CN101651700A - 传感网节点及其信息发送方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信领域，公开了一种传感网节点及其信息发送方法。本发明中，在传感网节点上同时设置传感网收发单元和蜂窝网收发单元，可以使本地自组织的传感网有能力将有价值的信息以低成本的方式传递给远程的设备。传感网收发单元和蜂窝网收发单元在物理上由同一个无线收发器实现，可以节约成本。传感网节点间采用感知无线电的方式使用授权频带，可以充分利用无线资源。传感网节点之间使用非授权频带进行通信，可以从根本上避免与使用授权频带的蜂窝网之间的相互干扰。传感网节点间使用的非授权频带与蜂窝网所使用的授权频带可以相邻。

Description

传感网节点及其信息发送方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及传感网与蜂窝网的融合。

背景技术

现有技术中，蜂窝网络几乎是一个无处不在的系统。所谓的蜂窝网络，就是把移动电话的服务区别分为一个个正六边形的子区，每个小区设一个基站。形成了形状酷似“蜂窝”的结构，因而把这种移动通信方式称为蜂窝移动通信方式。蜂窝网络组成主要有以下三部分：移动站，基站子系统，网络子系统，移动站就是我们的网络终端设备，比如手机或者一些蜂窝工控设备。

在运营商的主导下，蜂窝网络为人们提供话音、短消息、多媒体等服务，同时还能提供一些人到机器和机器到机器的通信服务。通过核心网，蜂窝通信网络还和Internet(因特网)连接起来，成为一个真正的全球性网络。

传感网络是不同于蜂窝网络的另一种网络类型，所谓传感网络是由大量部署在作用区域内的、具有无线通信与计算能力的微小传感器节点通过自组织方式构成的能根据环境自主完成指定任务的分布式智能化网络系统。传感网络的节点间距离很短，一般采用多跳(multi-hop)的无线通信方式进行通信。

传感网络是Ad hoc网络技术的一大应用领域，通过利用Ad hoc通信技术，将邻近的各个传感节点组成一个自组织的网络。各个传感节点通过自组织网络交换传感器采集的数据，通过集中或分布式处理后得到有价值的信息。在Ad hoc网络中的路由方法可参见专利号为5987011的美国专利。

本发明的发明人发现，现有蜂窝网可以将信息快速传到地球的任何一个地方，而现有的传感网技术缺乏将本地自组织传感网得到的有价值的信息传送给远端客户的能力，在目前的现有技术中，缺乏一种能够将传感网络和蜂窝通信网络结合使用的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传感网节点及其信息发送方法，使本地自组织的传感网有能力将有价值的信息以低成本的方式传递给远程的设备。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种传感网节点，包括：

传感网收发单元，用于与其它传感网节点建立点到点通信链路，通过该链路与其它传感网节点交互，得到来自其它传感网节点的信息；

蜂窝网收发单元，用于与蜂窝网基站建立点到点通信链路，通过该链路将来自其它传感网节点的信息和/或本地产生的信息发送给远程设端。

本发明的实施方式还提供了一种传感网节点的信息发送方法，包括以下步骤：

传感网节点与其它传感网节点建立点到点通信链路，通过该链路与其它传感网节点交互，得到来自其它传感网节点的信息；

与蜂窝网基站建立点到点通信链路，通过该链路将来自其它传感网节点的信息和/或本地产生的信息发送给远程设端。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

在传感网节点上同时设置传感网收发单元和蜂窝网收发单元，可以使本地自组织的传感网有能力将有价值的信息以低成本的方式传递给远程的设备。

进一步地，传感网收发单元和蜂窝网收发单元在物理上由同一个无线收发器实现，可以节约成本。由于传感网节点和蜂窝网交换数据一般不频繁，两种无线收发合用一个收发器不会构成冲突。

进一步地，传感网节点间采用感知无线电的方式使用授权频带，可以充分利用无线资源。

进一步地，传感网节点之间使用非授权频带进行通信，可以从根本上避免与使用授权频带的蜂窝网之间的相互干扰。

进一步地，传感网节点间使用的非授权频带与蜂窝网所使用的授权频带相邻，并在物理上使用一个无线收发器，可以减少对这个无线收发器的带宽要求，降低了成本。

进一步地，传感网节点间通过协商选举出一个节点与蜂窝网进行通信，可以使传感网与蜂窝网之间的链接最少，通信效率较高，如果传感网结构发生了变化，还可以选出新的节点与蜂窝网通信，整体的稳定性较好。

进一步地，选择蜂窝网信号最强的传感网节点与蜂窝网进行通信，可以一方面使得所需的发射功率较少，另一方面使得信号出错的概率较低。选择与其它传感网节点之间的最大跳数最小的节点与蜂窝网进行通信，可以减少信号在传感网节点之间传递的时延，保证了信号的实时性，减少了出错的可能性。

进一步地，多个传感网节点轮流作为与蜂窝网进行通信的传感网节点，可以避免某一个传感网节点因为长时间负担与蜂窝网进行通信的任务而影响其它任务。

进一步地，传感网节点上的发布功能使全球任何地方的客户端都可以通过访问该传感网节点而得到相应传感网中的有用数据。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的传感网节点结构示意图；

图2是根据本发明第三实施方式的传感网节点结构示意图；

图3是根据本发明第四实施方式的传感网节点结构示意图；

图4是根据本发明第五实施方式的传感网节点的信息发送方法流程图；

图5是根据本发明第一实施方式的传感网与蜂窝网络相结合的系统示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一实施方式涉及一种传感网节点，如图1所示，包括传感网收发单元、蜂窝网收发单元、协商单元。

其中，传感网收发单元，用于与其它传感网节点建立点到点通信链路，通过该链路与其它传感网节点交互，得到来自其它传感网节点的信息。蜂窝网收发单元，用于与蜂窝网基站建立点到点通信链路，通过该链路将来自其它传感网节点的信息和/或本地产生的信息发送给远程设端。

在传感网节点上同时设置传感网收发单元和蜂窝网收发单元，可以使本地自组织的传感网有能力将有价值的信息以低成本的方式传递给远程的设备。

需要说明的是，感网收发单元和蜂窝网收发单元在物理上可由同一个无线收发器实现。传感网收发单元和蜂窝网收发单元在物理上由同一个无线收发器实现，可以节约成本。由于传感网节点和蜂窝网交换数据一般不频繁，两种无线收发合用一个收发器不会构成冲突。

此外，可以理解，传感网收发单元和蜂窝网收发单元在物理上也可以由两个独立的无线收发器实现。

在本实施方式中，传感网收发单元使用非授权频带，蜂窝网收发单元使用授权频带。传感网节点之间使用非授权频带进行通信，可以从根本上避免与使用授权频带的蜂窝网之间的相互干扰。

传感网收发单元使用的非授权频带可以与蜂窝网收发单元使用的授权频带相邻。比如说，传感网收发单元使用的非授权频带是2.4G非授权频带。蜂窝网收发单元使用的授权频带是与2.4G非授权频带相邻的国际移动通信频带。传感网节点间使用的非授权频带与蜂窝网所使用的授权频带相邻，并在物理上使用一个无线收发器，可以减少对这个无线收发器的带宽要求，降低了成本。

此外，可以理解，传感网收发单元使用的非授权频带也可以是2.4G以外的其它非授权频带。

传感网节点中的协商单元，用于通过传感网收发单元与其它传感网节点进行协商，选举与蜂窝网进行通信的传感网节点。

传感网节点间通过协商选举出一个节点与蜂窝网进行通信，可以使传感网与蜂窝网之间的链接最少，通信效率较高，如果传感网结构发生了变化，还可以选出新的节点与蜂窝网通信，整体的稳定性较好。

协商单元可根据以下因素选举与蜂窝网进行通信的传感网节点：

该传感网节点的能力；

该传感网节点处蜂窝网的信号强弱；

该传感网节点与其它传感网节点之间的最大跳数。

选择蜂窝网信号最强的传感网节点与蜂窝网进行通信，可以一方面使得所需的发射功率较少，另一方面使得信号出错的概率较低。选择与其它传感网节点之间的最大跳数最小的节点与蜂窝网进行通信，可以减少信号在传感网节点之间传递的时延，保证了信号的实时性，减少了出错的可能性。

此外，可以理解，传感网节点的能力包括是否具备蜂窝网通信能力、信号处理能力强弱、是否具备信息发布能力等等。

不难发现，通过采用本实施方式中的传感网节点，可使得传感网与蜂窝网络较好地相结合。如图5所示，传感节点之间构成自组织的传感网，各个传感节点携带的传感器采集的数据在此自组织网络中传播，并通过集中式或者分布式处理得到客户需要的有价值的信息。同时，此自组织网络通过传感网节点中的协商单元协商选举出某个指定传感网节点，来代表整个自组织网络的成员通过蜂窝网基站向远程目标客户提供信息。

本发明第二实施方式涉及一种传感网节点。第二实施方式在第一实施方式基础上进行了改进。

在第二实施方式中，有能力与蜂窝网通信的传感网节点有多个，由这些传感网节点轮流作为与蜂窝网进行通信的传感网节点。

多个传感网节点轮流作为与蜂窝网进行通信的传感网节点，可以避免某一个传感网节点因为长时间负担与蜂窝网进行通信的任务而影响其它任务。

本发明第三实施方式涉及一种传感网节点。第三实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进。如图2所示，在第三实施方式中，还包括：发布单元，用于发布来自其它传感网节点的信息和/或本地产生的信息，在通过蜂窝网收发单元收到来自远程的客户端的请求时，通过蜂窝网收发单元向该客户端发送所请求的信息。

传感网节点上的发布功能使全球任何地方的客户端都可以通过访问该传感网节点而得到相应传感网中的有用数据。

此外，可以理解，传感网节点也可以不设置发布功能，而是将采集到的信息传给信息中心，由信息中心进行发布。

本发明第四实施方式涉及一种传感网节点。第四实施方式在第一实施方式基础上进行了改进。在第四实施方式中，传感网收发单元使用授权频带与其它传感网节点建立点到点通信链路。

本实施方式中的传感网节点还包括：无线电感知单元，用于检测传感网收发单元所使用的授权频带是否正被本节点之外的其它设备使用，如果没有被其它设备使用，则允许传感网收发单元发射信号，如图3所示。

传感网节点间采用感知无线电的方式使用授权频带，可以充分利用无线资源。

此外，可以理解，传感网收发单元也可以用其它的方式使用授权频带，例如可以与蜂窝网进行协商，由蜂窝网为传感网节点分配一些时隙供传感网收发单元使用。

需要说明的是，本发明各传感网节点实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合是才解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各传感网节点实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。

本发明第五实施方式涉及一种传感网节点的信息发送方法，如图4所示。

在步骤401中，传感网节点与其它传感网节点建立点到点通信链路，通过该链路与其它传感网节点交互，得到来自其它传感网节点的信息。

在步骤402中，传感网节点与其它传感网节点进行协商，选举与蜂窝网进行通信的传感网节点。协商时可根据以下因素选举与蜂窝网进行通信的传感网节点：

该传感网节点的能力；

该传感网节点处蜂窝网的信号强弱；

该传感网节点与其它传感网节点之间的最大跳数。

在步骤403中，传感网节点与蜂窝网基站建立点到点通信链路，通过该链路将来自其它传感网节点的信息和/或本地产生的信息发送给远程设端。

传感网节点通过物理上的同一个无线收发器分别与其它传感网节点建立点到点通信链路，和与蜂窝网基站建立点到点通信链路。此外，可以理解，物理上也可以由两个独立的无线收发器实现。

在本实施方式中，传感网收发单元使用非授权频带，蜂窝网收发单元使用授权频带。传感网收发单元使用的非授权频带与蜂窝网收发单元使用的授权频带相邻。

本实施方式是与第一至第三实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一至第三实施方式互相配合实施。第一至第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明第六实施方式涉及一种传感网节点的信息发送方法。第六实施方式与第五实施方式基本相同，区别主要在于：在第六实施方式中，传感网节点使用授权频带与其它传感网节点建立点到点通信链路。

具体地说，在步骤401中，传感网节点需要检测所使用的授权频带是否正被本节点之外的其它设备使用，如果没有被其它设备使用，则允许向其它传感网节点发射信号。

本实施方式是与第四实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第四实施方式互相配合实施。第四实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第四实施方式中。

本发明的方法实施方式可以以软件、硬件、固件等等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可是换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)  、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”)  、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (15)

1.一种传感网节点，其特征在于，包括：

传感网收发单元，用于与其它传感网节点建立点到点通信链路，通过该链路与其它传感网节点交互，得到来自其它传感网节点的信息；

蜂窝网收发单元，用于与蜂窝网基站建立点到点通信链路，通过该链路将所述来自其它传感网节点的信息和/或本地产生的信息发送给远程设端。

2.根据权利要求1所述的传感网节点，其特征在于，所述传感网收发单元和蜂窝网收发单元在物理上由同一个无线收发器实现。

3.根据权利要求2所述的传感网节点，其特征在于，还包括：

所述传感网收发单元使用授权频带与其它传感网节点建立点到点通信链路；

无线电感知单元，用于检测所述传感网收发单元所使用的授权频带是否正被本节点之外的其它设备使用，如果没有被其它设备使用，则允许所述传感网收发单元发射信号。

4.根据权利要求2所述的传感网节点，其特征在于，所述传感网收发单元使用非授权频带；

所述蜂窝网收发单元使用授权频带。

5.根据权利要求4所述的传感网节点，其特征在于，所述传感网收发单元使用的非授权频带与所述蜂窝网收发单元使用的授权频带相邻。

6.根据权利要求5所述的传感网节点，其特征在于，所述传感网收发单元使用的非授权频带是2.4G非授权频带；所述蜂窝网收发单元使用的授权频带是与2.4G非授权频带相邻的国际移动通信频带。

7.根据权利要求6所述的传感网节点，其特征在于，还包括：

协商单元，用于通过所述传感网收发单元与其它传感网节点进行协商，选举与蜂窝网进行通信的传感网节点。

8.根据权利要求7所述的传感网节点，其特征在于，所述协商单元根据以下因素选举与蜂窝网进行通信的传感网节点：

该传感网节点的能力；

该传感网节点处蜂窝网的信号强弱；

该传感网节点与其它传感网节点之间的最大跳数。

9.根据权利要求8所述的传感网节点，其特征在于，如果有能力与蜂窝网通信的传感网节点有多个，则由这些传感网节点轮流作为与蜂窝网进行通信的传感网节点。

10.根据权利要求7所述的传感网节点，其特征在于，还包括：

发布单元，用于发布所述来自其它传感网节点的信息和/或本地产生的信息，在通过所述蜂窝网收发单元收到来自远程的客户端的请求时，通过所述蜂窝网收发单元向该客户端发送所请求的信息。

11.一种传感网节点的信息发送方法，其特征在于，包括以下步骤：

传感网节点与其它传感网节点建立点到点通信链路，通过该链路与其它传感网节点交互，得到来自其它传感网节点的信息；

与蜂窝网基站建立点到点通信链路，通过该链路将所述来自其它传感网节点的信息和/或本地产生的信息发送给远程设端。

12.根据权利要求11所述的传感网节点的信息发送方法，其特征在于，所述传感网节点通过物理上的同一个无线收发器分别与其它传感网节点建立点到点通信链路，以及与蜂窝网基站建立点到点通信链路。

13.根据权利要求12所述的传感网节点的信息发送方法，其特征在于，所述传感网节点使用授权频带与其它传感网节点建立点到点通信链路；

所述传感网节点与其它传感网节点交互的步骤中，还包括以下子步骤：

检测所使用的授权频带是否正被本节点之外的其它设备使用，如果没有被其它设备使用，则允许向其它传感网节点发射信号。

14.根据权利要求12所述的传感网节点的信息发送方法，其特征在于，所述传感网收发单元使用非授权频带；

所述蜂窝网收发单元使用授权频带；

所述传感网收发单元使用的非授权频带与所述蜂窝网收发单元使用的授权频带相邻。

15.根据权利要求14所述的传感网节点的信息发送方法，其特征在于，所述传感网节点与其它传感网节点建立点到点通信链路后，还包括以下步骤：

所述传感网节点与其它传感网节点进行协商，选举与蜂窝网进行通信的传感网节点。

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