CN101262393B - 工业无线传感网络及其基于分布式协同频率的通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业无线传感网络，包括：传感器节点、Sink节点；以及无线信息主干网。本发明还涉及基于分布式协同频率的通讯方法，其特征在于包括：传感器节点和Sink节点在握手阶段自动搜索可用工作频道，并且所述传感器节点在所述可用工作频道上采集数据包，并将所述数据包发送给所述Sink节点；当所述传感器节点等待不到所述Sink节点的应答信号且重发数据包超时，所述传感器节点改变频率选择新的可用工作频道发送所述数据包。因此，本发明提供的工业无线传感网络和基于频率管理的通讯方法不需要采用复杂的联网协议，并且具备良好的抗同频段干扰的性能。

Description

工业无线传感网络及其基于分布式协同频率的通讯方法

技术领域

本发明涉及工业无线传感网络，尤其是工作于2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段的工业无线传感网络，以及用于在这种工业无线传感器网络中的基于分布式协同频率管理技术的通讯方法。

背景技术

无线传感网络中众多的传感器通过无线通信的方式，相互联系、处理、传递信息的网络。该网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，可以实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，传送给所需用户。

这种基于无线技术的网络化智能传感器，使得工业现场的数据能够通过无线链路直接在网络上传输、发布和共享。无线通讯技术能够在工厂环境下，为各种智能现场设备、移动机器人以及各种自动化设备之间的通信提供高带宽的无线数据链路和灵活的网络拓扑结构，在一些特殊环境下有效地弥补了有线网络的不足，进一步完善了工业网络的通信性能。

为了满足无线通讯技术在工业领域中的应用，新兴的面向设备间信息交互的无线通信技术，适合在恶劣的工业现场环境使用，具有很强的抗干扰能力、超低能耗、实时通信等技术特征，是一类特殊的传感器网络。这是因为工业环境较为恶劣，大电压大电流高频电磁干扰无处不在，对通信的可靠性，抗干扰性要求很高。在工业无线通信系统中，干扰是一项永远存在的问题。干扰可能源自于邻近的类似系统，或是来自于使用相同频率的非同质系统。在干扰源存在的环境中，确保正确的数据传输，是工业无线传感网络面临到的一项重大挑战。虽然主流无线协议(如ZigBee/802.15.4、802.11b和802.11g等)都进行了必要的频率管理设计来减小干扰的影响，但还不能完全满足工业应用特定的技术要求。

下面介绍无线局域网Wi-Fi，Wi-Fi工作于固定单频道方式。每个设备可采用2.4GHz频段中的任一工作频率，一旦确定后在整个工作工程中频道不再发生改变。Wi-Fi免冲突法在发射前侦听“安静”的信道。如果Wi-Fi信道噪声很大，则Wi-Fi设备在又一次倾听信道前会进行随机退避。如果信道仍有噪声，则会重复此过程直至信道安静为止。一旦信道变得安静，Wi-Fi设备即会开始发射。如果信道永远嘈杂，则Wi-Fi设备会搜索另条信道上的其他可用接入点。该无线局域网Wi-Fi的缺点是功耗大、成本高、协议开销大、需要接入点，故并不适用于能量和硬件资源有限的无线传感网络。

下面介绍无线个域网Bluetooth，Bluetooth工作于全频段跳频通信方式。该类设备运用跳频扩展频谱技术(FHSS)，在工作时收发频率始终不停地在整个频段范围内按照约定跳变，即每隔625微秒，蓝牙系统以及所有相关节点就会将通信频率在所有83个ISM频带的频道中79个频道，并选择其中一个频道进行切换。频段范围内每个频道都可能被随机的使用。1.2版蓝牙规范运用称为自适应跳频的技术，这项技术让系统能运用智能型功能，记忆哪些频道会导致错误，并避免未来在跳频时使用这些频道，因此跳频的范围小于蓝牙系统原先的79个频道。但每种蓝牙设备都包含多个协议层带来了巨大的协议开销，同时由于蓝牙技术以及连续的网络流量需要使用较大的微处理器，因此蓝牙设备的电池使用寿命常常只有3个月(或更短)。对于传感器节点而言，利用蓝牙来作为电缆的替代方案应用于工业传感网络在成本和功耗指标方面还很难令人满意。

