CN102186225B - 无线网卡网以及网络以及无线网卡通信方法以及组网方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大型基础设施无线通信领域，公开了一种无线网卡以及网络以及无线网卡通信方法以及组网方法。无线网卡通信方法包括：无线网卡的射频模块接收网络信号；所述射频模块判定所述网络信号中是否包含有本射频模块标识，如果否，则返回；如果是，则：所述射频模块驱动唤醒所述无线网卡中、处于休眠状态的处理模块；所述处理模块处理所述网络信号，在处理完毕后返回休眠状态，直到再次被驱动唤醒为止。

Description

无线网卡网以及网络以及无线网卡通信方法以及组网方法

技术领域

本发明涉及大型基础设施无线通信领域，尤其涉及在该大型无线网络中的无线网卡设计以及各无线网卡之间的通信方法。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，无线组网技术被广泛应用与各种重要的场合，在无线组网中，蓝牙(Bluetooth)是目前无线组网技术中常用的数据传输模块，而蓝牙是一种开放、低成本、短距离的无线连接接技术，其出现主要是为了取代短距离的电缆，实现话音和数据的无线传输。故，蓝牙数据传输仅适合与短距离(蓝牙的数据传输距离一般小于10米)、组网较为简单的无线网络传输，而不适用于工业遥测、遥控的网络要求较为严格的大型无线通信网络。

而随着无线组网技术的发展，人们渴望组建大型基础设施无线通信网络，但是目前的大型基础设施无线通信网络存在以下的缺陷：

由于网络中的支点较多，支点间的通信信息多，故任何一支点将频繁接收到其他支点发送到本支点以及其他支点的信息，该支点中的处理器需要不停对信息进行处理，导致支点的能耗较大，不利于推广使用。

