CN109151900B - 一种智能网关、系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种智能网关，所述处理器检测到所接收的数据包括Zigbee数据时，向所述WiFi模块发送第一报文以请求空口资源使所述WiFi模块停止数据传输，并向所述ZigBee模块发送Zigbee数据使所述Zigbee模块进行ZigBee数据传输；当所述处理器检测所述Zigbee模块完成ZigBee数据传输时，向所述WiFi模块发送第二报文以恢复所述WiFi模块传输数据；所述处理器检测到所接收的数据不包括Zigbee数据时，通过所述WiFi模块传输数据，实现了WiFi和ZigBee数据分时传输，避免了ZigBee模块和WIFI模块同时使用信道时彼此信号干扰的情况。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种智能网关、系统及其控制方法。
背景技术
当前工作在2.4GHZ频段的设备非常多，我国ZigBee许可频段也在2.4GHZ，本来就已经是非常拥挤的频段，如果两种无线模块还同时存在于同一个设备中时，这种干扰就尤为明显，为了避免这种同时存在于一个设备中的WiFi和ZigBee信号干扰，有方案厂商采用了软硬件相结合的模式指定抗干扰策略，解决方法过于复杂且实用性不强。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供一种智能网关、系统及其控制方法，以解决同时存在于一个设备中的WiFi和ZigBee信号干扰的问题。
本发明第一方面提供一种智能网关，所述智能网关与路由器连接，所述智能网关包括多个子网关，所述子网关包括处理器、WIFI模块和ZigBee模块，所述处理器分别连接所述WIFI模块和所述ZigBee模块，所述处理器还连接所述路由器，所述WIFI模块连接至少一个终端，所述ZigBee模块连接至少一个所述终端；
所述处理器检测到所接收的数据包括Zigbee数据时，向所述WiFi模块发送第一报文以请求空口资源使所述WiFi模块停止数据传输，并向所述ZigBee模块发送Zigbee数据使所述Zigbee模块进行ZigBee数据传输；
当所述处理器检测所述Zigbee模块完成ZigBee数据传输时，向所述WiFi模块发送第二报文以恢复所述WiFi模块传输数据；
所述处理器检测到所接收的数据不包括Zigbee数据时，通过所述WiFi模块传输数据。
本发明第二方面提供一种智能网关的控制方法，所述智能网关与路由器连接，所述智能网关包括多个子网关，所述子网关包括处理器、WIFI模块和ZigBee模块，所述处理器分别连接所述WIFI模块和所述ZigBee模块，所述处理器还连接所述路由器，所述WIFI模块连接至少一个所述终端，所述ZigBee模块连接至少一个所述终端；
所述控制方法包括：
所述处理器检测所接收的数据的数据类型；
所述处理器检测到所接收的数据包括Zigbee数据时，向所述WiFi模块发送第一报文以请求空口资源使所述WiFi模块停止数据传输，并向所述ZigBee模块发送Zigbee数据使所述Zigbee模块进行ZigBee数据传输；
当所述处理器检测所述Zigbee模块完成ZigBee数据传输时，向所述WiFi模块发送第二报文以恢复所述WiFi模块传输数据；
所述处理器检测到所接收的数据不包括Zigbee数据时，通过所述WiFi模块传输数据。
本发明第三方面提供一种智能家居系统，所述智能家居系统包括智能路由器、多个终端以及第一方面所述的智能网关。
本发明实施例提供一种智能网关，所述处理器检测到所接收的数据包括Zigbee数据时，向所述WiFi模块发送第一报文以请求空口资源使所述WiFi模块停止数据传输，并向所述ZigBee模块发送Zigbee数据使所述Zigbee模块进行ZigBee数据传输；当所述处理器检测所述Zigbee模块完成ZigBee数据传输时，向所述WiFi模块发送第二报文以恢复所述WiFi模块传输数据；所述处理器检测到所接收的数据不包括Zigbee数据时，通过所述WiFi模块传输数据，实现了WiFi和ZigBee数据分时传输，避免了ZigBee模块和WIFI模块同时使用信道时彼此信号干扰的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种实施例提供的一种智能网关中的子网关的结构示意图；
图2是本发明一种实施例提供的一种智能网关的控制方法的流程图；
图3是本发明一种实施例提供的一种智能网关的控制方法的流程图；
图4是本发明一种实施例提供的另一智能网关的控制方法的流程图；
图5是本发明一种实施例提供的一种智能家居系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例第一方面提供一种智能网关，如图1所示，所述智能网关与路由器连接，所述智能网关包括多个子网关201，所述子网关201包括处理器210、WIFI模块211和ZigBee模块212，所述处理器210分别连接所述WIFI模块211和所述ZigBee模块212，所述处理器210还连接所述路由器，所述WIFI模块211连接至少一个所述终端，所述ZigBee模块212连接至少一个所述终端。
所述处理器210检测到所接收的数据包括Zigbee数据时，向所述WIFI模块211发送第一报文以请求空口资源使所述WIFI模块211停止数据传输，并向所述ZigBee模块212发送Zigbee数据使所述ZigBee模块212进行ZigBee数据传输；
当所述处理器210检测所述ZigBee模块212完成ZigBee数据传输时，向所述WIFI模块211发送第二报文以恢复所述WIFI模块211传输数据；
所述处理器210检测到所接收的数据不包括Zigbee数据时，通过所述WIFI模块211传输数据。
其中，当处理器210检测到需要传输Zigbee数据时，向WIFI模块211发送第一报文以请求空口资源使所述WIFI模块211停止数据传输，所述第一报文可以为CTS报文（清除发送报文），从而使ZigBee模块212单独使用信道进行ZigBee数据传输，避免了WiFi信号的干扰；处理器210可以通过检测ZigBee模块212收到ACK数据报判断ZigBee数据传输完成，当ZigBee数据传输完成后，向所述WIFI模块211发送第二报文使WIFI模块211单独使用信道进行WiFi数据传输，第二报文可以是RTS报文（请求发送报文），避免了ZigBee信号的干扰；而当处理器210检测到所接收的数据不包括Zigbee数据时，WIFI模块211单独使用信道进行WiFi数据传输；从而使WiFi和ZigBee数据分时传输，避免了ZigBee模块212和WIFI模块211同时使用信道时彼此信号干扰的情况。
下面通过具体的实施步骤对本技术方案进行说明，如图2所示：
S001：系统启动；
S002：启动无线报文侦测任务；
S003：开始无线报文侦测；
S004：侦测是否有ZigBee无线报文，是则继续，否则跳转到S008；
S005：发送第一报文请求空口资源，以便于ZigBee数据传输；
S006：检测ZigBee数据是否传输结束，是则继续，否则跳转到S005；
S007：发送第二报文以关闭空口资源占用请求；
S008：WiFi正常通信；
S009：系统是否需要关机，是则继续，否则跳转到S003；
S010：流程结束。
进一步地，所述处理器210检测到所接收的数据包括Zigbee数据时，获取能完成Zigbee数据传输的第一预设时间；
所述处理器210等待所述第一预设时间后检测所述ZigBee模块212是否完成ZigBee数据传输，如果所述ZigBee模块212完成ZigBee数据传输时，向所述WIFI模块211发送第二报文以恢复所述WIFI模块211传输数据。
由于处理器210检测到需要传输Zigbee数据时，都会向WIFI模块211请求空口资源使所述WIFI模块211停止数据传输，相当于使Zigbee数据优先使用信道进行传输；但是当Zigbee数据传输请求过于繁忙或受到外部信号干扰使得无线通讯环境不好时，Zigbee数据多次传输不成功，使用信道的时间过长，这样导致使WiFi数据等待时间过长；所以通过设置第一预设时间作为限制Zigbee模块212使用信道的时间，第一预设时间为预估地能够完成Zigbee数据传输的时间，可以通过处理器210根据当前的网络通信质量通过建立一定的算法或者或建立评价参考模型进行量化，计算出当前能够完成Zigbee数据传输的第一预设时间，从而避免Zigbee模块212占用信道的时间过长。
进一步地，当所述处理器210等待所述第一预设时间后检测所述ZigBee模块212未完成ZigBee数据传输时，所述处理器210根据当前网络通信状况获取能完成Zigbee数据传输的第二预设延迟时间，等待第二预设延迟时间后向所述WIFI模块211发送所述第二报文以恢复所述WIFI模块211传输数据。
当处理器210检测到ZigBee模块212没有在第一预设时间内ZigBee数据传输时，说明在ZigBee数据传输过程中出现了网络故障、数据冲突过多或者无线通讯环境变差导致在第一预设时间内ZigBee数据传输未完成，如果此时恢复WiFi数据传输会降低ZigBee数据传输成功率；为提高ZigBee数据传输成功率，通过设置第二预设延迟时间以再延长一段Zigbee模块使用信道传输数据的时间；第二预设延迟时间为预估地能够完成Zigbee数据传输的时间，可以通过处理器根据当前的网络通信质量通过建立一定的算法或者或建立评价参考模型进行量化，计算出当前能够完成Zigbee数据传输的第二预设延迟时间，从而提高ZigBee数据传输成功率，也避免了Zigbee模块占用信道的时间过长。
进一步地，在恢复所述WIFI模块211传输数据后还包括：
所述处理器210根据当前网络通信状况获取能完成WIFI数据传输的第三预设时间；
所述处理器210等待第三预设时间后重新检测到所接收的数据是否包括Zigbee数据。
第三预设时间为预估地能够完成WIFI数据传输的时间，可以通过处理器210根据当前的网络通信质量通过建立一定的算法或者或建立评价参考模型进行量化，计算出当前能够完成WIFI数据传输的第三预设时间。
当处理器210检测需要传输Zigbee数据时，使ZigBee模块212单独使用信道进行ZigBee数据传输第一预设时间后检测所述ZigBee模块212是否完成ZigBee数据传输，当ZigBee数据传输完成后，再使WIFI模块211单独使用信道进行WiFi数据传输；当数据碰撞等偶然原因导致ZigBee数据在第一预设时间未完成传输时，再继续使ZigBee模块212单独使用信道在第二预设延迟时间进行ZigBee数据传输，再使WIFI模块211单独使用信道进行WiFi数据传输第三预设时间；通过设置第二预设延迟时间将ZigBee数据传输时间适当延长，以提升ZigBee数据传输传输的成功率；之后无论ZigBee数据是否完成传输都使WIFI模块211单独使用信道进行WiFi数据传输，通过设置第二预设延迟时间避免了由于偶然原因导致的数据传输失败导致的ZigBee模块212占用信道时间过长的情况；之后等待WiFi数据传输在第三预设时间传输完成后，处理器210再检测接收的数据是否包括Zigbee数据，如果ZigBee模块在上一个第二预设延迟时间由于数据冲突或网络故障等原因没有完成数据传输，可以在下一个ZigBee数据传输时间尝试再次传输数据；从而通过设置第三预设时间，保证了WiFi数据传输完成，并避免ZigBee模块212由于数据冲突或网络故障等原因频繁占用信道的情况。
具体地，当所述处理器210等待所述第一预设时间后检测所述ZigBee模块212未完成ZigBee数据传输时，所述处理器210还根据以下公式重新计算所述第一预设时间并更新所述第一预设时间T1：
T1=PER1×（1+CGR1）×K1；
其中，PER1为第一传输误包率，CGR1为第一信道拥塞率，K1为第一校正系数。
T1的单位为ms，处理器210根据上述公式计算可完成Zigbee数据传输的第一预设时间T1；PER (Packet Error Rate) 1即第一传输误包率表示当前两个网络节点端口之间无线信道通信质量，以百分比表示；CGR (Congestion Rate) 1即第一信道拥塞率表示当前两个网络节点端口之间带宽使用情况，即占用的带宽除以网络节点端口分配带宽，取值范围在0~1之间；K1即第一校正系数参考范围可为50-800，根据实际的应用场景以及本领域技术人员的经验值而灵活设置，如果对Zigbee通信质量要求较高或实际网络通信质量较差时，可以将K1设置的高一些。
具体地，所述处理器210根据以下公式计算所述第二预设延迟时间T2：
T2=( PER2) *（1+ CGR2）*K2；
其中，PER2为第二传输误包率，CGR2为第二信道拥塞率，K2为第二校正系数。
T2的单位为ms，处理器210根据上述公式计算可完成Zigbee数据传输的第二预设延迟时间T2；PER (Packet Error Rate) 2即第二传输误包率表示当前两个网络节点端口之间无线信道通信质量，以百分比表示；CGR (Congestion Rate)2即第二信道拥塞率表示当前两个网络节点端口之间带宽使用情况，即占用的带宽除以网络节点端口分配带宽，取值范围在0~1之间；K2即第二校正系数参考范围可为50-800，根据实际的应用场景以及本领域技术人员的经验值而灵活设置，如果对Zigbee通信质量要求较高或实际网络通信质量较差时，可以将K2设置的高一些。
具体地，所述处理器210检测PER3；若所述PER3超过门限，所述处理器210根据以下公式重新计算所述第三预设时间并更新所述第三预设时间T3：
T3=( PER3) *（1+ CGR3）*K3；
其中，PER3为第三WiFi数据传输误包率，CGR3为第三信道拥塞率，K3为第三校正系数。
T3的单位为ms，处理器210根据上述公式计算可完成WiFi数据传输的第三预设时间T3；PER (Packet Error Rate)3即第三传输误包率表示当前两个网络节点端口之间无线信道通信质量，以百分比表示；CGR (Congestion Rate) 3即第三信道拥塞率表示当前两个网络节点端口之间带宽使用情况，即占用的带宽除以网络节点端口分配带宽，取值范围在0~1之间；K3即第三校正系数参考范围可为15-75，根据实际的应用场景以及本领域技术人员的经验值而灵活设置，如果实际网络通信质量较差时，可以将K3设置的高一些。当处理器210检测到WiFi数据传输误包率PER3超过误包率门限时，说明当前无线网络环境变差，或其他原因导致太多WiFi数据传输不成功，WiFi数据需要更多的时间进行传输，处理器210根据上述公式重新计算所述第三预设时间并更新所述第三预设时间T3，以便延长WiFi数据传输时间；其中PER3门限可根据实际的应用场景以及本领域技术人员的经验值而灵活设置。
本发明实施例提供一种智能网关，所述处理器检测到所接收的数据包括Zigbee数据时，向所述WiFi模块发送第一报文以请求空口资源使所述WiFi模块停止数据传输，并向所述ZigBee模块发送Zigbee数据使所述Zigbee模块进行ZigBee数据传输；当所述处理器检测所述Zigbee模块完成ZigBee数据传输时，向所述WiFi模块发送第二报文以恢复所述WiFi模块传输数据；所述处理器检测到所接收的数据不包括Zigbee数据时，通过所述WiFi模块传输数据，本发明实施例实现了WiFi和ZigBee数据分时传输，避免了ZigBee模块和WIFI模块同时使用信道时彼此信号干扰的情况。
实施例2
本发明实施例第二方面提供一种智能网关的控制方法，所述智能网关与路由器连接，所述智能网关包括多个子网关201，所述子网关201包括处理器210、WIFI模块211和ZigBee模块212，所述处理器210分别连接所述WIFI模块211和所述ZigBee模块212，所述处理器210还连接所述路由器，所述WIFI模块211连接至少一个所述终端，所述ZigBee模块212连接至少一个所述终端；
如图3所示，所述控制方法包括：
步骤S10. 所述处理器210检测所接收的数据的数据类型；
步骤S11. 所述处理器210检测到所接收的数据包括Zigbee数据时，向所述WIFI模块211发送第一报文以请求空口资源使所述WIFI模块211停止数据传输，并向所述ZigBee模块212发送Zigbee数据使所述ZigBee模块212进行ZigBee数据传输；
步骤S12. 当所述处理器210检测所述ZigBee模块212完成ZigBee数据传输时，向所述WIFI模块211发送第二报文以恢复所述WIFI模块211传输数据；
步骤S13. 所述处理器210检测到所接收的数据不包括Zigbee数据时，通过所述WIFI模块211传输数据。
进一步地，如图4所示，在步骤S10中，所述处理器210检测到所接收的数据包括Zigbee数据时，
步骤S111. 获取能完成Zigbee数据传输的第一预设时间；
步骤S112. 所述处理器210等待所述第一预设时间后检测所述ZigBee模块212是否完成ZigBee数据传输，如果所述ZigBee模块212完成ZigBee数据传输时，向所述WIFI模块211发送第二报文以恢复所述WIFI模块211传输数据。
实施例3
本发明实施例3提供一种智能家居系统，如图5所示，所述智能家居系统包括路由器10、多个终端以及实施例1所述的智能网关20。
所述智能网关20与路由器10连接，所述智能网关20包括多个子网关201、202至20N，所述子网关201连接终端301、302至30N，所述子网关202连接终端311、312至31N，所述子网关20N连接终端321、322至32N。
其中，对于路由器，路由器具有控制功能和路由功能，智能路由器可以根据从网络中接收的控制指令对子网关进行控制，可以控制子网关的开通或者断开，也可以向子网关发送操作指令以控制与子网关连接的终端，例如，可以接收用户通过移动终端发送的对某个终端发送的操作指令，该操作指令不仅是对开关的打开或者关闭，也可以是对终端具体的实现某种功能的操作指令，路由器还可以直接连接终端，对终端进行控制。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种智能网关，所述智能网关与路由器连接，其特征在于，所述智能网关包括多个子网关，所述子网关包括处理器、WIFI模块和ZigBee模块，所述处理器分别连接所述WIFI模块和所述ZigBee模块，所述处理器还连接所述路由器，所述WIFI模块连接至少一个终端，所述ZigBee模块连接至少一个所述终端；
所述处理器检测到所接收的数据包括Zigbee数据时，获取能完成Zigbee数据传输的第一预设时间，并向所述WiFi模块发送第一报文以请求空口资源使所述WiFi模块停止数据传输，并向所述ZigBee模块发送Zigbee数据使所述Zigbee模块进行ZigBee数据传输；
所述处理器等待所述第一预设时间后检测所述Zigbee模块是否完成ZigBee数据传输，如果所述Zigbee模块完成ZigBee数据传输时，向所述WiFi模块发送第二报文以恢复所述WiFi模块传输数据；
当所述处理器等待所述第一预设时间后检测所述Zigbee模块未完成ZigBee数据传输时，所述处理器根据当前网络通信状况获取能完成Zigbee数据传输的第二预设延迟时间，等待第二预设延迟时间后向所述WiFi模块发送所述第二报文以恢复所述WiFi模块传输数据；
所述处理器检测到所接收的数据不包括Zigbee数据时，通过所述WiFi模块传输数据；
当所述处理器等待所述第一预设时间后检测所述Zigbee模块未完成ZigBee数据传输时，所述处理器还根据以下公式重新计算所述第一预设时间并更新所述第一预设时间T1：
T1＝PER1×(1+CGR1)×K1；
其中，PER1为第一传输误包率，CGR1为第一信道拥塞率，K1为第一校正系数；
所述处理器根据以下公式计算所述第二预设延迟时间T2：
T2＝(PER2)*(1+CGR2)*K2；
其中，PER2为第二传输误包率，CGR1为第二信道拥塞率，K2为第二校正系数。
2.如权利要求1所述的智能网关，其特征在于，在恢复所述WiFi模块传输数据后还包括：
所述处理器根据当前网络通信状况获取能完成WIFI数据传输的第三预设时间；
所述处理器等待第三预设时间后重新检测到所接收的数据是否包括Zigbee数据。
3.如权利要求2所述的智能网关，其特征在于，所述处理器检测PER3；若所述PER3超过门限，所述处理器根据以下公式重新计算所述第三预设时间并更新所述第三预设时间T3：
T3＝(PER3)*(1+CGR3)*K3；
其中，PER3为第三WiFi数据传输误包率，CGR3为第三信道拥塞率，K3为第三校正系数。
4.一种智能网关的控制方法，所述智能网关与路由器连接，其特征在于，所述智能网关包括多个子网关，所述子网关包括处理器、WIFI模块和ZigBee模块，所述处理器分别连接所述WIFI模块和所述ZigBee模块，所述处理器还连接所述路由器，所述WIFI模块连接至少一个终端，所述ZigBee模块连接至少一个所述终端；
所述控制方法包括：
所述处理器检测所接收的数据的数据类型；
所述处理器检测到所接收的数据包括Zigbee数据时，获取能完成Zigbee数据传输的第一预设时间，并向所述WiFi模块发送第一报文以请求空口资源使所述WiFi模块停止数据传输，并向所述ZigBee模块发送Zigbee数据使所述Zigbee模块进行ZigBee数据传输；
所述处理器等待所述第一预设时间后检测所述Zigbee模块是否完成ZigBee数据传输，如果所述Zigbee模块完成ZigBee数据传输时，向所述WiFi模块发送第二报文以恢复所述WiFi模块传输数据；
当所述处理器等待所述第一预设时间后检测所述Zigbee模块未完成ZigBee数据传输时，所述处理器根据当前网络通信状况获取能完成Zigbee数据传输的第二预设延迟时间，等待第二预设延迟时间后向所述WiFi模块发送所述第二报文以恢复所述WiFi模块传输数据；
所述处理器检测到所接收的数据不包括Zigbee数据时，通过所述WiFi模块传输数据；
当所述处理器等待所述第一预设时间后检测所述Zigbee模块未完成ZigBee数据传输时，所述处理器还根据以下公式重新计算所述第一预设时间并更新所述第一预设时间T1：
T1＝PER1×(1+CGR1)×K1；
其中，PER1为第一传输误包率，CGR1为第一信道拥塞率，K1为第一校正系数；
所述处理器根据以下公式计算所述第二预设延迟时间T2：
T2＝(PER2)*(1+CGR2)*K2；
其中，PER2为第二传输误包率，CGR1为第二信道拥塞率，K2为第二校正系数。
5.一种智能家居系统，其特征在于，所述智能家居系统包括路由器、多个终端以及权利要求1至3任意一项所述的智能网关。
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- 2018-08-08 CN CN201810898393.0A patent/CN109151900B/zh active Active
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