下面介绍无线个域网ZigBee，该ZigBee提供空闲信道评估(CCA，ClearChannel Assessment)和动态信道选择算法来保证网络的抗同频干扰性能。尽管ZigBee协议栈具有高通信效率、低复杂度、低功耗、低速率、低成本、高安全性等诸多优点，这些优点使得ZigBee和无线传感器网络完美地结合在一起，但ZigBee在兼容性与性能方面还表现欠佳，因此还不具备完全支持无线传感网络工业应用的能力。

上述无线联网标准虽然能够解决ISM频段内无线设备之间的频率资源的相互冲突及兼容问题，但对于工业无线传感网络而言，利用现有标准来作为频率管理的解决方案在局限性、成本和功耗方面还很难令人满意。

发明内容

为了解决现有技术中局限性、成本和功耗方面的问题，本发明提供了一种工业无线传感网络及基于分布式协同频率的通讯方法，实现频率避撞以及频率捷变功能来躲避干扰。

为了实现上述目的，本发明提供了一种工业无线传感网络，该网络包括：传感器节点，用于在握手阶段自动搜索可用频道，并在所述频道不可用时选择新的工作频率，通过分布式的协同信道切换来躲避干扰，以采集现场数据；Sink节点，与所述传感器接点通信，用于在握手阶段自动搜索可用频道，并在所述频道不可用时选择新的工作频率，通过分布式的协同信道切换来躲避干扰；以及无线信息主干网，与所述Sink节点通信，用于将所述传感器节点采集的现场数据，传递到所述工业以太网中的其他设备。

进一步地，所述传感器节点包括：自动搜索可用信道模块，用于在握手阶段自动搜索可用频道；以及频率捷变模块，用于将在所述频道不可用时选择新的工作频率，通过分布式的协同信道切换来躲避干扰，以采集现场数据。

进一步地，所述Sink节点包括：自动搜索可用信道模块，用于在握手阶段自动搜索可用频道；以及频率捷变模块，用于将在所述频道不可用时选择新的工作频率，通过分布式的协同信道切换来躲避干扰，以采集现场数据。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种基于分布式协同频率的通讯方法，该方法包括：

传感器节点和Sink节点在握手阶段自动搜索可用工作频道，并且所述传感器节点在所述可用工作频道上采集数据包，并将所述数据包发送给所述Sink节点；

当所述传感器节点等待不到所述Sink节点的应答信号且重发数据包超时，所述传感器节点改变频率选择新的可用工作频道发送所述数据包。

进一步地，所述传感器节点改变频率选择新的可用工作频道发送数据包具体包括：所述传感器节点在“更新工作频道并且检测信道环路是否存在”状态中确定所述Sink节点是否仍在可通信范围内；如果所述Sink节点仍然存在，所述传感器节点回到“发送数据包到Sink节点”状态，在新的所述工作频道中向Sink节点发送数据包；如果所述Sink节点移动到其他位置或是失效，所述传感器节点无法与其进行通信，则进入“休眠/无RF系统”状态。

进一步地，所述Sink节点的应答信号是通过以下步骤发送的：所述Sink节点检测是否收到所述传感器节点发送的数据包；如果接收到数据包，Sink节点检测到并且进入到“向传感器节点发送应答信号”状态，然后返回“休眠”状态。

进一步地，所述传感器节点改变频率选择新的可用工作频道发送所述数据包之后还包括：所述Sink节点在3ms内没有接收到所述数据包，则所述Sink节点将转入“检测是否允许跳转频道”状态，如果所述Sink节点得到允许跳转所述工作频道，则进入“跳转到下一个工作频道”状态；如果不被允许，则将回到“休眠”状态。

