CN106028350A - 一种物联网的无线通信方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种物联网的无线通信方法及系统，由于通过基站子系统对物联网进行蜂窝组网，利用基站收发器接收终端节点发送的数据信号，再利用基站控制器接收基站收发器上传的数据，从而可以统一控制各个通信小区内的多个终端节点。基站的信号覆盖范围一般在1‑15km之间，因而，终端节点可以任意在小区内移动，实现远距离的通信连接，由于利用了基站实现无线网络通信，因而可以增大物联网中各个终端节点的数据传输范围，并且这种组网方式简单，网络功耗低。同时，终端节点可以在各个通信小区之间移动切换，能更方便地对终端节点进行管理。
Description
技术领域
本发明涉及物联网通信技术，具体涉及一种物联网的无线通信方法及系统。
背景技术
物联网(The Internet ofthings，IOT)是新一代信息技术的重要组成部分，已经逐渐走入我们的生活。物联网是一个由感知层、网络层和应用层共同构成的大规模信息系统。作为物联网基础的感知层，可由智能卡、射频识别电子标签及传感器网络等组成，主要承担信息的采集工作。目前，由于无线通信领域和电子领域的进步，促进了低成本、低功耗、多功能无线传感器的发展。现有已出现体积小，并具有感知、数据处理和短距离通信的能力的无线传感器。无线传感器网络由大量高密度分布的传感器节点组成。其节点不需要预先安装或预先决定位置，这样提高了动态随机部署于不可达或危险地域的可行性。
当前主流的无线传感器网络采用了Zigbee通信协议，能较好地实现低速率低功耗的短距离无线通信，但由于受调制方式的限制，其信号可靠传输距离较短，一般不超过100米，因此只能实现短距离的无线通信，网络覆盖范围较小。现有技术中大多通过mesh组网的方式扩展覆盖范围，但是这种自组网的方式存在以下技术缺陷：拓扑管理复杂，组网难度大，网络内数据以“多跳”的传输方式进行路由，这必然会使传感网络中的全功能节点功耗增大，难以实现传感网络的低功耗目标，而更多的应用迫切需要传感网络能实现更远的传输距离和更低的功耗。
发明内容
本申请提供一种物联网的无线通信方法及系统，可以实现物联网的远距离通信。
根据第一方面，一种实施例中提供一种物联网的无线通信系统，包括：多个终端节点，还包括：基站控制器以及与所述基站控制器通信连接的基站收发器；所述基站收发器与所述多个终端节点通过无线通信网络连接，用于接收所述基站收发器所在通信小区内的终端节点发送的数据信号并转发至所述基站控制器进行处理；所述基站控制器用于接收网络中多个基站收发器上传的数据信号，对数据信号进行处理。
可选的，所述终端节点包括主系统和无线模块；所述无线模块用于在所述主系统的控制下，建立与所述基站收发器的无线通信连接。
可选的，所述无线模块包括：射频信号处理单元，用于发射射频信号，在所述主系统的控制下，将数据加载成射频信号，传输至所述基站收发器。
可选的，所述基站收发器包括：广播模组和多个无线收发模组；所述广播模组用于向所述基站收发器所在通信小区内的多个终端节点发送广播消息；所述无线收发模组用于与所述终端节点的无线模块建立无线通信连接，将所述终端节点的数据信号传输至所述基站控制器进行处理。
可选的，所述基站控制器与所述基站收发器通过3G网络、4G网络以及互联网的其中一种方式进行连接。
可选的，所述基站收发器位于通信小区内的中心位置，所述基站收发器发射的信号覆盖范围的形状为六边形蜂窝，多个所述基站收发器的信号覆盖范围堆叠成蜂窝网络。
根据第二方面，一种实施例中提供一种物联网的无线通信方法，包括：接收通信小区内的终端节点发送的数据信号；将所述数据信号通过通信网络传输至基站控制器进行处理。
可选的，所述接收小区内各个终端设备的发送的数据信号之前包括：向通信小区内的终端节点发送广播消息；建立与所述终端设备的通信连接。
可选的，所述无线通信网络为：3G网络、4G网络以及互联网的其中一种。
可选的，所述接收通信小区内的终端节点发送的数据信号包括：接收通信小区内的终端节点发送的射频数据信号。
依据上述实施例的物联网的无线通信方法及系统，由于通过基站子系统对物联网进行组网，利用基站收发器接收终端节点发送的数据信号，再利用基站控制器接收基站收发器上传的数据，从而可以统一控制各个通信小区内的多个终端节点。基站的信号覆盖范围一般在1-15km之间，因而，终端节点可以任意在小区内移动，实现远距离的通信连接，由于利用了基站实现无线网络通信，因而可以增大物联网中各个终端节点的数据传输范围，并且这种组网方式简单，网络功耗低。同时，终端节点可以在各个通信小区之间移动切换，能更方便地对终端节点进行管理。
附图说明
图1为本申请实施例的物联网的无线通信系统的结构示意图；
图2为一种实施例的物联网的无线通信系统的基站构建示意图；
图3a为本申请实施例的物联网的无线通信系统的终端节点的结构示意图；
图3b为图3b的无线模块的结构示意图；
图4为本申请实施例的物联网的无线通信系统的基站收发器的结构示意图；
图5为本申请实施例的物联网的无线通信方法的流程图；
图6为另一种实施例的物联网的无线通信方法的流程图。
具体实施方式
LoRa是升特公司(SEMTECK)推出的新型的无线信号调制技术，该技术和传统的无线信号调制技术相比拥有更低的功耗和更大的传输距离。采用融合该技术的射频芯片，可以实现极低功耗约束下的长距离通信。据厂商资料显示，LoRa调制芯片在空旷地带传输距离可以达到15公里，即使在闹市区也可以达到5公里的覆盖范围。本专利基于LoRa或同类芯片调制技术和特征，将提出一种物联网无线组网方法和系统，具有低带宽、低成本、超低功耗通信协议，以及超大范围覆盖，基站需求少等特点。
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
请参考图1，本申请实施例提供一种物联网的无线通信系统，包括：多个终端节点1。
其中，这些终端节点1可以是物联网中用的物件、机器以及设备，例如可以是：水表、电表、煤气表、烟雾传感器、停车传感器、移动传感器、温度传感器等。本申请实施例通过基站子系统对物联网进行组网，利用基站收发器接收终端节点发送的数据信号，再利用基站控制器接收基站收发器上传的数据，从而可以统一控制各个通信小区内的多个终端节点。基站的信号覆盖范围一般在1-15km之间，因而，终端节点可以任意在小区内移动，实现远距离的通信连接，由于利用了基站实现无线网络通信，因而可以增大物联网中各个终端节点的数据传输范围，并且这种组网方式简单，网络功耗低。同时，终端节点可以在各个通信小区之间移动切换，能更方便地对终端节点进行管理。
本申请实施例的物联网的无线通信系统还包括：
基站控制器2以及与基站控制器2通信连接的基站收发器3。
基站收发器3与多个终端节点1通过无线通信网络连接，用于接收基站收发器3所在通信小区内的终端节点1发送的数据信号并转发至基站控制器2进行处理。
基站控制器2与基站收发器3通过3G网络、4G网络以及有线宽带的其中一种方式进行连接。
基站控制器2用于接收网络中多个基站收发器3上传的数据信号，对数据信号进行处理。
如图2所示，在物联网组网时，基站收发器3位于通信小区内的中心位置，基站收发器3发射的信号覆盖范围的形状为六边形蜂窝，多个基站收发器3的信号覆盖范围堆叠成蜂窝网络。
请参考图3a，一个优选的实施例中，终端节点1包括主系统10和无线模块11。无线模块11用于在主系统10的控制下，建立与基站收发器3的无线通信连接。
进一步地，如图3b所示，无线模块11包括：
射频信号处理单元110，用于发射射频信号，在主系统10的控制下，将数据调制成射频信号，传输至基站收发器3，和/或接收基站收发器3发送的射频信号，并解调出的数据传输至主系统10进行处理。本实施例的终端节点优选发射射频信号，无线模块11集成了射频信号处理功能，通过终端节点内置的射频天线，将数据调制后加载到射频信号中，发射至基站收发器3上。
组网协议处理单元111，用于根据基站收发器3分配的信道，与基站收发器3进行通信。
组网协议处理单元111用于处理与基站收发器3的无线信道协商和与其它终端节点1的信道冲突等。
请参考图4，基站收发器3包括：
广播模组30和多个无线收发模组31。
广播模组30用于向基站收发器所在通信小区内的所有终端节点1发送广播消息。广播消息包括：小区内每个终端节点1的无线收发模组31的属性和实时状态。上述属性和实时状态优选包括但不限于：无线收发模组31的信道列表和信道的占用情况。无线收发模组31用于与终端节点1的无线模块11建立无线通信连接，将终端节点1的数据信号传输至基站控制器2进行处理。
由于基站收发器3中包含无线收发模组，可以与终端节点1的无线模块11建立无线通信连接，因此，终端节点1可以移动，并且可以远距离传输数据，实现物联网的远距离通信。
实施例二：
请参考图5，本申请实施例提供一种物联网的无线通信方法，可以包括以下步骤：
101、接收通信小区内的终端节点发送的数据信号。
102、将数据信号通过通信网络传输至基站控制器进行处理。
请参考图6，一个实施例中，步骤101、接收小区内各个终端设备的发送的数据信号之前包括：
201、向通信小区内的终端节点发送广播消息。
广播消息包括：所述多个无线收发模组的信道列表和信道的占用情况。
202、建立与终端设备的通信连接，，将所述终端节点的数据信号传输至所述基站控制器进行处理。
无线通信网络为：3G网络、4G网络、有线宽带的其中一种方式进行连接。
一个实施例中，步骤101接收通信小区内的终端节点发送的数据信号具体包括：
接收通信小区内的终端节点发送的射频数据信号。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (10)
1.一种物联网的无线通信系统，包括：多个终端节点，其特征在于，还包括：
基站控制器以及与所述基站控制器通信连接的基站收发器；
所述基站收发器与所述多个终端节点通过无线通信网络连接，用于接收所述基站收发器所在通信小区内的终端节点发送的数据信号并转发至所述基站控制器进行处理；
所述基站控制器用于接收网络中多个基站收发器上传的数据信号，对数据信号进行处理。
2.如权利要求1所述的物联网的无线通信系统，其特征在于，所述终端节点包括主系统和无线模块；
所述无线模块用于在所述主系统的控制下，建立与所述基站收发器的无线通信连接。
3.如权利要求2所述的物联网的无线通信系统，其特征在于，所述无线模块包括：
射频信号处理单元，用于发射射频信号，在所述主系统的控制下，将数据调制成射频信号，传输至所述基站收发器，和/或接收所述基站收发器发送的射频信号，并解调出的数据传输至所述主系统进行处理；
组网协议处理单元，用于根据所述基站收发器分配的信道，与所述基站收发器进行通信。
4.如权利要求2或3所述的物联网的无线通信系统，其特征在于，所述基站收发器包括：
广播模组和多个无线收发模组；
所述广播模组用于向所述基站收发器所在通信小区内的所有终端节点发送广播消息，所述广播消息包括：小区内每个终端节点的无线收发模组的信道列表和信道的占用情况；
所述无线收发模组用于与所述终端节点的无线模块建立无线通信连接，将所述终端节点的数据信号传输至所述基站控制器进行处理。
5.如权利要求4所述的物联网的无线通信系统，其特征在于，所述基站控制器与所述基站收发器通过3G网络、4G网络、有线宽带的其中一种方式进行连接。
6.如权利要求4所述的物联网的无线通信系统，其特征在于，所述基站收发器位于通信小区内的中心位置，所述基站收发器发射的信号覆盖范围的形状为六边形蜂窝，多个所述基站收发器的信号覆盖范围堆叠成蜂窝网络。
7.一种物联网的无线通信方法，其特征在于，包括：
接收通信小区内的终端节点发送的数据信号；
将所述数据信号通过通信网络传输至基站控制器进行处理。
8.如权利要求7所述的物联网的无线通信方法，其特征在于，所述接收小区内各个终端设备的发送的数据信号之前包括：
向通信小区内的终端节点发送广播消息，所述广播消息包括：所述多个无线收发模组的信道列表和信道的占用情况；
建立与所述终端设备的通信连接，将所述终端节点的数据信号传输至所述基站控制器进行处理。
9.如权利要求7或8所述的物联网的无线通信方法，其特征在于，所述无线通信网络为：3G网络、4G网络、有线宽带的其中一种方式进行连接。
10.如权利要求7或8所述的物联网的无线通信方法，其特征在于，所述接收通信小区内的终端节点发送的数据信号包括：
接收通信小区内的终端节点发送的射频数据信号。
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