CN110113819B - 一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法 - Google Patents

一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法，利用Wifi信号的组成进行改进设计，充分利用其中数据载波的数量，以多个数据载波模拟ZigBee信号，实现同时向多个ZigBee节点发送数据，并在实际应用中，充分考虑数据信号发送的稳定性，具体仅设计单个WiFi信号实现向两个ZigBee节点发送数据，保证实际稳定性，同时针对单个WiFi信号所应用的两个ZigBee节点，进一步限定其分别工作于17信道、19信道，由此对各ZigBee节点划分分别工作于17信道、19信道，可以避免所有ZigBee节点工作于一个信道引起数据冲突,进而保证众多ZigBee节点工作的稳定性，如此，综合提高了WiFi与ZigBee之间的通信效率。

Description

一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法
技术领域
本发明涉及一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法，属于WiFi向ZigBee通信技术领域。
背景技术
目前WiFi节点可以向ZigBee节点直接传输数据，但是目前对此的应用，仅仅停留在WiFi节点向单个ZigBee节点传输数据，并且当WiFi节点向一个ZigBee节点传输数据时，在传输过程中，WiFi只利用了信号的一部分，因此，现有技术这方面，WiFi向ZigBee传输数据的效率不高，没有充分利用WiFi的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法，利用Wifi信号的组成进行改进设计，能够实现同时向多个ZigBee节点发送数据，提高WiFi与ZigBee之间的通信效率。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法，用于WiFi节点同时对其通信半径内的多个ZigBee节点发送数据，实现并行传输，包含如下步骤：
步骤A.针对WiFi信号中由4个引导副载波所划分的5个区域，除中间区域外，任意选择a个区域，作为各个待编辑区域，然后进入步骤B，其中，a∈[1,4]；
步骤B.定义各个待编辑区域分别对应一个目标ZigBee节点，且各待编辑区域所对应的目标ZigBee节点彼此不相同，然后进入步骤C；
步骤C.分别针对各个待编辑区域，采用区域中连续的11个数据载波模拟1个ZigBee信号，并向其中加载发往该待编辑区域所对应目标ZigBee节点的目标数据，构成ZigBee模拟发送信号，然后进入步骤D；
步骤D.WiFi节点发送WiFi信号，即通过WiFi信号中所包含的各个ZigBee模拟发送信号，实现同时向各个ZigBee模拟发送信号分别所对应的目标ZigBee节点发送对应目标数据。
作为本发明的一种优选技术方案：所述a＝2，即步骤A中，针对WiFi信号中由4个引导副载波所划分的5个区域，除中间区域外，任意选择2个区域，作为各个待编辑区域。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤A中，针对WiFi信号中由4个引导副载波所划分的5个区域，除中间区域外，由任意方向选择第2区域、第4区域，分别作为各个待编辑区域。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤C中，以WiFi信号中心频率位置分别向两侧偏移5MHz的位置，作为两个目标参照位置，即在以第2区域、第4区域所构成的两个待编辑区域中，分别以目标参照位置为ZigBee信号的中心频率位置，采用区域中连续的11个数据载波模拟1个ZigBee信号，并向其中加载发往该待编辑区域所对应目标ZigBee节点的目标数据，构成ZigBee模拟发送信号，即获得两个ZigBee模拟发送信号；
则所述步骤D中，根据所获两个ZigBee模拟发送信号频率位置分别与工作在17信道、19信道的ZigBee信号相重合的分析认知，WiFi节点发送WiFi信号，即通过WiFi信号中所包含的两个ZigBee模拟发送信号，实现同时向对应工作于17信道、19信道的两个ZigBee节点发送对应目标数据。
作为本发明的一种优选技术方案：针对WiFi节点所对应通信半径内的所有ZigBee节点，将其划分两组，两组ZigBee节点分别工作于17信道、19信道。