进一步地，所述不被允许具体情况为：所述传感器节点处于“休眠”状态，Sink节点不能够改变工作频道；或者所述Sink节点与所述传感器节点在现有的工作频道上没有通信活动。

进一步地，所述传感器节点改变频率选择新的可用工作频道具体为：按照预先设置的频道跳转表来改变频率选择新的可用工作频道。

因此，本发明提供的工业无线传感网络和基于分布式协同频率管理的通讯方法不需要集中控制中心进行频率管理，具有实时性强，网络适应性强，良好的抗同频段干扰的优点，以保证在工业环境中进行可靠通信。

附图说明

图1是本发明频率管理技术应用于工业环境组成的无线传感网络的结构图；

图2为本发明在工业无线传感网络中基于分布式协同频率的通讯方法实施例1的流程图；

图3为本发明在工业无线传感网络中基于分布式协同频率的通讯方法实施例1的流程图；

图4表示所述传感器节点改变频率选择新的可用工作频道的流程示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种工业无线传感网络的结构示意图，该网络包括：传感器节点1，用于在握手阶段自动搜索可用频道，并在所述频道不可用时选择新的工作频率，通过分布式的协同信道切换来躲避干扰，以采集现场数据；Sink节点2，与所述传感器节点1通信，用于在握手阶段自动搜索可用频道，并在所述频道不可用时选择新的工作频率，通过分布式的协同信道切换来躲避干扰；以及工业以太网3，与所述Sink节点2通信，用于将所述传感器节点1采集的现场数据，传递到所述工业以太网3中的其他设备。

本发明频率管理技术可以封装为软件模块内嵌于任何传感器节点和Sink节点，一起组成无线传感网络，应用于工业现场。

其中频率管理技术主要包括两个功能：自动搜索空置频率和频率捷变。前者主要用于握手阶段，选定可用频道，无线传感网络保持该信道并进入正常通信阶段。后者使得在干扰导致工作信道恶化时选择新的工作频率，通过分布式的协同信道切换来躲避干扰。两者顺序执行，从而完成整个频率管理技术功能。

内嵌频率管理技术的传感器节点和Sink节点可以作为工业网络的一部分一起构成完整的无线传感网络。网络中的任何设备可以相互进行通信。传感器节点将现场数据采集上来，与Sink节点进行通信，最终传递到无线信息主干网(工业以太网、现场总线等)中的其他设备。

因此，每一个传感器节点和Sink节点都分别包括：自动搜索可用频道模块100，用于在握手阶段自动搜索可用频道；以及频率捷变模块200，用于将在所述频道不可用时选择新的工作频率，通过分布式的协同信道切换来躲避干扰，以采集现场数据。

无线传感网络工作频率范围为2.4GHz ISM频段的83MHz带宽，可划分为83个1MHz频道，主要包括自动搜索可用信道和频率捷变两个功能，解决传感器节点同其他设备的相互干扰问题。无线传感网络工作于动态多频道方式，采用频率碰撞退让措施。Sink节点与传感器节点首先工作于自动搜索到的可用工作频道上，随后工作频率可能会发生改变，主要取决于原频道的工作情况及受干扰情况。一旦原频道不能继续工作，将会人工或自动选择新的工作频率，通过分布式的协同信道切换来躲避干扰。

其中所述自动搜索可用频道模块的功能是为了保证Sink节点与传感器节点双方捷变的同步性。虽然可以通过设定，使收发双方上电后开始工作于同一固定频道，完成握手对话后根据接收数据包的有效性再决定是否需要跳转频道。但这样做存在两方面问题：一是要求所有设备的初始工作频道为同一频道，否则无法握手，缺乏灵活性，不同品牌产品难于兼容；二是当预置的初始频道发生严重频率冲突时，无法完成握手对话，也无法继续执行频率捷变协议，导致收发系统无法进人正常工作。因此通过自动搜索可用频道模块的功能来解决这个问题。

