时间片，则应答其所属的时间片、当前时间戳及心跳周期t，若已分配时间片且未偏离，则正常应答该子设备；

7、s4、子设备产生紧急事件时，等待上行时段到来向主设备发送信息，竞争发送窗口，若信道空闲，则发送数据，若竞争失败，则等待下一个上行时段重新竞争；

8、s5、主设备需要发送下行的控制数据时，在下行时段向子设备下发下行数据。

9、作为本发明的一种优选改进：所述心跳周期t与子设备所用电池有关，计算方式如下：

10、一次数据交互流程所消耗的电荷量ce为发射电流it乘以发射时间tt，加上等待应答的电流id乘以等待时间td，加上接收应答电流ir乘以接收应答时间tr，即ce＝(it×tt)+(id×td)+(ir×tr)；

11、系统休眠所消耗的电荷量cs为待机电流is乘以设计的电池使用寿命时间ts，即cs＝is×ts；

12、电池能够交互的最大次数f则等于电池的电荷量cb乘以电池电压vb的积，减去系统休眠所消耗的电荷量cs乘以系统休眠电压vs的积的差，除以一次数据交互流程所消耗的电荷量ce乘以交互电压ve的积的商，即f＝((cb×vb)-(cs×vs))÷(ce×ve)；

13、根据电池容量估算心跳最小周期时间t1＝ts÷f，则t≥t1。

14、作为本发明的一种优选改进：所述心跳包时段时长为q1，q1则等于发送一帧最长心跳数据时间t1max加上等待接收心跳应答的最长时间d1max，及接收心跳应答包的最长时间a1max，乘以心跳包最大重发次数n1max，即q1＝(t1max+d1max+a1max)×n1max。

15、作为本发明的一种优选改进：所述上行时段时长为q2，q2则等于发送一帧上行数据最长时间t2max加上等待接收上行数据应答的最长时间d2max，及接收上行数据应答包的最长时间a2max，乘以上行数据最大重发次数n2max，即q2＝(t2max+d2max+a2max)×n2max。

16、作为本发明的一种优选改进：所述下行时段时长为q3，q3则等于发送一帧下行数据最长时间t3max加上等待接收下行数据应答的最长时间d3max，及接收下行数据应答包的最长时间a3max，乘以下行数据最大重发次数n3max，即q3＝(t3max+d3max+a3max)×n3max。

17、作为本发明的一种优选改进：根据时间片时长估算心跳最小周期时间t2＝n×(q1+q2+q3)，则t≥t2。

18、作为本发明的一种优选改进：所述步骤s3中，若已分配时间片且未偏离，则正常应答该子设备过程中带上当前时间戳。

19、作为本发明的一种优选改进：还包括步骤s6，主设备在设定的连续l个心跳周期未收到同一子设备的任何数据，则认为该子设备离线，主设备在认定子设备离线后会产生一条告警消息发送给用户。

20、作为本发明的一种优选改进：还包括步骤s7，子设备在连续n次未收到主设备回复时，认为主设备丢失，则向主设备发送信息重新尝试与主设备建立通讯。

21、本发明的有益效果如下：

22、为了有效解决无线数据拥堵碰撞引起的数据丢失严重、系统容量小、故障上报延时高以及设备功耗高等问题，并保证上下行数据的实时性，本发明利用周期性心跳消息，加特定突发事件消息的特征，采用时分多址(time division multiple access，缩写：tdma)和时分多事件(time division multiple event，缩写：tdme)相结合的方式，将无序和随机的数据发送机制变成有序和既定的数据发送序列，从而减少数据拥堵碰撞，增加系统容量和实时性，结合自动功率协商、信道协商，进一步降低设备功耗，提高了设备电池使用寿命。