CN106102120A - 一种自主协议及组网方法的自组无线局域网及数据收发方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自主协议及组网方法的自组无线局域网及数据收发方法。一种可组成多级、多路径网主从式架构无线局域网，其包括控制器以及多个节点；所述控制器内存储用于进行路由控制的路由表；所述控制器用于发送符合硬件芯片协议格式的控制数据来读取最终接收数据节点中的存储数据，通过路由表对发送的控制数据进行路由控制来获取最终接收数据节点中的存储数据，并在获取后通过路由表将获取的最终接收数据节点中的存储数据反馈给控制器；所述路由表包括最终接收数据节点的地址、各中继路径节点地址、路由次数、优先级别；控制器与节点之间、节点与节点之间通过如下硬件芯片协议进行数据传输。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别涉及应用于物联网的低速远程测控自组无线局域网。
背景技术
现有的远程测控系统的应用中，往往较多地运用485、CAN、TCP/IP组有线网，用ZIGBEE无线组网，但由于ZIGBEE采用2.4G频率和发射功率的限制，绕射能力和传输距离导致组网不理想，433MHZ的也只能组成点对点、点对多点的星形网及多级中继单路径网。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种可组成多级、多路径网主从式架构无线局域网，络覆盖范围为5-15公里，应用于物联网的低速远程测控。
一种可组成多级、多路径网主从式架构无线局域网，
其包括控制器以及多个节点；所述控制器内存储用于进行路由控制的路由表；
所述控制器用于发送符合硬件芯片协议格式的控制数据来读取最终接收数据节点中的存储数据，
通过路由表对发送的控制数据进行路由控制来获取最终接收数据节点中的存储数据，并在获取后通过路由表将获取的最终接收数据节点中的存储数据反馈给控制器；
所述路由表包括最终接收数据节点的地址、各中继路径节点地址、路由次数、优先级别；
控制器与节点之间、节点与节点之间通过如下硬件芯片协议进行数据传输：
硬件芯片协议包括多个指定中继路径节点地址A1至AN、表示数据传输方向和当前中继级数的DA、表示数据长度的LL、控制码KK、最终接收数据节点地址AA；传输的数据NNNNNNNN、校验位CS；数据沿着A1至 AN方向传输，DA表示数据传输方向和当前中继级数，第七位表示方向，0表示向下传输，向下传输DA+1，1表示向上传输，向上传输DA-1。
在本发明所述的可组成多级、多路径网主从式架构无线局域网中，
所述硬件芯片协议如下：
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 DA LL KK AA NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
其中A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7为指定中继路径节点地址，数据沿着A1 A2 A3 A4 A5A6 A7方向传输，DA表示数据传输方向和当前中继级数，第七位表示方向，0表示向下传输，向下传输DA+1，1表示向上传输，向上传输DA-1；LL为数据长度；KK为控制码，AA为最终接收数据节点地址；NNNNNNNN为传输的数据；CS为校验位。
本发明还提供一种基于上述的可组成多级、多路径网主从式架构无线局域网的数据收发方法，包括如下步骤：
S1、控制器用于发送符合硬件芯片协议格式的控制数据；
S2、通过路由表中的优先级确定控制数据的路由路径；在节点收到控制数据时，比较节点与最终接收数据节点的节点地址是否相等，如果相等则该节点将控制数据的DA-1向上传输到控制器；否则将控制数据的DA+1后向下传输到下一个节点；
S3、重复步骤S2直至控制器接收到最终接收数据节点反馈的存储数据。
在本发明所述的数据收发方法中，路由表如下：
数据收发方法包括：
控制器发出控制数据：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 00 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点1收到控制数据后与03比较，不等，00+1，向下发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 01 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点5收到控制数据后与03比较，不等，01+1，向下发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 02 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点3收到控制数据后与03比较，相等，(02OR 80)-1，向上发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 81 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点5收到控制数据后，(81AND 7F)>0,82-1，向上发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 80 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点1收到控制数据后，(80AND 7F)＝0，向上发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 00 LL KK 03NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
控制器收到控制数据后，(00)＝0,接收控制数据，取03；
表示控制器从03收到的控制数据：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 80 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS。