所述频率捷变模块的功能包括：(1)检测固定频率的干扰信号；(2)将工作频率移至没有固定干扰的频道；(3)对于跳频系统的干扰不需改变工作频率；(4)没有固定频率冲突时维持在原信道工作。即传感器节点无法接收到Sink节点的应答信号时，传感器节点会启动更换频率的程序，让传感器节点以及Sink节点搜寻一个适合的空置频道，并切换至新频道进行通信在这个新频道中，无线电系统会在该频率下运作，直到遭遇到新的干扰为止。

如图2所示为本发明在工业无线传感网络中基于分布式协同频率的通讯方法实施例的流程图，该方法包括：

步骤10，传感器节点和Sink节点/传感器节点在握手阶段自动搜索可用工作频道，并且所述传感器节点在所述可用工作频道上采集数据包，并将所述数据包发送给工作在自动搜索的工作频道上的所述Sink节点/传感器节点；

步骤20，当所述传感器节点等待不到所述Sink节点/传感器节点的应答信号且且最多再重新发送原数据一次，若仍不能收到所述Sink节点/传感器节点的应答信号，所述传感器节点改变频率选择新的可用工作频道发送所述数据包。

其中，步骤20中传感器节点改变频率选择新的可用工作频道发送数据包具体包括：步骤201，所述传感器节点在“改变工作频道并且检测通信链路计数器”状态中确定所述Sink节点/传感器节点是否仍在可通信范围内；如果所述Sink节点/传感器节点仍然存在，则执行步骤202，所述传感器节点回到“发送数据包到Sink节点/传感器节点”状态，在新的所述工作频道中向Sink节点/传感器节点发送数据包；如果所述Sink节点/传感器节点移动到其他位置或是失效，所述传感器节点无法与其进行通信，则执行步骤203，进入“休眠/无RF系统”状态。

所述Sink节点/传感器节点的应答信号是通过以下步骤发送的：所述Sink节点/传感器节点检测是否收到所述传感器节点发送的数据包；如果接收到数据包，Sink节点/传感器节点检测到并且进入到“向传感器节点发送应答信号”状态，然后返回“休眠”状态。

如图3所示为本发明在工业无线传感网络中基于分布式协同频率的通讯方法的实施例2的流程图，步骤20传感器节点改变频率选择新的可用工作频道发送所述数据包之后还包括：步骤30，所述Sink节点/传感器节点接收到所述数据包，则执行步骤40所述Sink节点/传感器节点进入“向传感器节点发送应答信号”，如果所述Sink节点/传感器节点没有接收到所述数据，则执行步骤50检测是否允许跳转频道；如果不允许，则执行步骤60将回到“休眠”状态。如果所述Sink节点得到允许跳转所述工作频道，则执行步骤70进入“跳转到下一个工作频道”状态，并返回判断是否接收到所述数据。

在以下情况下，所述Sink节点/传感器节点将不被允许跳转工作频道：所述传感器节点处于“休眠”状态，Sink节点/传感器节点不能够改变工作频道；或者所述Sink节点与所述传感器节点在现有的工作频道上没有通信活动。

