CN104283969A - 一种窄带无线控制网络通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种窄带无线控制网络通信系统，该通信系统包括n个一一无线续接的呈长链式组网的无线通信装置，其顺序排列的第一无线通信装置至第n个无线通信装置之间的信息流是以链路式点对点方式进行无线传输，且每一个无线通信装置均包括一无线收发模块和一与之相连的控制模块，其中控制模块用于选择信息流的路由方向，并根据相邻节点数，计算确定当前无线通信装置的下一个路由地址，建立当前无线通信装置与下一个无线通信装置的无线续接，以实现点对点可靠通信。本发明特别适合长距离链路式无线网络组网通信。其路由简单、成本低、开发难度小等优势。

Description

一种窄带无线控制网络通信系统及方法

技术领域

本发明涉及窄带无线通信领域，尤其涉及在无线控制类应用中采用无线组网交互式通信的实现技术。

技术背景

在实际工程案例中，存在着长距离链路式环境，例如，隧道，公路，铁路的照明灯具控制等，因此建立一个适应于长距离链路式无线网络，非常适合人们的需要，可实现远程控制，节能控制等优点。

随着窄带无线网络的普及，其一般具有点对点通信，而不具备组网功能，目前具有组网通信控制功能陆续出现，新技术不断诞生，比如ZigBee无线蜂窝组网，当ZigBee无线组网协议复杂，应用需求不明确，且其产品成本昂贵，开发难度大，不具有大面积推广的价值。且考虑实际环境，采用ZigBee无线组网方案显得复杂，或不适应。

基于以上考虑，如何实施着重解决具有多个节点组成的长距离无线通信网络中的无线组网问题，以实现无线网络对任意节点的控制，其在某一特定时刻为点对点通信，组网时，信息流采用“手拉手”方式，将信息流传递到末端无线通信装置，并且可以从末端传递到始端通信装置，是本申请人长期以来一直致力要解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种窄带无线控制网络通信系统及方法，尤其适合长距离链路式无线网络组网通信，并保证链路式信息流在长距离无线组网中传输的可靠性，且具有路由简单、成本低、开发难度小的优势。

本发明所提供的一种窄带无线控制网络通信系统，其特征在于，该通信系统包括n个一一无线续接的呈长链式组网的无线通信装置，n≥2，其顺序排列的第一无线通信装置至第n个无线通信装置之间的信息流是以链路式点对点方式进行无线传输，各无线通信装置具有不同的通信地址，且每一个无线通信装置均包括一无线收发模块和一与之相连的控制模块，其中：无线收发模块，用于接收和发送信息流；控制模块，用于接收所述无线收发模块发来的信息流，选择信息流的路由方向，并根据相邻节点数，计算确定当前无线通信装置的下一个路由地址，建立当前无线通信装置与下一个无线通信装置的无线续接，以实现点对点可靠通信；其中，所述相邻节点数为：由测量确定的两个无线通信装置能实现的点对点无线通信的最远距离以及现场所述无线通信装置之间的相邻间隔距离，依次从1递增至最大值M所获得的最大的节点数量。

上述无线通信所传递的信息流，其内容包括：源地址，路由地址，目标地址，数据正文和校验码。

上述呈长链式组网的无线通信装置，若其通信地址为N+1，则其相邻节点的无线通信装置的通信地址分别为N和N+2，其中，N为非负整数。

上述无线通信装置均主动或被动发送信息流，其链路式信息流具有方向性，当前无线通信装置是以相邻节点为相继传输信息流。

上述控制模块选择信息流路由方向的方式为：从接收到的信息流中获取目标地址，比较该目标地址与当前无线通信装置通信地址值，如果该目标地址大于当前无线通信装置的通信地址，则其信息流向后传递；如果该目标地址小于当前无线通信装置的通信地址，则其信息流向前传递；如果目标地址等于当前无线通信装置的通信地址，则当前无线通信装置处理当前信息流报文，并构造新的信息流，将接收到的信息流报文中源地址作为新目标地址，将当前无线通信装置的通信地址作为新源地址，比较新目标地址和新源地址的值，如果新目标地址大于新源地址，则其新信息流向后传递，如果新目标地址小于新源地址，则其新信息流向前传递。

本发明还提供了一种上述通信系统的通信方法，其特征在于，该通信系统包括n个一一无线续接的呈长链式组网的无线通信装置，n≥2，其顺序排列的第一无线通信装置至第n个无线通信装置之间的信息流是以链路式点对点方式进行无线传输，各无线通信装置具有不同的通信地址，所传递的信息流内容包括：源地址，路由地址，目标地址，数据正文和校验码，该的通信方法包括下列步骤：

步骤1，确定相邻节点数参数

根据测量两个无线通信装置能实现的点对点无线通信的最远距离以及现场无线通信装置的相邻间隔距离，依次从1递增至最大值M所获得的最大相邻节点数，

步骤2，选择路由方向，作为信息流传输方向

无线通信装置从接收到的信息流中获取目标地址，比较目标地址与当前无线通信装置通信地址值，如果目标地址大于当前无线通信装置的通信地址，则其信息流向后传递；如果目标地址小于当前无线通信装置的通信地址，则其信息流向前传递；如果目标地址等于当前无线通信装置的通信地址，则当前无线通信装置处理当前信息流报文，并构造新的信息流，将接收到的信息流报文中源地址作为新目标地址，将当前无线通信装置的通信地址作为新源地址，比较新目标地址和新源地址的值，如果新目标地址大于新源地址，则其新信息流向后传递，如果新目标地址小于新源地址，则其新信息流向前传递；

步骤3，根据相邻节点数和路由方向，确定当前无线通信装置的下一个路由地址，建立当前无线通信装置与下一个无线通信装置无线连接，保证点对点可靠通信。

在上述步骤3中，所述计算确定当前无线通信装置的下一个路由地址的具体步骤包括：

设当前无线通信装置地址为N，

如果信息流向后传递，则其路由地址为N和相邻节点数H之和，即为N+H，如果当前无线通信装置不能与该路由地址进行可靠无线连接，则其相邻节点数可增加1，即路由地址可以选择为N+H+1；

如果信息流向前传递，则下一个路由地址为N和相邻节点数H之差，即为N-H，如果当前无线通信装置不能与该路由地址进行可靠无线连接，则其相邻节点数也可以增加1，即路由地址可以选择为N-H-1，

其中：N、H均为非负整数。

在上述方法中，如果当前无线通信装置的路由地址值大于目标地址，即当前无线通信装置无法与目标地址建立连接时，则当前无线通信装置认为该目标地址无线通信装置异常，并向前路由传递异常信息。

采用了上述的技术解决方案，即针对长距离无线通信技术，公开了一种链路式、点对点可靠通信方法，首先，该链路式中的无线通信装置接收无线信号，根据目标地址和当前通信地址判断信息的路由传输方向，基于是否收到应答确认信号，判断是否继续向相邻节点路由，本发明特别适合长距离链路式无线网络组网通信。其路由简单、成本低、开发难度小等优势。

附图说明

图1为本发明窄带无线控制网络通信系统的示意图；。

图2为图1中信息流传递方式的示意图；

图3为本发明通信方法的流程图；

图4为本发明中相邻节点数和路由方向的计算框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

本发明之一，参见图1和图2，本发明，即一种窄带无线控制网络通信系统，为链式手拉手式通信方式，在通信的一个时间点，为点对点式通信方式。

该通信系统包括n个一一无线续接的呈长链式组网的无线通信装置，n≥2，其顺序排列的第一无线通信装置至第n个无线通信装置之间的信息流是以链路式点对点方式进行无线传输，各无线通信装置具有不同的通信地址，且每一个无线通信装置均包括一无线收发模块和一与之相连的控制模块。

无线收发模块，用于接收和发送信息流；

控制模块，用于接收所述无线收发模块发来的信息，选择信息流的路由方向，即通信具有方向性；可以N+1方向传输，也可以向N-1方向传输。并根据相邻节点数，计算确定当前无线通信装置的下一个路由地址，建立当前无线通信装置与下一个无线通信装置的无线续接，以实现点对点可靠通信；

控制模块选择信息流路由方向的方式为：从接收到的信息流中获取目标地址，比较该目标地址与当前无线通信装置通信地址值，如果该目标地址大于当前无线通信装置的通信地址，则其信息流向后传递；如果该目标地址小于当前无线通信装置的通信地址，则其信息流向前传递；如果该目标地址等于当前无线通信装置的通信地址，则当前无线通信装置处理当前信息流报文，并构造新的信息流，将接收到的信息流报文中源地址作为新目标地址，将当前无线通信装置的通信地址作为新源地址，比较新目标地址和新源地址的值，由于无线通信装置的通信地址惟一性，因此新目标地址和新源地址不可能相等，如果新目标地址大于新源地址，则其新信息流向后传递，如果新目标地址小于新源地址，则其新信息流向前传递。

相邻节点数为：由测量确定的两个无线通信装置能实现的点对点无线通信的最远距离以及现场所述无线通信装置之间的相邻间隔距离，依次从1递增至最大值M所获得的最大的节点数量。

无线通信所传递的信息流，其内容包括：源地址，路由地址，目标地址，数据正文和校验码。

呈长链式组网的无线通信装置，若其通信地址为N+1，则其相邻节点的无线通信装置的通信地址分别为N和N+2，其中，N为非负整数。

无线通信装置均主动或被动发送信息流，其链路式信息流具有方向性，当前无线通信装置是以相邻节点为相继传输信息流。

本发明之二，参见图3，一种窄带无线控制网络通信方法，

第一步，将无线通信装置安装在工程所需具体位置；

第二步，对无线通信装置进行编址，依次为1、2、3……N，保证相邻地址的无线通信装置依次放置。

第三步，通信地址为1的无线通信装置发起信息流，向目标地址为N的无线通信装置传递信息流；

第四步，通信地址为1的无线通信装置正确收到来自目标地址为N的无线通信装置的信息流。

针对第三步，其具体实现流程见图4所示。

路由原理，通信地址为1的无线通信装置向相邻地址为2的装置建立无线连接，如果通信正常，则通信地址为2的无线通信装置作为信息流的发起端，向相邻地址为3的装置建立无线连接，如果1号与2号不能建立无线，则相邻节点数加1，重新计算路由地址为3，1号与3号建立无线通信，如果通信正常，这通信地址为3的无线通信装置作为信息流的发起端，以此类推，直到将信息流传递到目标地址N。在通信过程中，如果相邻节点数达到最大值M，则当前作为信息流发起端的无线通信装置认为目标地址通信异常，并将该异常信息按照路由原理传递到源地址。

同理，当通信地址为N的无线通信装置收到目标地址为N的信息流，即目标地址与当前通信地址一致，则当前无线通信装置将源地址1设置为目标地址，其通信地址N设置为源地址，按照路由原理，向目标地址继续传递信息流，当通信地址为1的无线装置收到该信息流后，即可判断1号与N号的信息流交互结束，从而可以判定该链路式无线组网通信的可靠性。

根据以上原理，假定测量两个无线通信装置可以实现点对点无线通信的最远距离以及现场无线通信装置的相邻间隔距离，计算最大相邻节点数M为3，则示意图如图2所示。

确定相邻节点数参数是根据测量两个无线通信装置能实现的点对点无线通信的最远距离以及现场无线通信装置的相邻间隔距离，依次从1递增至最大值M所获得的最大相邻节点数，

选择路由方向作为信息流传输方向，即无线通信装置从接收到的信息流中获取目标地址，比较目标地址与当前无线通信装置通信地址值，如果目标地址大于当前无线通信装置的通信地址，则其信息流向后传递；如果目标地址小于当前无线通信装置的通信地址，则其信息流向前传递；如果目标地址等于当前无线通信装置的通信地址，则当前无线通信装置处理当前信息流报文，并构造新的信息流，将接收到的信息流报文中源地址作为新目标地址，将当前无线通信装置的通信地址作为新源地址，比较新目标地址和新源地址的值，由于无线通信装置的通信地址惟一性，因此新目标地址和新源地址不可能相等，如果新目标地址大于新源地址，则其新信息流向后传递，如果新目标地址小于新源地址，则其新信息流向前传递；

根据相邻节点数和路由方向，计算确定当前无线通信装置的下一个路由地址，建立当前无线通信装置与下一个无线通信装置无线连接，保证点对点可靠通信。

计算确定当前无线通信装置的下一个路由地址的具体步骤包括：

设当前无线通信装置地址为N，

如果信息流向后传递，则其路由地址为N和相邻节点数H之和，即为N+H，如果当前无线通信装置不能与该路由地址进行可靠无线连接，则其相邻节点数可增加1，即路由地址可以选择为N+H+1；

如果信息流向前传递，则下一个路由地址为N和相邻节点数H之差，即为N-H，如果当前无线通信装置不能与该路由地址进行可靠无线连接，则其相邻节点数也可以增加1，即路由地址可以选择为N-H-1，

其中：N、H均为非负整数。

如果当前无线通信装置的路由地址值大于目标地址，即当前无线通信装置无法与目标地址建立连接时，则当前无线通信装置认为该目标地址无线通信装置异常，并向前路由传递异常信息。

由上可知，采用发明实施之后的优势是：

(1)每一个无线通信装置与离其最近的两个无线通信装置建立连接，这样有利于保证节点间的通信链路质量；

(2)网络中某一个无线通信装置出现故障后，整个网络能够自动修复，保证网络链路的连通性；

(3)无线通信装置加入无线网络时，可以自动的与网络中其他无线装置建立连接；

(4)本方法实施特别适应于长距离链路式无线通信环境，成本低，开发难度小。

综上所述，本发明采用短距离无线通信方式解决长距离组网的网络通信问题，在某一特定时刻为点对点通信，组网时，信息流采用“手拉手”方式，将信息流传递到末端无线通信装置，并且可以从末端传递到始端通信装置，其路由简单、成本低、开发难度小等优势。特别适合长距离链路式无线网络组网通信。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种窄带无线控制网络通信系统，其特征在于，该通信系统包括n个一一无线续接的呈长链式组网的无线通信装置，n≥2，其顺序排列的第一无线通信装置至第n个无线通信装置之间的信息流是以链路式点对点方式进行无线传输，各无线通信装置具有不同的通信地址，且每一个无线通信装置均包括一无线收发模块和一与之相连的控制模块，其中：

无线收发模块，用于接收和发送信息流；

控制模块，用于接收所述无线收发模块发来的信息流，选择信息流的路由方向，并根据相邻节点数，计算确定当前无线通信装置的下一个路由地址，建立当前无线通信装置与下一个无线通信装置的无线续接，以实现点对点可靠通信；

其中，所述相邻节点数为：由测量确定的两个无线通信装置能实现的点对点无线通信的最远距离以及现场所述无线通信装置之间的相邻间隔距离，依次从1递增至最大值M所获得的最大的节点数量。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述无线通信所传递的信息流，其内容包括：源地址，路由地址，目标地址，数据正文和校验码。

3.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述呈长链式组网的无线通信装置，若其通信地址为N+1，则其相邻节点的无线通信装置的通信地址分别为N和N+2，其中，N为非负整数。

4.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述无线通信装置均主动或被动发送信息流，其链路式信息流具有方向性，当前无线通信装置是以相邻节点为相继传输信息流。

5.根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于，所述控制模块选择信息流路由方向的方式为：从接收到的信息流中获取目标地址，比较该目标地址与当前无线通信装置通信地址值，如果该目标地址大于当前无线通信装置的通信地址，则其信息流向后传递；如果该目标地址小于当前无线通信装置的通信地址，则其信息流向前传递；如果目标地址等于当前无线通信装置的通信地址，则当前无线通信装置处理当前信息流报文，并构造新的信息流，将接收到的信息流报文中源地址作为新目标地址，将当前无线通信装置的通信地址作为新源地址，比较新目标地址和新源地址的值，如果新目标地址大于新源地址，则其新信息流向后传递，如果新目标地址小于新源地址，则其新信息流向前传递。

6.一种如权利要求1所述通信系统的通信方法，其特征在于，该通信系统包括n个一一无线续接的呈长链式组网的无线通信装置，n≥2，其顺序排列的第一无线通信装置至第n个无线通信装置之间的信息流是以链路式点对点方式进行无线传输，各无线通信装置具有不同的通信地址，所传递的信息流内容包括：源地址，路由地址，目标地址，数据正文和校验码，

该的通信方法包括下列步骤：

步骤1，确定相邻节点数参数

根据测量两个无线通信装置能实现的点对点无线通信的最远距离以及现场无线通信装置的相邻间隔距离，依次从1递增至最大值M所获得的最大相邻节点数，

步骤2，选择路由方向，作为信息流传输方向

无线通信装置从接收到的信息流中获取目标地址，比较目标地址与当前无线通信装置通信地址值，如果目标地址大于当前无线通信装置的通信地址，则其信息流向后传递；如果目标地址小于当前无线通信装置的通信地址，则其信息流向前传递；如果目标地址等于当前无线通信装置的通信地址，则当前无线通信装置处理当前信息流报文，并构造新的信息流，将接收到的信息流报文中源地址作为新目标地址，将当前无线通信装置的通信地址作为新源地址，比较新目标地址和新源地址的值，如果新目标地址大于新源地址，则其新信息流向后传递，如果新目标地址小于新源地址，则其新信息流向前传递；

步骤3，根据相邻节点数和路由方向，确定当前无线通信装置的下一个路由地址，建立当前无线通信装置与下一个无线通信装置无线连接，保证点对点可靠通信。

7.根据权利要求6所述的通信方法，其特征在于：所述步骤3中，所述计算确定当前无线通信装置的下一个路由地址的具体步骤包括：

设当前无线通信装置地址为N，

如果信息流向后传递，则其路由地址为N和相邻节点数H之和，即为N+H，如果当前无线通信装置不能与该路由地址进行可靠无线连接，则其相邻节点数可增加1，即路由地址可以选择为N+H+1；

如果信息流向前传递，则下一个路由地址为N和相邻节点数H之差，即为N-H，如果当前无线通信装置不能与该路由地址进行可靠无线连接，则其相邻节点数也可以增加1，即路由地址可以选择为N-H-1，

其中：N、H均为非负整数。

8.根据权利要求6所述方法，其特征在于，如果当前无线通信装置的路由地址值大于目标地址，即当前无线通信装置无法与目标地址建立连接时，则当前无线通信装置认为该目标地址无线通信装置异常，并向前路由传递异常信息。