实施本发明提供的一种可组成多级、多路径网主从式架构无线局域网
具有以下有益效果：基于433MHZ、470MHZ无线局域网，自主开发协议，网络为主从式架构，中继路由达7级，组网方式灵活，可自动路由中继和手动指定路由中继，由硬件芯片协议和电脑软件协议组网，可组成多级、多路径网主从式架构无线局域网，络覆盖范围为5-15公里。节点设备采用 窄带扩频技术，高抗干扰性和最大限度的减小电流功耗，可以实现-139dbm的高灵敏度，并加上集成的+20dbm的功率输出，单级空旷传输距离可达3公里，在500米复杂环境下可与有线媲美。
附图说明
图1是本发明实施例的鱼网形拓扑结构图。
具体实施方式
如图1所示，
一种可组成多级、多路径网主从式架构无线局域网，其拓扑结构如下：
拓扑结构如，包括一控制器以及多个节点；各节点与控制器之间可直接通信；各节点之间以及节点与控制器之间均具有信息转发功能，
节点信息转发的层级为7级。
在本发明所述的信息转发路径可通过手动或自动搜索并设置于控制器前的电脑中，具有任意更改、调整和增减功能。
在本发明所述的
图1中的路由表如下：
在本发明所述的一种可组成多级、多路径网主从式架构无线局域网中，一种可组成多级、多路径网主从式架构无线局域网中硬件芯片协议如下：
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 DA LL KK AA NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
其中A1A2A3A4A5A6A7为指定中继路径节点地址，数据沿着A1A2A3A4A5A6A7方向传输DA数据传输方向和当前中继级数，第七位表示方向，0表示向下传输，向下传输DA+1，1表示向上传输，向上传输DA-1；LL为数据长度；KK为控制码，AA为最终接收数据节点地址；NNNNNNNN为传输的数据；CS为校验位。
例
假定优先级别0没有通，再通过优先级别1通讯，
控制器发出数据：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 00 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点1收到数据后与03(AA)比较，不等，00(DA)+1，向下发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 01 LL KK 03NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点5收到数据后与03(AA)比较，不等，01(DA)+1，向下发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 02 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点3收到数据后与03(AA)比较，相等，(02(DA)OR 80)-1，向上发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 81 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点5收到数据后，(81(DA)AND 7F)>0,81(DA)-1，向上发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 80 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点1收到数据后，(80(DA)AND 7F)＝0,向上发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 00 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
控制器收到数据后，00(DA)＝0,接收数据，取03(AA)
表示从03收到的数据：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 00 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
本发明实施例具有如下特点：
1)内置自主开发的协议栈，路由可达7级；
2)单级传输距离高达3000+米；
3)接收电流26mA，灵敏度-139dbm发射电流140mA，灵敏度+20dbm，
4)主从式架构无线网络；
5)433M Hz载波频率，窄带扩频技术，10K bps无线速率，穿透力强，绕射和抗衰能力好；
6)网络节点统一编址可组建最大255个节点无线网络；
7)安全可靠的无线传输网络，物理层/链路层/传输层有硬件CRC数据校验和CS软件数据校验，保证数据传输可靠；
8)主机接口UART异步串口传输，串口速率9600，8，N，1。
本发明实施例的优点如下
⑴灵活性和移动性。⑵安装便捷。⑶易于进行网络规划和调整。⑷故障定位容易。⑸易于扩展。
并可以应用于如下领域：
水、电、气、热表远程抄控；智能家居；温湿度采集的无线传感器(WSN)网络；一氧化碳等有毒气体远程监控网络；分布式工业数据采集系统；餐饮行业的移动式无线点菜机；智能楼宇无线监控系统；温湿度采集的无线传感器(WSN)网络；石油采集现场监控系统；远程无线路灯监控系统；医疗，企业，仓储管理，监视系统，展示会场。
实施本发明提供的一种应用于物联网的自主协议局域网结构具有以下有益效果：基于433MHZ、470MHZ无线局域网，自主开发协议，网络为星型或鱼网型主从式架构，中继路由达7级，组网方式灵活，可自动路由中继和手动指定路由中继，由硬件芯片协议和电脑软件协议组网，可组成多级、多路径网主从式架构无线局域网，络覆盖范围为5-15公里。节点设备采用窄带扩频技术，高抗干扰性和最大限度的减小电流功耗，可以实现-139dbm的高灵敏度，并加上集成的+20dbm的功率输出，单级空旷传输距离可达3公里，在500米复杂环境下可与有线媲美。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机储存器、内存、只读存储器、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其他形式的存储介质中。可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种可组成多级、多路径网主从式架构无线局域网，其特征在于，