其中传感器节点和Sink节点/传感器节点在握手阶段自动搜索可用工作频道，即传感器节点和Sink节点/传感器节点使用频率管理技术中的自动搜索空置频道模块。所述传感器节点在“发送数据包到Sink节点”状态向所述Sink节点/传感器节点发送数据包并等待所述Sink节点/传感器节点的应答信号，根据网络要求设置超时Timeout，当所述传感器节点等待所述Timeout，仍未收到所述Sink节点/传感器节点的应答信号且最多再重复上述步骤一次，仍收不到所述Sink节点/传感器节点的应答信号，所述传感器节点在“更新工作频道并且检测通信链路计数器”状态中改变频率，按照频率跳转表选择新的可用工作频道回到“发送数据包到Sink节点/传感器节点”状态，所述频率跳转表中频道个数为N，在所述新的工作频道中向所述Sink节点/传感器节点发送数据包并等待所述Sink节点/传感器节点的应答信号，如果收到所述Sink节点/传感器节点的应答信号，则表明所述自动搜索可用工作频道过程完成；如果没有收到所述Sink节点/传感器节点的应答信号，则所述传感器节点选择新的可用工作频道重复上述流程；如果所述频率跳转表已遍历完成，所述传感器节点将其内部通信链路计数器Channel Loop Counter值加1，直到所述通信链路计算器Channel LoopCounter值为N时，所述传感器节点仍没有收到所述Sink节点/传感器节点的应答信号，则表明所述Sink节点/传感器节点不在通信范围以内，所述传感器节点回到“休眠/无RF系统”状态；即如果所述Sink节点/传感器节点移动到其他位置或是失效，所述传感器节点无法与其进行通信，则进入“休眠/无RF系统”状态。

上述描述的传感器节点改变频率选择新的可用工作频道具体为：按照预先设置的频道跳转表来改变频率选择新的可用工作频道。当传感器节点采集到现场数据后，在预置频道上向Sink节点/传感器节点发送数据包，发送完后等待Sink节点/传感器节点的回应，在此后Timeout周期内如果能接收到Sink节点/传感器节点发回的回应，则该网络继续保持在该预置信道上工作。当在Timeout周期内未接收到Sink节点/传感器节点的回应信号，传感器节点将会在该预置信道上最多再重新发送一次原数据包，若还是不能收到Sink节点/传感器节点的回应，则传感器节点就会转换至新的频道再重新发送原数据包。

图4表示所述传感器节点改变频率选择新的可用工作频道的流程示意图，即所述传感器节点采用频率捷变功能的具体流程图。

首先步骤501确定误码率不正常，发送跳转到频道+1的请求，等待所述频率跳转表中频道个数×2×所述Timeout后，执行步骤502判断是否收到回应？如果没有收到回应，则执行步骤503判断频道次数是否已经大于N，如是则执行步骤504收发信道错误处理，否则执行步骤501；如收到回应，则步骤505变换频道在新的频道上发送数据包，等待所述频率跳转表中频道个数×2×所述Timeout后，执行步骤506判断是否收到所述Sink节点的回答，如收到则执行步骤507正常通信，否则执行步骤508判断是否已经重新发送两次数据包，如是执行步骤501；否则执行步骤505。

信道的选择次序可按照表2.1所示“频道跳转表”进行。而“频道跳转表”是提前制定好的。传感器节点和Sink节点双方都按照“频道选择顺序表”上的顺序同时转换，直到搜索出一个可以正常工作的“安静”频道。频道跳转表的制定原则是转换后的新频道应该能避免同类设备的干扰。首先应该考虑的是Wi-Fi信道的影响。由于Wi-Fi信道带宽为22MHz，所以在考虑频道跳转表时，任意两个相邻跳转频道的频道序号相差在22以上，而任意3个相邻的频道分别

表2.1 nRF2401频道跳转表示例

序号	频道	频率/MHz
			0	2	2402
1	30	2430
			2	68	2468
3	8	2408
			4	33	2433
5	72	2472
			6	15	2415
7	40	2440
			8	77	2477

分布在2.4GHz频段的高、中、低3个分段，这样可以保证nRF2401在和Wi-Fi频率冲突时快速找到非重叠频道，频道捷变原则是收发双方从序号0～8按次序变换信道，然后从序号8信道再跳转到0信道，共计9个信道循环变换。

