CN108156641A - 一种无线传感网的信道切换方法及切换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线传感网络技术领域，尤其涉及一种无线传感网的信道切换方法及切换系统。其中，包括：步骤1、于请求节点的通信信道处于非空闲状态下，发出一携带有目标信道标识的切换请求；步骤2、与所述目标信道相匹配的目标节点接收所述切换请求，并根据所述切换请求侦测所述目标通道是否空闲；步骤3、切换单元于所述目标通道空闲状态下，将当前所述请求节点切换至目标通道。与现有技术相比，本发明的优点是：通过查询目标节点获取该空闲信道，利用该空闲信道传输数据，可以提高数据的传输效率，同时当确定了一个空闲信道之后，待请求节点的数据被传输完毕之前，不会出现变更通道的现象，有效降低了丢包率。
Description
技术领域
本发明涉及无线传感网络技术领域，尤其涉及一种无线传感网的信道切换方法及切换系统。
背景技术
无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。无线传感网络采用的2.4Ghz无线技术(工作于2.400Ghz～2.483Ghz的ISM频段)进行数据的传输，2.4GHz无线技术，是一种短距离无线传输技术，供开源使用。ZigBee、Wi-Fi、蓝牙、无线USB均采用该频段进行数据的传输。为了保证数据在传输过程中，不易出现相互干扰或者丢包现象，通常会采用把通信的信道从一个无线信道转换到另一个无线信道的信道切换。但是现有的信道切换往往采用的是集中式的信道切换方式，该方法有一个信道协调器负责信道的切换，此种方式对于点对点的数据传输(即Wi-Fi、蓝牙、无线USB、ZigBee)，效率较高，但是对于无线传感网络，因数据的源点和接入点之间会出现其他较多的中间节点，进而采用集中式的信道切换无法使得数据被有效传输，需要在中间节点之间不停的变换信道，导致数据传输的丢包率较高，传输质量较低。
发明内容
针对现有技术中，无线传感网络数据传输质量底、数据丢包率高的不足，本发明提供一种适用于无线传感网络数据传输质量高、丢包率较低的无线传感网的信道切换方法及切换系统。
一种无线传感网的信道切换方法，应用于无线传感网络系统，其中，包括：
步骤1、于请求节点的通信信道处于非空闲状态下，发出一携带有目标信道标识的切换请求；
步骤2、与所述目标信道相匹配的目标节点接收所述切换请求，并根据所述切换请求侦测所述目标信道是否空闲；
步骤3、切换单元于所述目标信道空闲状态下，将当前所述请求节点切换至目标信道。
上述的无线传感网的信道切换方法，其中，所述切换请求中还包括所述请求节点标识信息，还包括：
步骤4、所述目标节点侦测与所述切换请求相匹配的所述目标信道为非空闲状态下，发出新切换请求，并转至步骤2，所述新切换请求中包括新目标信道标识和所述请求节点标识信息。
上述的无线传感网的信道切换方法，其中，于所述步骤3中，所述切换单元于一预定的间隔时间后，将当前所述请求节点切换至目标信道。
上述的无线传感网的信道切换方法，其中，预定的所述间隔时间为20S。
一种无线传感网的信道切换系统，应用于无线传感网络系统，其中：包括
请求节点，用以于请求节点的通信信道处于非空闲状态下，发出一携带有目标信道标识的切换请求；
目标节点，用以接收所述切换请求，并根据所述切换请求侦测所述目标信道是否空闲；
切换单元，用以于所述目标信道空闲状态下，将当前所述请求节点切换至目标信道。
上述的无线传感网的信道切换系统，其中，所述目标节点侦测与所述切换请求相匹配的所述目标信道为非空闲状态下，发出新的切换请求至新的目标节点。
上述的无线传感网的信道切换系统，其中，于所述请求节点的所述通信信道处于空闲状态下，继续使用所述通信信道信道。
上述的无线传感网的信道切换系统，其中，所述切换单元于一预定的间隔时间后，将当前所述请求节点切换至目标信道。
上述的无线传感网的信道切换系统，其中，所述预定时间为20S。
与现有技术相比，本发明的优点是：
通过查询目标节点获取该空闲信道，利用该空闲信道传输数据，可以提高数据的传输效率，同时当确定了一个空闲信道之后，待请求节点的数据被传输完毕之前，不会出现变更信道的现象，有效降低了丢包率。
附图说明
图1为本发明一种无线传感网的信道切换方法的工作流程示意图。
图2为本发明一种无线传感网的信道切换系统的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，一种无线传感网的信道切换方法，应用于无线传感网络系统，其中，包括：
步骤1、于请求节点的通信信道处于非空闲状态下，发出一携带有目标信道标识的切换请求；
步骤2、与所述目标信道相匹配的目标节点接收所述切换请求，并根据所述切换请求侦测所述目标信道是否空闲；
步骤3、切换单元于所述目标信道空闲状态下，将当前所述请求节点切换至目标信道。
本发明的工作原理是：请求节点侦测通信信道，于请求节点的通信信道处于非空闲状态下，发出一携带有目标信道标识的切换请求；与所述目标信道相匹配的目标节点接收所述切换请求，并根据所述切换请求侦测所述目标信道是否空闲；切换单元于所述目标信道空闲状态下，将当前所述请求节点切换至目标信道。其中本申请中，整个无线传感网络由复数个节点按照分布式连接方式形成，每个节点都可称为请求节点，也可称为目标节点，当请求节点需要更换通信信道时，向目标节点发送切换请求，在目标节点确认该目标信道空闲时，通过切换单元切换信道。因ISM频段具有83M带宽，通常WI-FI传输的带宽为22M，蓝牙传输的带宽为2M，Zigbee的带宽为5M，即ISM频段在数据传输过程中，仍然具有空闲的信道，通过查询目标节点获取该空闲信道，利用该空闲信道传输数据，可以提到数据的传输效率，同时当确定了一个空闲信道之后，待请求节点的数据被传输完毕之间，不会出现变更信道的现象，有效降低了丢包率。
本申请中，空闲状态的信道为通信信道的噪声较低、传输速率较快的信道。其中空间状态的侦测可以通过信道评估获得。
作为进一步优选实施方案，上述的无线传感网的信道切换方法，其中，所述切换请求中还包括所述请求节点标识信息，还包括：
步骤4、所述目标节点侦测与所述切换请求相匹配的所述目标信道为非空闲状态下，发出新切换请求，并转至步骤2，所述新切换请求中包括新目标信道标识和所述请求节点标识信息。当目标节点的目标信道被占用时，目标节点改变为请求节点，继续发送切换请求，同时切换请求中包含有新目标信道标识和所述请求节点标识信息，待通信链路被连接后发送数据。可能在数据传输过程中，需要经过多次的切换请求后实现通信信道的连接，但是仍保持一个信道不变更，避免了变更信道过程中的丢包事件。
作为进一步优选实施方案，上述的无线传感网的信道切换方法，其中，于所述步骤3中，所述切换单元于一预定的间隔时间后，将当前所述请求节点切换至目标信道。当确定了目标信道后，切换单元将于预定的时间间隔内切换信道，如果在预定的时间间隔内，该目标信道被占用，则继续寻找新的目标信道，设置预定的间隔时间，用于再次确认目标信道是否处于空闲状态，保证数据包传输的稳定性。
作为进一步优选实施方案，上述的无线传感网的信道切换方法，其中，预定的所述间隔时间为20S。该预定的时间间隔为可调的时间间隔，本发明中，可设置为20S，但仅仅是一种优选方式，并非为限定的技术方案。
如图2所示，本发明同时提供一种无线传感网的信道切换系统，应用于无线传感网络系统，其中：包括
请求节点，用以于请求节点的通信信道处于非空闲状态下，发出一携带有目标信道标识的切换请求；
目标节点，用以接收所述切换请求，并根据所述切换请求侦测所述目标信道是否空闲；
切换单元，用以于所述目标信道空闲状态下，将当前所述请求节点切换至目标信道。
作为进一步优选实施方案，上述的无线传感网的信道切换系统，其中，所述目标节点侦测与所述切换请求相匹配的所述目标信道为非空闲状态下，发出新的切换请求至新的目标节点。
作为进一步优选实施方案，上述的无线传感网的信道切换系统，其中，于所述请求节点的所述通信信道处于空闲状态下，继续使用所述通信信道。
作为进一步优选实施方案，上述的无线传感网的信道切换系统，其中，所述切换单元于一预定的间隔时间后，将当前所述请求节点切换至目标信道。
作为进一步优选实施方案，上述的无线传感网的信道切换系统，其中，所述预定时间为20S。
一种无线传感网的信道切换系统，其工作原理与上述的无线传感网的信道切换方法相同，此处不做赘述。
特别说明，于所述请求节点的所述通信信道处于空闲状态下，继续使用所述通信信道。信道
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种无线传感网的信道切换方法，应用于无线传感网络系统中，其特征在于：
步骤1、于请求节点的通信信道处于非空闲状态下，发出一携带有目标信道标识的切换请求；
步骤2、与所述目标信道相匹配的目标节点接收所述切换请求，并根据所述切换请求侦测所述目标信道是否空闲；
步骤3、切换单元于所述目标信道空闲状态下，将当前所述请求节点切换至所述目标信道。
2.根据权利要求1所述无线传感网的信道切换方法，其特征在于，所述切换请求中还包括所述请求节点标识信息，所述方法还包括：
步骤4、所述目标节点侦测与所述切换请求相匹配的所述目标信道为非空闲状态下，发出新切换请求，并转至步骤2，所述新切换请求中包括新目标信道标识和所述请求节点标识信息。
3.根据权利要求1所述无线传感网的信道切换方法，其特征在于：于所述步骤3中，所述切换单元于一预定的间隔时间后，将当前所述请求节点切换至所述目标信道。
4.根据权利要求3所述无线传感网的信道切换方法，其特征在乎，预定的所述间隔时间为20S。
5.一种无线传感网的信道切换系统，应用于无线传感网络系统，其特征在于：包括
请求节点，用以于请求节点的通信信道处于非空闲状态下，发出一携带有目标信道标识的切换请求；
目标节点，用以接收所述切换请求，并根据所述切换请求侦测所述目标信道是否空闲；
切换单元，用以于所述目标信道空闲状态下，将当前所述请求节点切换至目标信道。
6.根据权利要求5所述无线传感网的信道切换系统，其特征在于，所述目标节点侦测与所述切换请求相匹配的所述目标信道为非空闲状态下，发出新的切换请求至新的目标节点。
7.根据权利要求5所述无线传感网的信道切换系统，其特征在于，于所述请求节点的所述通信信道处于空闲状态下，继续使用所述通信信道。
8.根据权利要求5所述无线传感网的信道切换系统，其特征在于，所述切换单元于一预定的间隔时间后，将当前所述请求节点切换至目标信道。
9.根据权利要求8所述无线传感网的信道切换系统，其特征在于，所述预定时间为20S。
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