作为本发明的一种优选技术方案：分别针对各个时隙划分为前半时隙和后半时隙，针对WiFi节点、以及其通信半径内多个ZigBee节点，各时隙中的前半时隙用于WiFi节点向各ZigBee节点发送数据，各ZigBee节点处于数据接收状态，各时隙中的后半时隙用于各ZigBee节点之间的数据交互。
本发明所述一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明所设计基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法，利用Wifi信号的组成进行改进设计，充分利用其中数据载波的数量，以多个数据载波模拟ZigBee信号，实现同时向多个ZigBee节点发送数据，并在实际应用中，充分考虑数据信号发送的稳定性，具体仅设计单个WiFi信号实现向两个ZigBee节点发送数据，保证实际稳定性，同时针对单个WiFi信号所应用的两个ZigBee节点，进一步限定其分别工作于17信道、19信道，由此对各ZigBee节点划分分别工作于17信道、19信道，可以避免所有ZigBee节点工作于一个信道引起数据冲突,进而保证众多ZigBee节点工作的稳定性，如此，综合提高了WiFi与ZigBee之间的通信效率。
附图说明
图1是Wifi信号带宽示意图；
图2是ZigBee信号带宽示意图；
图3是本发明设计中Wifi信号与ZigBee信号之间的重合位置示意图；
图4是本发明设计中WiFi节点向ZigBee节点并行发送数据示意图；
图5是WiFi节点并行数据发送与ZigBee节点间通信的时隙示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，每一个WiFi信号占据22MHz带宽，以及如图2所示，每一个ZigBee信号占据2MHz带宽，如此即一个WiFi信号可以覆盖多个ZigBee信号。
如图3所示，WiFi信号中有4个引导副载波，将WiFi信号分割成5个部分，其中，中间部分有12个无效副载波，是不能使用区域，另外还有4个区域。这4个区域理论上可以向4个ZigBee进行数据传输，具体来讲，WiFi信号占据22MHz带宽，总共包含了64个载波，其中数据载波是48个，引导副载波4个和无效载波12个，要完成模拟ZigBee信号需要11个有效数据载波。所以从理论上，一个WiFi信号可以模拟4个ZigBee信号。
所以本发明设计了一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法，用于WiFi节点同时对其通信半径内的多个ZigBee节点发送数据，实现并行传输，包含如下步骤：
步骤A.针对WiFi信号中由4个引导副载波所划分的5个区域，除中间区域外，任意选择a个区域，作为各个待编辑区域，然后进入步骤B，其中，a∈[1,4]。
步骤B.定义各个待编辑区域分别对应一个目标ZigBee节点，且各待编辑区域所对应的目标ZigBee节点彼此不相同，然后进入步骤C。
步骤C.分别针对各个待编辑区域，采用区域中连续的11个数据载波模拟1个ZigBee信号，并向其中加载发往该待编辑区域所对应目标ZigBee节点的目标数据，构成ZigBee模拟发送信号，然后进入步骤D。
步骤D.WiFi节点发送WiFi信号，即通过WiFi信号中所包含的各个ZigBee模拟发送信号，实现同时向各个ZigBee模拟发送信号分别所对应的目标ZigBee节点发送对应目标数据。
基于上述设计方案，应用中即可实现单个WiFi信号同时最多模拟四个ZigBee信号，进而同时最多向四个ZigBee节点发送数据，实现数据并行传输。
但是在实际应用中，为了保证WiFi节点向多个ZigBee节点并行发送数据的稳定性，我们设计仅向两个ZigBee节点并行发送数据，即所述a＝2，即步骤A中，针对WiFi信号中由4个引导副载波所划分的5个区域，除中间区域外，任意选择2个区域，作为各个待编辑区域，具体实际应用中，针对WiFi信号中由4个引导副载波所划分的5个区域，除中间区域外，由任意方向选择第2区域、第4区域，分别作为各个待编辑区域。
并且通过分析发现，WiFi信号与ZigBee的17和19信道重合，所以当有两个ZigBee节点分别位于17信道和19信道时，WiFi节点是可以同时向这2个ZigBee节点进行数据并行发送。
对此，进一步作如下设计，针对WiFi节点所对应通信半径内的所有ZigBee节点，将其划分两组，两组ZigBee节点分别工作于17信道、19信道，基于此，上述步骤C中，如图3所示，以WiFi信号中心频率位置分别向两侧偏移5MHz的位置，作为两个目标参照位置，即在以第2区域、第4区域所构成的两个待编辑区域中，分别以目标参照位置为ZigBee信号的中心频率位置，采用区域中连续的11个数据载波模拟1个ZigBee信号，并向其中加载发往该待编辑区域所对应目标ZigBee节点的目标数据，构成ZigBee模拟发送信号，即获得两个ZigBee模拟发送信号。