下面介绍传感器节点所有的状态，其中“休眠/无RF系统”状态是传感器节点在大多数时间内所处的状态。在这个状态中，传感器节点不会进行任何RF通信。只有当采集到现场数据后，传感器节点进入到“发送数据包到Sink节点”状态。在发送数据包以后，传感器节点转入“等待应答信号ACK”状态，此时传感器节点等待Sink节点在收到数据包以后返回的应答信号ACK到达。正常情况下，传感器节点能够接收到ACK，那么将回到“休眠/无RF系统”状态。根据网络要求设置超时Timeout，如果传感器节点在所述Timeout内没有接收到ACK信号，将再次发送数据包。如果仍然无法接收到应答信号，那么传感器节点将在“改变频率”状态中跳转到另一个频道中。

新信道的选择次序按照预先制定的频道跳转表进行。在转换至新的频道之后，传感器节点在“更新工作频道并且检测信道环路是否存在”状态中确定Sink节点/传感器节点是否仍在可通信范围内。如果Sink节点/传感器节点仍然存在，传感器节点回到“发送数据包到Sink节点/传感器节点”状态，在新的工作频道中向Sink节点/传感器节点发送数据包。如果Sink节点/传感器节点移动到其他位置或是失效，传感器节点无法与其进行通信，则进入“休眠/无RF系统”状态。

同时介绍Sink节点/传感器节点的状态。当处于“休眠”状态时，Sink节点/传感器节点检测是否收到传感器节点发送的数据包。如果接收到数据包，Sink节点/传感器节点能够检测到并且进入到“向传感器节点发送应答信号ACK”状态，然后返回“休眠”状态。

如果所述频率跳转表中频道个数×2×所述Timeout后，Sink节点仍然没有接收到任何来自传感器节点的数据包，Sink节点/传感器节点将转入“检测是否允许跳转频道”状态。如果传感器节点处于“休眠”状态，Sink节点/传感器节点不能够改变工作频道。同样，如果Sink节点/传感器节点与传感器节点有现有工作频道上没有通信活动，Sink节点/传感器节点也不能够跳转到下一个工作频道。

本发明中的的基于分布式频率管理的通讯方法无需采用大量的协议栈，成本低，功耗小，适用于无线传感网络。

本发明是用来完成恶劣的工业环境下良好工作的无线传感网络的频率管理。其核心技术——分布式协同频率管理即自动搜索可用信道模块和频率捷变模块，，以非联网协议为基础，工作于动态多频道方式，通过分布式的协同信道切换来躲避干扰。是适用于工业现场的健壮、轻型的无线传感网络频率管理协议。它具有如下优点：

(1)成本

本发明无需采用大量的协议栈，这使得系统能够采用更小、更廉价的微处理器。

(2)功耗

本发明采用较轻的协议，有助于减少无线电传送时间，这直接影响到功耗并使无线传感设备具有较长的电池使用寿命。

(3)开放性

本发明工作在2.4GHz的ISM频段，无需许可证，给厂商生产、销售无线传感器节点以极大的便利条件，适用于工业无线传感网络的成本控制和资源开销，从而满足大量产品应用的需求。

(4)灵活性

本发明无需遵照严格的协议占有和使用频道，频道选择方式完全对用户开放，由用户根据需要来确定，成本低而使用灵活。

(5)抗干扰性

本发明相对于主流无线协议同处于无许可证的全球通用的2.4GHzISM频段，但由于设计了频率捷变技术以保证找到空置的频道并对新干扰做出反应，使得本发明具有很强的抗干扰能力。因此，本发明可以在一定范围内同其他无线设备共存。

由于本发明有以上特点，特别是协议的简化和开放频段的使用，使频率管理协议满足无线传感网络能量和硬件资源有限的要求，并适用于恶劣的工业环境。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种基于分布式协同频率的通讯方法，其特征在于包括：

传感器节点和Sink节点在握手阶段自动搜索可用工作频道，并且所述传感器节点在所述可用工作频道上采集数据包，并将所述数据包发送给所述Sink节点；

当所述传感器节点等待不到所述Sink节点的应答信号且重发数据包超时，所述传感器节点改变频率选择新的可用工作频道发送所述数据包；

所述传感器节点改变频率选择新的可用工作频道发送数据包具体包括：所述传感器节点在“更新工作频道并且检测信道环路是否存在”状态中确定所述Sink节点是否仍在可通信范围内；如果所述Sink节点仍然存在，所述传感器节点回到“发送数据包到Sink节点”状态，在新的所述工作频道中向Sink节点发送数据包；如果所述Sink节点移动到其他位置或是失效，所述传感器节点/传感器节点无法与其进行通信，则进入“休眠/无RF系统”状态；

所述Sink节点的应答信号是通过以下步骤发送的：所述Sink节点检测是否收到所述传感器节点发送的数据包；如果接收到数据包，Sink节点检测到并且进入到“向传感器节点发送应答信号”状态，然后返回“休眠”状态；

所述传感器节点改变频率选择新的可用工作频道发送所述数据包之后还包括：所述Sink节点在超时时间内没有接收到所述数据包，则所述Sink节点将转入“检测是否允许跳转频道”状态，如果所述Sink节点得到允许跳转所述工作频道，则进入“跳转到下一个工作频道”状态；如果不被允许，则将回到“休眠”状态；

所述不被允许具体情况为：所述传感器节点处于“休眠”状态，Sink节点不能够改变工作频道；或者所述Sink节点与所述传感器节点在现有的工作频道上没有通信活动；

所述传感器节点改变频率选择新的可用工作频道具体为：按照预先设置的“频道跳转表”来改变频率选择新的可用工作频道；

其中，传感器节点和Sink节点双方都按照“频道跳转表”上的顺序同时转换，直到搜索出一个可以正常工作的“安静”频道；频道跳转表的制定首先考虑的是Wi-Fi信道的影响；由于Wi-Fi信道带宽为22MHz，在频道跳转表中，任意两个相邻跳转频道的频道序号相差在22MHz以上，且任意3个相邻的频道分别分布在2.4GHz频段的高、中、低3个分段，这样能够保证nRF2401在和Wi-Fi频率冲突时快速找到非重叠频道；频道捷变原则是收发双方从序号0～8按次序变换信道，然后从序号8信道再跳转到0信道，共计9个信道循环变换。

2.根据权利要求1所述的基于分布式协同频率的通讯方法，其特征在于还包括：

在转换至新的频道之后，传感器节点在“更新工作频道并且检测信道环路是否存在”状态中确定Sink节点是否仍在可通信范围内；如果Sink节点仍然存在，传感器节点回到“发送数据包到Sink节点”状态，在新的工作频道中向Sink节点发送数据包；如果Sink节点移动到其他位置或是失效，传感器节点无法与其进行通信，则进入“休眠/无RF系统”状态。

3.一种运用权利要求1-2之一所述基于分布式协同频率的通讯方法的工业无线传感网络，其特征在于包括：

传感器节点，用于在握手阶段自动搜索可用频道，并在所述频道不可用时选择新的工作频率，通过分布式的协同信道切换来躲避干扰，以采集现场数据；

Sink节点，与所述传感器节点通信，用于在握手阶段自动搜索可用频道，并在所述频道不可用时选择新的工作频率，通过分布式的协同信道切换来躲避干扰；以及

无线信息主干网，与所述Sink节点通信，用于将所述传感器节点采集的现场数据，传递到无线信息主干网上的物理设备；

所述传感器节点包括：

自动搜索可用信道模块，用于在握手阶段自动搜索可用频道；以及

频率捷变模块，用于在所述频道不可用时选择新的工作频率，通过分布式的协同信道切换来躲避干扰，以采集现场数据；

所述Sink节点包括：

自动搜索可用信道模块，用于在握手阶段自动搜索可用频道；以及

频率捷变模块，用于在所述频道不可用时选择新的工作频率，通过分布式的协同信道切换来躲避干扰，以采集现场数据。

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