发明内容

本发明实施例第一目的在于提供一种无线网卡通信方法，其有利于在对网络信号有效处理基础上降低无线网卡的能耗。

本发明实施例第二目的在于提供一种无线组网方法，其有利于在对网络信号有效处理基础上降低无线网卡的能耗。

本发明实施例第三目的在于提供一种无线网卡，由这些无线网卡组成的无线网络在使用时，可以保证在对网络信号有效处理基础上降低无线网卡的能耗。

本发明实施例第三目的在于提供一种无线网络，该网络可以保证在对网络信号有效处理基础上降低无线网卡的能耗。

本发明实施例提供的一种无线网卡通信方法，包括：

无线网卡的射频模块接收网络信号；

所述射频模块判定所述网络信号中是否包含有本射频模块标识，如果否，则返回；如果是，则：

所述射频模块驱动唤醒所述无线网卡中、处于休眠状态的处理模块；

所述处理模块处理所述网络信号，在处理完毕后返回休眠状态，直到再次被驱动唤醒为止。

可选地，所述射频模块的识别标识为：本射频模块的硬件芯片自身的识别标识。

可选地，在所述射频模块的寄存器中存储有当前无线网络中所有射频模块的射频模块标识；

所述射频模块通过查询所述寄存器，判定所述网络信号中是否包含有本射频模块标识。

可选地，所述处理模块以所述射频模块的时钟为时钟。

本发明实施例提供的一种无线组网方法，包括：

新加入无线网络的无线网卡的射频模块以预定的频率发送寻址信号，在所述寻址信号中包含有本射频模块标识，

所述无线网络的网关在收到所述寻址信号后，获取并且存储所述射频模块标识；

所述网关向所述无线网卡发送回传信号，在所述回传信号中包含有存储在本网关上的所有其他无线网卡的射频模块标识；

所述无线网卡接收所述回传信号，根据所述回传信号进行网络设定，并且，在本无线网卡的射频模块的寄存器中存储所述所有其他无线网卡的射频模块标识。

本发明实施例提供的一种无线网卡，包括：互相电路连接的射频模块、处理模块；

所述射频模块由射频芯片、以及射频外围电路组成，所述处理模块由处理芯片以及控制外围电路组成；

所述射频芯片内包括：收发接口、信息封装子模块、解析子模块、驱动子模块、寄存器；

所述收发接口，用于发送、以及接收网络信号，

信息封装子模块，与所述寄存器电连接，用于在发送网络信号前，在待发送的网络信号中封装本射频模块的射频模块标识；

在所述寄存器中存储有当前无线网络中所有射频模块的射频模块标识；

所述解析子模块与所述收发接口连接，用于解析所述的网络信号，判定所述网络信号中是否包含有本射频模块的识别标识；

所述驱动子模块与所述解析子模块、以及所述处理模块电路连接，用于当所述通信信息中包含有本射频模块的识别标识时，驱动唤醒所述处理模块；

所述处理模块常态下处于休眠状态。

可选地，当所述无线网卡处于工作状态时，所述射频模块的寄存器处于唤醒状态。

可选地，所述射频芯片中的时钟发生器的输出引脚直接与所述处理芯片的时钟输入引脚电路连接，所述处理器以所述射频模块的时钟为时钟。

可选地，所述处理芯片的编程引脚被设定为串口的形式，所述编程引脚还与一51引脚的接线座电路连接。

本发明实施例提供的一种无线网络，该无线网络由上述任一一种无线网卡组成。

由上可见，应用本发明实施例的技术方案，由于在本发明实施例技术方案中，在每个数据信号中都包含有目标无线网卡的射频模块标识，各无线网卡的射频模块在接收到任一数据信号后，解析该信号，只有当该数据信号中包含有本射频模块标识时，才认为该数据信号为实际发送到本无线网卡(支点)的有效数据信号，只有当前的数据信号为本支点的有效数据信号时，该射频模块驱动唤醒本无线网卡的处理模块，由处理模块对该数据信号进行处理，可见采用该技术方案可以通过巧妙的通信方式，在支点繁多的网络中，确保各支点对发送到本支点信号的准确处理。

另外，在现有技术中，通常应用以下的数据处理方式：射频模块仅负责数据的收发，所有的信号有效性判定、以及数据、控制处理处理均集中在处理模块进行，这样，在本实施例大型网络中，任何一支点均会大量的无效信号(实际发送到其他支点、或者干扰信号)，这样，各支点的射频模块、以及处理模块几乎时刻处于工作状态，导致网络中的无线网卡的功耗较大。

而应用本发明实施例技术方案，负责信号收发的射频模块在收到数据信号后，只有当前的数据信号为本支点的有效数据信号时，射频模块才驱动唤醒本无线网卡的处理模块，处理模块由休眠状态转为唤醒状态，收到该数据信号后对数据信号进行相应的处理，在处理完成后恢复休眠状态，有利于大大节省能耗，适合长时间的无线监控。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明实施例1提供的一种无线网卡通信方法流程示意图；

图2为本发明实施例2提供的一种无线网卡电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

参见图1所示，本实施例中的一种无线网卡通信方法主要包括以下的流程：

步骤101：第一无线网卡的射频模块向第二无线网卡发送网络信号，在待发送的网络信号中包含第二无线网卡的射频模块标识。

本实施例中的无线网卡为在本实施例的大型基础设施无线通信网络中的任何一个支点，每个无线支点即是一个无线支点也可是另一个支点的基站。

此处就两个支点之间的通信为例对本网络中的支点间的通信方法进行详细的说明。以发送端支点作为第一无线网卡，以接收端支点作为第二无线网卡。

在各支点上分别存储有本网络中的所有支点的射频模块标识，第一无线网卡(发送端)通过其中的射频模块向第二无线网卡发送数据信号，在进行发送网络信号前，第一无线网卡中将该网络信号的目标支点(第二无线网卡)的射频模块标识封装到数据信号中。

在本实施例中，各无线网卡的射频模块标识可以但不限于为组网管理者针对各无线网卡的射频模块自编的射频模块标识作为本实施例中标识目标支点的标识。

而本发明人在进行本发明过程中发现，在应用中直接将各射频模块的硬件芯片自身的识别标识(芯片ID，该ID为该芯片在出厂过程中用于唯一硬件标识该射频模块的ID)封装到发送数据信号中，可以大大提高组网的自动化，减少人工自编的重复误差，有利于提高网络的稳定性。

在本实施例中，可以通过人工预存的方式将本网络中的所有支点的射频标识预存到各支点上。

而本发明人在进行本发明的研究过程中发现，可以但不限于通过以下的方式在各支点(无线网卡)上存储本网络中的所有支点的射频模块标识：

在进行组网时，新加入到本网络的任何一支点(无线网卡)，该支点采用较高的频率主动向网关发送寻址组网信号，并在该信号中包含本支点的射频模块标识，直到收到网关对该支点的回传为止；而在网关在对该支点发送回传信息时，在该回传信息中包含有本网络中的其他支点的射频模块标识，而支点可以根据网关回传信息完成组网，并且在本支点的射频模块的寄存器中存储其他支点的射频模块标识。