则所述步骤D中，根据所获两个ZigBee模拟发送信号频率位置分别与工作在17信道、19信道的ZigBee信号相重合的分析认知，WiFi节点发送WiFi信号，即通过WiFi信号中所包含的两个ZigBee模拟发送信号，实现同时向对应工作于17信道、19信道的两个ZigBee节点发送对应目标数据，如图4所示。
基于上述设计在实现WiFi节点同时向两个ZigBee节点进行并行数据发送基础上，对于WiFi节点与ZigBee节点之间的通信过程，作为本发明的一种优选技术方案：如图5所示，分别针对各个时隙划分为前半时隙和后半时隙，针对WiFi节点、以及其通信半径内多个ZigBee节点，各时隙中的前半时隙用于WiFi节点向各ZigBee节点发送数据，各ZigBee节点处于数据接收状态，各时隙中的后半时隙用于各ZigBee节点之间的数据交互，如此够有效避开了WiFi信号对ZigBee节点间通信的干扰问题。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法，用于WiFi节点同时对其通信半径内的多个ZigBee节点发送数据，实现并行传输，其特征在于，包含如下步骤：
步骤A.针对WiFi信号中由4个引导副载波所划分的5个区域，除中间区域外，任意选择a个区域，作为各个待编辑区域，然后进入步骤B，其中，a∈[1,4]；
步骤B.定义各个待编辑区域分别对应一个目标ZigBee节点，且各待编辑区域所对应的目标ZigBee节点彼此不相同，然后进入步骤C；
步骤C.分别针对各个待编辑区域，采用区域中连续的11个数据载波模拟1个ZigBee信号，并向其中加载发往该待编辑区域所对应目标ZigBee节点的目标数据，构成ZigBee模拟发送信号，然后进入步骤D；
步骤D.WiFi节点发送WiFi信号，即通过WiFi信号中所包含的各个ZigBee模拟发送信号，实现同时向各个ZigBee模拟发送信号分别所对应的目标ZigBee节点发送对应目标数据。
2.根据权利要求1所述一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法，其特征在于：所述a＝2，即步骤A中，针对WiFi信号中由4个引导副载波所划分的5个区域，除中间区域外，任意选择2个区域，作为各个待编辑区域。
3.根据权利要求2所述一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法，其特征在于：所述步骤A中，针对WiFi信号中由4个引导副载波所划分的5个区域，除中间区域外，由任意方向选择第2区域、第4区域，分别作为各个待编辑区域。
4.根据权利要求3所述一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法，其特征在于：所述步骤C中，以WiFi信号中心频率位置分别向两侧偏移5MHz的位置，作为两个目标参照位置，即在以第2区域、第4区域所构成的两个待编辑区域中，分别以目标参照位置为ZigBee信号的中心频率位置，采用区域中连续的11个数据载波模拟1个ZigBee信号，并向其中加载发往该待编辑区域所对应目标ZigBee节点的目标数据，构成ZigBee模拟发送信号，即获得两个ZigBee模拟发送信号；
则所述步骤D中，根据所获两个ZigBee模拟发送信号频率位置分别与工作在17信道、19信道的ZigBee信号相重合的分析认知，WiFi节点发送WiFi信号，即通过WiFi信号中所包含的两个ZigBee模拟发送信号，实现同时向对应工作于17信道、19信道的两个ZigBee节点发送对应目标数据。
5.根据权利要求4所述一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法，其特征在于：针对WiFi节点所对应通信半径内的所有ZigBee节点，将其划分两组，两组ZigBee节点分别工作于17信道、19信道。
6.根据权利要求1所述一种基于Wifi通信的ZigBee节点并行传输方法，其特征在于：分别针对各个时隙划分为前半时隙和后半时隙，针对WiFi节点、以及其通信半径内多个ZigBee节点，各时隙中的前半时隙用于WiFi节点向各ZigBee节点发送数据，各ZigBee节点处于数据接收状态，各时隙中的后半时隙用于各ZigBee节点之间的数据交互。
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