其包括控制器以及多个节点；所述控制器内存储用于进行路由控制的路由表；
所述控制器用于发送符合硬件芯片协议格式的控制数据来读取最终接收数据节点中的存储数据，
通过路由表对发送的控制数据进行路由控制来获取最终接收数据节点中的存储数据，并在获取后通过路由表将获取的最终接收数据节点中的存储数据反馈给控制器；
所述路由表包括最终接收数据节点的地址、各中继路径节点地址、路由次数、优先级别；
控制器与节点之间、节点与节点之间通过如下硬件芯片协议进行数据传输：
硬件芯片协议包括多个指定中继路径节点地址A1至AN、表示数据传输方向和当前中继级数的DA、表示数据长度的LL、控制码KK、最终接收数据节点地址AA；传输的数据NNNNNNNN、校验位CS；数据沿着A1至AN方向传输，DA表示数据传输方向和当前中继级数，第七位表示方向，0表示向下传输，向下传输DA+1，1表示向上传输，向上传输DA-1。
2.如权利要求1所述的可组成多级、多路径网主从式架构无线局域网，其特征在于，
所述硬件芯片协议如下：
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 DA LL KK AA NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
其中A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7为指定中继路径节点地址，数据沿着A1 A2 A3 A4 A5 A6A7方向传输，DA表示数据传输方向和当前中继级数，第七位表示方向，0表示向下传输，向下传输DA+1，1表示向上传输，向上传输DA-1；LL为数据长度；KK为控制码，AA为最终接收数据节点地址；NNNNNNNN为传输的数据；CS为校验位。
3.一种基于如权利要求2所述的可组成多级、多路径网主从式架构无线局域网的数据收发方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、控制器用于发送符合硬件芯片协议格式的控制数据；
S2、通过路由表中的优先级确定控制数据的路由路径；在节点收到控制数据时，比较节点与最终接收数据节点的节点地址是否相等，如果相等则该节点将控制数据的DA-1向上传输到控制器；否则将控制数据的DA+1后向下传输到下一个节点；
S3、重复步骤S2直至控制器接收到最终接收数据节点反馈的存储数据。
4.如权利要求3所述的数据收发方法，其特征在于，路由表如下：
数据收发方法包括：
控制器发出控制数据：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 00 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点1收到控制数据后与03比较，不等，00+1，向下发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 01 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点5收到控制数据后与03比较，不等，01+1，向下发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 02 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点3收到控制数据后与03比较，相等，(02 OR 80)-1，向上发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 81 LL KK 03NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点5收到控制数据后，(81 AND 7F)>0,81-1，向上发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 80 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
节点1收到控制数据后，(80AND 7F)＝0,向上发：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 00 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS；
控制器收到控制数据后，00＝0,接收控制数据，取03；
表示控制器从03收到的控制数据：
01 05 03 A4 A5 A6 A7 80 LL KK 03 NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN NNNNNNNN CS。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20190705 Address after: 430000 East Lake New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Applicant after: Wuhan Hong Yuan Jiaqi Technology Co. Ltd. Address before: 430061 Nanhu Garden Recreation Garden, Wuhan City, Hubei Province, Building 10, Building 2, Unit 2, Unit 1 Applicant before: Wuhan Qixing Electronic Co., Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |