CN106535199A - 基于433MHz和2.4GHz频段的双通道通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于433MHz和2.4GHz频段的双通道通信方法，包括射频无线通讯中心节点和多个射频无线通讯网络节点，包括以下步骤：步骤1，多个所述射频无线通讯网络节点通过433MHz频段向所述射频无线通讯中心节点发送先导数据；步骤2，所述射频无线通讯中心节点分析多个所述先导数据和2.4GHz频段内通信信道的实时状态，并采用时域分片及优先级分配算法，对多个所述射频无线通讯网络节点进行通信信道的分配和调度，并通过433MHz频段将通信信道参数告知被分配信道的所述射频无线通讯网络节点；步骤3，所述射频无线通讯网络节点根据所述通信信道参数在被分配的通信信道内与所述射频无线通讯中心节点建立握手连接，并将待传输数据通过所述通信信道发送给所述射频无线通讯中心节点。

Description

基于433MHz和2.4GHz频段的双通道通信方法
技术领域
本发明涉及无线传感网络领域和射频通信技术领域，具体的说，涉及了一种基于433MHz和2.4GHz频段的双通道通信方法。
背景技术
射频通信技术在无线通信领域具有广泛的、不可替代的作用，大多数射频通信模块具有至少两个独立的且频率不同的射频通信模块，供客户选择使用。常用的两种频段是433MHz频段和2.4GHz频段，433MHz频段具有信号强，传输距离长，绕射能力强，可用带宽窄、传输速率低、产品体积大的特点；2.4GHz频段的可用频带较宽，穿透能力强、传输速率高且产品体积小，但是其的传输距离较近、绕射能力也较弱。如何将利用这两种频段的特点将这两种频率合理利用起来，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种基于433MHz和2.4GHz频段的双通道通信方法，提高了433MHz和2.4GHz频段的利用率且能够快速应对复杂环境的干扰。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于433MHz和2.4GHz频段的双通道通信方法，包括射频无线通讯中心节点和多个射频无线通讯网络节点，包括以下步骤：
步骤1，多个所述射频无线通讯网络节点分别通过433MHz频段向所述射频无线通讯中心节点发送先导数据；
步骤2，所述射频无线通讯中心节点分析所述先导数据，并监听2.4GHz频段内通信信道的实时状态，采用时域分片及优先级分配算法，对多个所述射频无线通讯网络节点进行通信信道的分配和调度，并通过433MHz频段将对应通信信道参数告知各个射频无线通讯网络节点；
步骤3，所述射频无线通讯网络节点根据各自的通信信道参数在被分配的通信信道内与所述射频无线通讯中心节点建立握手连接，并将待传输数据通过被分配的通信信道发送给所述射频无线通讯中心节点。
基于上述，所述先导数据包括待传输数据的长度和优先级参数。
基于上述，所述通信信道参数包括传送数据包的大小值、通信信道权限参数和预设通信密钥。
基于上述，所述步骤2中时域分片及优先级分配算法包括以下步骤：
步骤2.1，所述射频无线通讯中心节点获取所述待传输数据的长度和优先级参数，根据所述待传输数据的长度和2.4GHz频段的带宽，计算所述射频无线通讯网络节点的传送数据包的大小；
步骤2.2，所述射频无线通讯中心节点根据2.4G频段内信道的使用状态分配通信信道，比较多个所述待传输数据的优先级参数，再将所述通信信道的时域进行分片后，按照优先级的高低对多个所述待传输数据进行时域分片排队，获得所述通信信道权限参数；若多个所述待传输数据的优先级相同，则轮流传输；若多个所述待传输数据的优先级不同，则优先级高的所述待传输数据在时域分片排队中的数量高于优先级低的所述待传输数据在时域分片排队中的数量。
基于上述，所述步骤3的具体步骤包括：
步骤3.1，所述射频无线通讯网络节点接收所述通信信道参数，并根据所述通信信道参数监听被分配的所述通信信道；
步骤3.2，所述射频无线通讯中心节点在被分配的所述通信信道向所述射频无线通讯网络节点发出携带有通信密钥的通信要求；
步骤3.3，所述射频无线通讯网络节点监听到所述通信要求后验证所述通信要求携带的通信密钥，若所述通信密钥与所述预设通信密钥一致，则根据所述传送数据包的大小值将所述待传输数据进行分解，并将分解后的所述传送数据包通过被分配的所述通信信道发送给所述射频无线通讯中心节点；
当所述待传输数据全部接收后，所述射频无线通讯中心向所述射频无线通讯网络节点发送校验码，所述射频无线通讯网络节点核对所述校验码，若正确，则向所述射频无线通讯中心返回校验正确的信息，结束通讯。
基于上述，所述射频无线通讯中心节点定时轮询监测2.4GHz频段内信道的实时状态，更新内部信道状态记录。
基于上述，通信过程中，当所述射频无线通讯中心节点监听到被分配的所述通信信道内有噪声，或所述射频无线通讯中心节点连续3次向所述射频无线通讯网络节点发出的通信要求均未得到反馈时，所述射频无线通讯中心节点通过433MHz频段与所述射频无线通讯网络节点重新发起通讯，更换2.4GHz频段其他空闲信道进行后续的数据传输，直至传输完成。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，在需要进行较大数据传输且通讯环境复杂的工作环境，使用本发明可以快速有效的灵活避开干扰源所处的频段信道，智能自动的利用其他信道，进行高速且费用低廉的射频数据通讯，大大降低建立无线传感网络的施工成本和维护成本。
附图说明
图1是本发明实施例中基于433MHz和2.4GHz频段的双通道网络的结构示意图。
图2是本发明的流程图。
图中，1.RF射频无线通讯中心节点1；2，5.433MHz射频通讯模块；3,6.2.4GHz射频通讯模块；4.RF射频无线通讯网络节点。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，基于433MHz和2.4GHz频段的双通道网络包括RF射频无线通讯中心节点1和RF射频无线通讯网络节点4，
所述RF射频无线通讯中心节点1安装在传感网络中心位置，能够通过RF射频无线通讯网络接收和发出相关数据信息；
所述RF射频无线通讯网络节点4安装在传感网络各测试点位置，能够将环境信息转化为数据信息，并通过射频通讯模块进行数据传输。
所述射频无线通讯中心节点1和所述射频无线通讯网络节点4内均设置有433MHz射频通讯模块（2,5）和2.4GHz射频通讯模块（3,6），所述433MHz射频通讯模块（2,5）和所述2.4GHz射频通讯模块（3,6）的天线接口之间的间隔大于5厘米。
具体的，所述433MHz射频通讯模块包（3,6）含射频天线、信号处理模块，用于进行433M频段的射频数据传输；所述2.4GHz射频通讯模块（3,6）包含射频天线、信号处理模块，用于进行2.4G频段的射频数据传输。
如图2所示，一种基于433MHz和2.4GHz频段的双通道通信方法，包括射频无线通讯中心节点1和多个射频无线通讯网络节点4，包括以下步骤：
步骤1，多个所述射频无线通讯网络节点4通过433MHz频段向所述射频无线通讯中心节点1发送先导数据，所述先导数据包括待传输数据的长度和优先级参数；
步骤2，所述射频无线通讯中心节点1分析所述先导数据，并监听2.4GHz频段内通信信道的实时状态，采用时域分片及优先级分配算法，对多个所述射频无线通讯网络节点4进行通信信道的分配和调度，并通过433MHz频段将对应通信信道参数告知各个射频无线通讯网络节点4；所述通信信道参数包括传送数据包的大小值、通信信道权限参数和预设通信密钥；
步骤3，所述射频无线通讯网络节点4根据各自的通信信道参数在被分配的通信信道内与所述射频无线通讯中心节点1建立握手连接，并将待传输数据通过被分配的通信信道发送给所述射频无线通讯中心节点1。
在整个通信过程中，所述射频无线通讯中心节点1定时轮询监测2.4GHz频段内信道的实时状态，更新内部信道状态记录。
具体的，所述步骤2中时域分片及优先级分配算法包括以下步骤：
步骤2.1，所述射频无线通讯中心节点1获取所述待传输数据的长度和优先级参数，根据所述待传输数据的长度和2.4GHz频段的带宽，计算所述射频无线通讯网络节点4的传送数据包的大小；例如，一般设置单个数据包占用信道100ms，2.4GHz频段的带宽为2Mbps，则所述射频无线通讯网络节点4的传送数据包的大小为100ms*2000kb/1000ms=200kb；
步骤2.2，所述射频无线通讯中心节点1根据2.4G频段内信道的使用状态分配通信信道，比较多个所述待传输数据的优先级参数，再将所述通信信道的时域进行分片后，按照优先级的高低对多个所述待传输数据进行时域分片排队，获得所述通信信道权限参数；若多个所述待传输数据的优先级相同，则轮流传输；若多个所述待传输数据的优先级不同，则优先级高的所述待传输数据在时域分片排队中的数量高于优先级低的所述待传输数据在时域分片排队中的数量；如一个队列里，有4个优先级1的数据包，3个优先级2的数据包，2个优先级3的数据包，1个优先级4的数据包，则根据优先级依次挤占时域分片排队中的位置；同时在进行时域分片排队中的过程中，每个数据包自身的优先级会逐次提高，以防止出现低优先级的数据永远无法发出的情况。
所述步骤3的具体步骤包括：
步骤3.1，所述射频无线通讯网络节点4接收所述通信信道参数，并根据所述通信信道参数监听被分配的所述通信信道；
步骤3.2，所述射频无线通讯中心节点1在被分配的所述通信信道向所述射频无线通讯网络节点4发出携带有通信密钥的通信要求；
步骤3.3，所述射频无线通讯网络节点4监听到所述通信要求后验证所述通信要求携带的通信密钥，若所述通信密钥与所述预设通信密钥一致，则根据所述传送数据包的大小值将所述待传输数据进行分解，并将分解后的所述传送数据包通过被分配的所述通信信道发送给所述射频无线通讯中心节点1；
步骤3.4，当所述待传输数据全部接收后，所述射频无线通讯中心1向所述射频无线通讯网络节点4发送校验码，所述射频无线通讯网络节点4核对所述校验码，若正确，则向所述射频无线通讯中心1返回校验正确的信息，至此所述射频无线通讯中心1和所述射频无线通讯网络节点4的本次通讯结束。
需要注意的是，通信过程中，当所述射频无线通讯中心节点1监听到被分配的所述通信信道内有噪声，或所述射频无线通讯中心节点1连续3次向所述射频无线通讯网络节点4发出的通信要求均未得到反馈时，所述射频无线通讯中心节点1通过433MHz频段与所述射频无线通讯网络节点4重新发起通讯，更换2.4GHz频段其他空闲信道进行后续的数据传输，直至传输完成。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种基于433MHz和2.4GHz频段的双通道通信方法，包括射频无线通讯中心节点和多个射频无线通讯网络节点，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，多个所述射频无线通讯网络节点分别通过433MHz频段向所述射频无线通讯中心节点发送先导数据；
步骤2，所述射频无线通讯中心节点分析所述先导数据，并监听2.4GHz频段内通信信道的实时状态，采用时域分片及优先级分配算法，对多个所述射频无线通讯网络节点进行通信信道的分配和调度，并通过433MHz频段将对应通信信道参数告知各个射频无线通讯网络节点；
步骤3，所述射频无线通讯网络节点根据各自的通信信道参数在被分配的通信信道内与所述射频无线通讯中心节点建立握手连接，并将待传输数据通过被分配的通信信道发送给所述射频无线通讯中心节点；
步骤3.4，当所述待传输数据全部接收后，所述射频无线通讯中心向所述射频无线通讯网络节点发送校验码，所述射频无线通讯网络节点核对所述校验码，若正确，则向所述射频无线通讯中心返回校验正确的信息，结束通讯。
2.根据权利要求1所述的基于433MHz和2.4GHz频段的双通道通信方法，其特征在于：所述先导数据包括待传输数据的长度和优先级参数。
3.根据权利要求2所述的基于433MHz和2.4GHz频段的双通道通信方法，其特征在于：所述通信信道参数包括传送数据包的大小值、通信信道权限参数和预设通信密钥。
4.根据权利要求3所述的基于433MHz和2.4GHz频段的双通道通信方法，其特征在于，所述步骤2中时域分片及优先级分配算法包括以下步骤：
步骤2.1，所述射频无线通讯中心节点获取所述待传输数据的长度和优先级参数，根据所述待传输数据的长度和2.4GHz频段的带宽，计算所述射频无线通讯网络节点的传送数据包的大小；
步骤2.2，所述射频无线通讯中心节点根据2.4G频段内信道的使用状态分配通信信道，比较多个所述待传输数据的优先级参数，再将所述通信信道的时域进行分片后，按照优先级的高低对多个所述待传输数据进行时域分片排队，获得所述通信信道权限参数；若多个所述待传输数据的优先级相同，则轮流传输；若多个所述待传输数据的优先级不同，则优先级高的所述待传输数据在时域分片排队中的数量高于优先级低的所述待传输数据在时域分片排队中的数量。
5.根据权利要求4所述的基于433MHz和2.4GHz频段的双通道通信方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤包括：
步骤3.1，所述射频无线通讯网络节点接收所述通信信道参数，并根据所述通信信道参数监听被分配的所述通信信道；
步骤3.2，所述射频无线通讯中心节点在被分配的所述通信信道向所述射频无线通讯网络节点发出携带有通信密钥的通信要求；
步骤3.3，所述射频无线通讯网络节点监听到所述通信要求后验证所述通信要求携带的通信密钥，若所述通信密钥与所述预设通信密钥一致，则根据所述传送数据包的大小值将所述待传输数据进行分解，并将分解后的所述传送数据包通过被分配的所述通信信道发送给所述射频无线通讯中心节点。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于433MHz和2.4GHz频段的双通道通信方法，其特征在于：所述射频无线通讯中心节点定时轮询监测2.4GHz频段内信道的实时状态，更新内部信道状态记录。
7.根据权利要求6所述的基于433MHz和2.4GHz频段的双通道通信方法，其特征在于：通信过程中，当所述射频无线通讯中心节点监听到被分配的所述通信信道内有噪声，或所述射频无线通讯中心节点连续3次向所述射频无线通讯网络节点发出的通信要求均未得到反馈时，所述射频无线通讯中心节点通过433MHz频段与所述射频无线通讯网络节点重新发起通讯，更换2.4GHz频段其他空闲信道进行后续的数据传输，直至传输完成。
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