在支点成功进入网络完成组网后，可以采用调频技术，调节本支点的射频模块的频率，使其在较低的频率下进行收发文扫描，实现快速组网，合理控制收发文状态。特别地，应用该优选组网方案，新加入的任何一个支点，在组网的过程中可以由该支点自动快速完成组网，有利于无线网络支点的扩展。

在此处仅以寻址组网时采用高于正常网络信号收发的频率发送寻址信号作为示意说明，但实际中并不限于此，也可以用同样或者更低的频率发送寻址信号，只不过采用本示意方案有利于快速完成组网，同时节能而已。

步骤102：第二无线网卡的射频模块接收网络信息，解析该网络信号。

由于本第二无线网卡处于多支点的无线网络中，故第二无线网卡的射频模块接收到本网络系统中的大量数据信号，这些数据信号有些是发送到本支点(本无线网卡)的有效数据信号，有些则实际是发送到其他支点的数据信号，甚至有些是网络干扰信号。

在本实施例中，第二无线网卡的射频信号在接收到外部的数据信息时，首先解析该数据信号中的信息，然后执行步骤103。

步骤103：第二无线网卡的射频模块确定该网络信号中是否包含本射频模块的识别标识，如果是，则执行步骤104；否则返回步骤102。

第二无线网卡的射频模块判定该数据信号中是否包含有本射频模块标识，如果包含有，则认为该数据信号为本第二无线网卡中的有效数据信号，执行步骤104；

如果该数据信号中不包含由本射频模块标识，则认为该数据信号不是发送到本第二无线网卡的有效数据信号，而返回步骤102，该射频信号继续接收信号。

步骤104：第二无线网卡的射频模块驱动唤醒第二无线网卡的处理模块。

如果射频模块经过步骤103的操作，认为该数据信号是发送到本第二无线网卡的有效数据信号，则由射频模块向本第二无线网卡的处理器的发送驱动唤醒信号，驱动唤醒该处理模块。

步骤105：第二无线网卡的射频模块将该网络信号转发至该处理处理模块。

第二无线网卡的射频模块在驱动唤醒处理模块后，将当前发送至本射频模块的有效数据信号转发至该被驱动唤醒的处理模块，以便该处理模块对该网络信号进行处理。

步骤106：第二无线网卡的处理模块处于唤醒状态，接收该网络信号，对该网络信号进行处理。

第二无线网卡的处理模块接收该数据信号后，对该数据信号进行处理。

该处理模块对数据信号的处理可以但不限于按照现有技术进行。

步骤107：第二无线网卡的处理模块对该数据信号处理完成后，返回休眠状态，直到再次被本第二无线网卡的射频模块驱动唤醒为止。

由上可见，由于在本发明实施例技术方案中，在每个数据信号中都包含有目标无线网卡的射频模块标识，各无线网卡的射频模块在接收到任一数据信号后，解析该信号，只有当该数据信号中包含有本射频模块标识时，才认为该数据信号为实际发送到本无线网卡(支点)的有效数据信号，只有当前的数据信号为本支点的有效数据信号时，该射频模块驱动唤醒本无线网卡的处理模块，由处理模块对该数据信号进行处理，可见采用该技术方案可以通过巧妙的通信方式，在支点繁多的网络中，确保各支点对发送到本支点信号的准确处理。

另外，在现有技术中，通常应用以下的数据处理方式：射频模块仅负责数据的收发，所有的信号有效性判定、以及数据、控制处理处理均集中在处理模块进行，这样，在本实施例大型网络中，任何一支点均会大量的无效信号(实际发送到其他支点、或者干扰信号)，这样，各支点的射频模块、以及处理模块几乎时刻处于工作状态，导致网络中的无线网卡的功耗较大。

而应用本发明实施例技术方案，负责信号收发的射频模块在收到数据信号后，只有当前的数据信号为本支点的有效数据信号时，射频模块才驱动唤醒本无线网卡的处理模块，处理模块由休眠状态转为唤醒状态，收到该数据信号后对数据信号进行相应的处理，在处理完成后恢复休眠状态，有利于大大节省能耗，适合长时间的无线监控。

另外，还可以对本系统中的各支点进行以下的设定，进一步提高各支点工作的稳定性：

在现有技术中，通常处理模块需要单独使用额外的外部时钟作为时钟信号。在本发明中，本发明人利用射频模块的时钟直接作为处理模块的时钟，使得射频模块、处理模块时刻保持同步。相对于现有技术，可以减少由于射频模块、处理模块的不同步而丢失有效数据信号的情况，有利于提高各支点的数据处理鲁棒性。

经过试验证明，本发明实施例技术方案在IEEE802.15.4网络，2.405GHz-2.48GHz的工作频段下，具有良好的通信性能，具有较低的能耗，可实现长时间对各种大型设施的监控通信，且在大型基础设施无线通讯协议的配合下，模块从睡眠转入工作状态只要1ms，支点连接进入网络最快只需30ms。

实施例2

参见图2所示，本实施例提供的无线网卡主要包括：互相电路连接的射频模块201、处理模块202。

该射频模块201由射频芯片2011、以及射频外围电路2012组成，处理模块202由处理芯片2021以及控制外围电路2022组成；在射频芯片2011内设置有收发接口20111、信息封装子模块20112、解析子模块20113、驱动子模块20114、寄存器20115、转发子模块20116。

收发接口20111，用于向外部发送网络信号、以及接收外部的网络信号。

当该无线网卡新加入当前的无线网络时，信息封装子模块20112查询寄存器20115，在待发送的寻址信号中封装本无线网卡(自身支点)的射频模块201的射频模块201标识。这样，网关可以根据寻址信号获取该新加入支点的射频模块201的射频模块201标识，以便于在网关端可存储当前网络中的所有支点的射频模块201的射频模块201标识，以使得网关将所有的支点的射频模块201的射频模块201标识分别发送到各支点的射频模块201存储成为可能。具体的组网信号传输流程可以但不限于参见实施例1所示。

在组网后的正常网络信号发送时，射频模块201的信息封装子模块20112查询寄存器20115，在待发送的网络信号中封装目标无线网卡(目标支点)的射频模块201的射频模块201标识。这样，处于接收端的另一无线网络可以根据网络信号中的射频模块201标识，确定是否为接收无线网卡的有效网络信号。具体在接收端的判定、以及处理流程可以但不限于参见实施例1所示。

在组网后的网络信号接收时，射频模块201的收发接口20111接收信息，解析子模块20113对所接收的网络信号进行解析，解析子模块20113判定当前的网络信号中是否包含有本射频模块201的识别标识，如果是，则：驱动子模块20114向处理器发送唤醒信号，以驱动唤醒本无线网卡上的处理器，并且，转发子模块20116将当前的网络信号传递至处理器，以便被唤醒的处理器对该网络信号进行处理。

处理器从常态的休眠状态变为唤醒状态后，接收转发的网络信号，对该网络信号进行处理，在处理完毕后自动返回休眠状态。

由上可见，由于在本发明实施例技术方案中，在每个数据信号中都包含有目标无线网卡的射频模块201标识，各无线网卡的射频模块201在接收到任一数据信号后，解析该信号，只有当该数据信号中包含有本射频模块201标识时，才认为该数据信号为实际发送到本无线网卡(支点)的有效数据信号，只有当前的数据信号为本支点的有效数据信号时，该射频模块201驱动唤醒本无线网卡的处理模块202，由处理模块202对该数据信号进行处理，可见采用该技术方案可以通过巧妙的通信方式，在支点繁多的网络中，确保各支点对发送到本支点信号的准确处理。

另外，在现有技术中，通常应用以下的数据处理方式：射频模块201仅负责数据的收发，所有的信号有效性判定、以及数据、控制处理处理均集中在处理模块202进行，这样，在本实施例大型网络中，任何一支点均会大量的无效信号(实际发送到其他支点、或者干扰信号)，这样，各支点的射频模块201、以及处理模块202几乎时刻处于工作状态，导致网络中的无线网卡的功耗较大。

而应用本发明实施例技术方案，负责信号收发的射频模块201在收到数据信号后，只有当前的数据信号为本支点的有效数据信号时，射频模块201才驱动唤醒本无线网卡的处理模块202，处理模块202由休眠状态转为唤醒状态，收到该数据信号后对数据信号进行相应的处理，在处理完成后恢复休眠状态，有利于大大节省能耗，适合长时间的无线监控。

在本发明中，本发明人还可以使射频芯片2011中的时钟发生器20117的输出引脚直接与所述处理芯片2021的时钟输入引脚(图中未画出)电路连接，使得处理器以所述射频模块201的时钟为时钟。

