CN102625384A - 基于tdma的无线传感器网络切换方式 - Google Patents

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杨辉
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Abstract

本发明涉及一种基于TDMA无线传感器网络的切换方法，在TDMA无线传感器网络中，其步骤包括：每个协调器固定占有广播周期中的一个特定时间片，时间到达给定的时间片时，协调器发射广播信号，指导未接入设备获得该无线传感器网络的信息；未接入设备成功接入该无线传感器网络后成为已接入设备，已接入设备继续监听协调器的广播信号，若无法监听到广播信号若干次后，已接入设备在其他时间片内向其他协调器发送接入请求，重新接入该无线传感器网络。本发明在使用基于TDMA方式的无线传感器网络中，由于相同频段资源被划分为若干的时间片，通过基于TDMA的切换方式，使无线传感器网络的鲁棒性大大提高。

Description

基于TDMA的无线传感器网络切换方式
 
技术领域
本发明涉及无线传感器网络技术，具体涉及一种无线传感器网络的切换方法。
 
背景技术
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)目前已经开始广泛应用于工业监测、智能电网、智能家居、智能交通、公共安全、医疗卫生、环境保护等社会各行各业中，尤其适用于某些不方便布线的领域，例如电力高压设备在线监测、旋转设备振动在线监测等工业领域；或某些经常需要移动测试的场合，例如工业试验数据采集系统等。
以Zigbee为代表的无线传感器网络，通过CDMA(Code-Division Multi-Access)或直序列扩频(Direct-Sequence Spread-Spectrum)通信和FDMA(Frequency-Division Multi-Access)的组网方式区来实现无线传感器网络中的协调器(Coordinator)和所属终端设备(Device)之间的通信。
但是，传统的基于CDMA和FDMA无线传感器网络，基本不支持或有限支持切换方式，导致无线传感器的鲁棒性较差。
 
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种基于TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)无线传感器网络的切换方法，其能大大提高无线传感器网络的鲁棒性。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于TDMA无线传感器网络的切换方法，其包括以下步骤：
A）             在同一TDMA无线传感器网络中，布置有多个协调器，所有协调器都设置为使用相同频率进行工作；
B）              设置广播周期，广播周期由多个时间片构成；每个协调器设置在不同的时间片内进行工作；
C）              当其中一协调器工作时，该协调器对外发射广播信号，所述广播信号用于使未接入TDMA无线传感器网络的终端设备获得该TDMA无线传感器网络的接入信息；未接入TDMA无线传感器网络的终端设备正确读取所述接入信息后，在该协调器对应的时间片内向该协调器发送接入请求，未接入TDMA无线传感器网络的终端设备通过该协调器的验证后与该协调器连接，未接入TDMA无线传感器网络的终端设备成功接入该TDMA无线传感器网络，成为已接入TDMA无线传感器网络的终端设备；已接入TDMA无线传感器网络的终端设备周期性或非周期性地监听该协调器的广播信号，若已接入TDMA无线传感器网络的终端设备无法监听到该协调器的广播信号N次以后，则已接入TDMA无线传感器网络的终端设备监听该TDMA无线传感器网络中的其他协调器的广播信号，并向其他协调器中的某一协调器发送接入请求，重新接入TDMA无线传感器网络；其中，N为大于0的自然数。
优选的，N=3。
优选的，步骤B中，每个协调器在TDMA无线传感器网络中的物理位置是固定的。
优选的，步骤B中，时间片的数量大于或等于协调器的数量。
本发明具有如下有益效果：
在使用基于TDMA方式的无线传感器网络中，由于相同频段资源被划分为若干的时间片，通过基于TDMA的切换方式，使无线传感器网络的鲁棒性大大提高。
1)    占用带宽窄，适合网络规划优化，最大限度节约无线电资源，简化网络规划优化难度；
2)    通过TDMA网络固有的时间片工作方式，使由于终端设备相对于网络位置发生的迁移引起的覆盖问题，通过切换方式保证该终端设备与网络的连接；
3)    通过TDMA网络固有的时间片工作方式，使由于协调器异常而导致的覆盖问题，通过切换方式保证这些终端设备与网络的连接。
 
附图说明
    图1为本发明实施例的基于TDMA无线传感器网络的切换方法的原理示意图。
 
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，以便于更清楚的理解本发明所要求保护的技术思想。
如图1所示，一种基于TDMA无线传感器网络的切换方法，其包括以下步骤：
A）             在同一TDMA无线传感器网络中，布置有四个协调器，分别把这四个协调器记为协调器A、协调器B、协调器C、协调器D。所有协调器都设置为使用相同频率进行工作。
B）              设置广播周期，广播周期由五个时间片构成，分别把这五个时间片定义为时间片A、时间片B、时间片C、空闲时间片（即图中的未分配时间片）及时间片D，时间片A、时间片B、时间片C、空闲时间片、时间片D按时间顺序依次排列，广播周期随时间推移不断重复。每个协调器设置在不同的时间片内进行工作，即协调器A设置在时间片A时工作，协调器B设置在时间片B工作，协调器C设置在时间片C工作，协调器D设置在时间片D工作，而空闲时间片可以分配给新增的协调器。每个协调器在TDMA无线传感器网络中的物理位置是固定的。
C）              当其中一协调器（以协调器B为例进行说明）工作时，即随时间的推移，进入步骤S01，广播周期来到时间片B，协调器B开始工作，协调器B对外发射广播信号，所述广播信号用于使未接入TDMA无线传感器网络的终端设备获得该TDMA无线传感器网络的接入信息；此时，协调器B发射的广播信号刚好被某一未接入TDMA无线传感器网络的终端设备（下称未接入设备A）搜索并接收到，未接入设备A正确读取所述接入信息后，在时间片B内向协调器B发送接入请求，未接入设备A通过协调器B的验证后与协调器B建立有效连接，未接入设备A成功接入该TDMA无线传感器网络，此时，未接入设备A成为已接入该TDMA无线传感器网络的终端设备，即未接入设备A成为已接入设备A；进入步骤S02，已接入设备A周期性或非周期性地监听协调器B的广播信号，以确认其与该TDMA无线传感器网络之间的连接完整性；进入步骤S03，若已接入设备A在时间片B内无法监听到协调器B的广播信号3次以后，则已接入设备A监听该TDMA无线传感器网络中的其他协调器的广播信号，例如已接入设备A无法监听到协调器B的广播信号后，在时间片C内，监听协调器C的广播信号，当正确读取到协调器C的接入信息后，已接入设备A向协调器C发送接入请求，已接入设备A在通过协调器C的验证后，已接入设备A重新接入该TDMA无线传感器网络中，从而实现切换。 
此外，已接入设备A还可以在时间片A或时间片D内接收到广播信号，即已接入设备A还可以通过协调器A或协调器D重新接入无线传感器网络。
上述实施例中，协调器的数量、时间片的数量、无法监听的数量均可以根据实际情况而定。而且，时间片的划分方式也可以滚进实际情况而定。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于TDMA无线传感器网络的切换方法，其特征在于，包括以下步骤：
在同一TDMA无线传感器网络中，布置有多个协调器，所有协调器都设置为使用相同频率进行工作；
设置广播周期，广播周期由多个时间片构成；每个协调器设置在不同的时间片内进行工作；
当其中一协调器工作时，该协调器对外发射广播信号，所述广播信号用于使未接入TDMA无线传感器网络的终端设备获得该TDMA无线传感器网络的接入信息；未接入TDMA无线传感器网络的终端设备正确读取所述接入信息后，在该协调器对应的时间片内向该协调器发送接入请求，未接入TDMA无线传感器网络的终端设备通过该协调器的验证后与该协调器连接，未接入TDMA无线传感器网络的终端设备成功接入该TDMA无线传感器网络，成为已接入TDMA无线传感器网络的终端设备；已接入TDMA无线传感器网络的终端设备周期性或非周期性地监听该协调器的广播信号，若已接入TDMA无线传感器网络的终端设备无法监听到该协调器的广播信号N次以后，则已接入TDMA无线传感器网络的终端设备监听该TDMA无线传感器网络中的其他协调器的广播信号，并向其他协调器中的某一协调器发送接入请求，重新接入TDMA无线传感器网络；其中，N为大于0的自然数。
2. 如权利要求1所述的基于TDMA无线传感器网络的切换方法，其特征在于，N=3。
3. 如权利要求1所述的基于TDMA无线传感器网络的切换方法，其特征在于，步骤B中，每个协调器在TDMA无线传感器网络中的物理位置是固定的。
4. 如权利要求1所述的基于TDMA无线传感器网络的切换方法，其特征在于，步骤B中，时间片的数量大于或等于协调器的数量。
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