这样，相对于已有技术中处理器采用额外的单独外部时钟作为时钟输入的方式，应用本发明技术，有利于减少由于射频模块201、处理模块202的不同步而丢失有效数据信号的情况，有利于提高各支点的数据处理鲁棒性。

另外，在本发明中还可以将处理芯片2021的编程引脚被设定为串口的形式，所述编程引脚还与一51引脚的接线座电路连接。这样一方面使得本无线网卡可以采用串口的方式连入PC机，以便接收各无线传感支点发来的监测数据进行理科学的分析；另一方面使得本无线网卡具有非富的接口功能，以满足不同传感板的需要。

在进行本无线网卡的电路基板布图设计时，还可以在在PCB板的设计中合理区分射频信号和低频信号，在布板时高频的走线尽量短，走直线，使得射频收发信号受到很少的内部DC和外部NOISE的干扰，让射频信号收发功能达到最佳的状态，最大发射功率可以达到3dbm，在信号的收发端设计了电容和bulun组成的虑波电路，使得接收的灵敏度可达到-95dbm。传输距离最远可达100m。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于大型基础设施无线监控的无线网卡，其特征是，包括：互相电路连接的射频模块、处理模块；

所述射频模块由射频芯片、以及射频外围电路组成，所述处理模块由处理芯片以及控制外围电路组成；

所述射频芯片内包括：收发接口、信息封装子模块、解析子模块、驱动子模块、寄存器；

所述收发接口，用于发送、以及接收网络信号，

所述信息封装子模块与所述寄存器电连接，用于在发送网络信号前，在待发送的网络信号中封装本射频模块的射频模块标识；

在所述寄存器中存储有当前无线网络中所有射频模块的射频模块标识；

所述解析子模块与所述收发接口连接，用于解析所述的网络信号，判定所述网络信号中是否包含有本射频模块的识别标识；

所述驱动子模块与所述解析子模块、以及所述处理模块电路连接，用于当所述网络信号中包含有本射频模块的识别标识时，驱动唤醒所述处理模块；

所述处理模块常态下处于休眠状态。

2.根据权利要求1所述的无线网卡，其特征是，

当所述无线网卡处于工作状态时，所述射频模块的寄存器处于唤醒状态。

3.根据权利要求1所述的无线网卡，其特征是，

所述射频芯片中的时钟发生器的输出引脚直接与所述处理芯片的时钟输入引脚电路连接，所述处理模块以所述射频模块的时钟为时钟。

4.根据权利要求1所述的无线网卡，其特征是，

所述处理芯片的编程引脚被设定为串口的形式，所述编程引脚还与一51引脚的接线座电路连接。

5.一种由权利要求1至4之任一所述的无线网卡组成的无线网络。

6.一种采用权利要求1所述的无线网卡的通信方法，其特征是，包括：

所述无线网卡的所述射频模块接收所述网络信号；

所述射频模块判定所述网络信号中是否包含有所述本射频模块的识别标识，如果否，则返回；如果是，则：

所述射频模块驱动唤醒所述无线网卡中、处于休眠状态的处理模块；

所述处理模块处理所述网络信号，在处理完毕后返回休眠状态，直到再次被驱动唤醒为止。

7.根据权利要求6所述的无线网卡的通信方法，其特征是，

所述本射频模块的识别标识为：本射频模块的硬件芯片自身的识别标识。

8.根据权利要求6所述的无线网卡的通信方法，其特征是，

所述射频模块通过查询所述寄存器，判定所述网络信号中是否包含有本射频模块标识。

9.根据权利要求6、7或8所述的无线网卡的通信方法，其特征是，

所述处理模块以所述射频模块的时钟为时钟。

10.一种采用权利要求1所述的无线网卡进行无线组网方法，其特征是，包括：

新加入无线网络的所述无线网卡的射频模块以预定的频率发送寻址信号，在所述寻址信号中包含有本射频模块的识别标识，

所述无线网络的网关在收到所述寻址信号后，获取并且存储所述本射频模块的识别标识；

所述网关向所述无线网卡发送回传信号，在所述回传信号中包含有存储在本网关上的所有其他无线网卡的射频模块标识；

所述无线网卡接收所述回传信号，根据所述回传信号进行网络设定，并且，在本无线网卡的射频模块的寄存器中存储所述所有其他无线网卡的射频模块标识。

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