基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法
技术领域
本发明涉及电子标签抗干扰领域,特别涉及一种基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法。
背景技术
在电子标签的实际部署应用中,往往会出现以下几种典型情况,给电子标签的ZigBee无线组网带来不小的麻烦、甚至会造成ZigBee无线网络崩溃,给电子标签正常使用带来不同程度的影响。
场景1:与诸多2.4GHz频段的WiFi热点共处。
由于两者处于同频段,且市面上的WiFi热点为了提高WiFi通信速率满足更好的应用效果、往往会采用多载波多信道技术(即每个WiFi热点会占用更多的频率资源),传统的电子标签ZigBee无线组网频率是事先规划好、固定不变的,轻者会降低电子标签与物联网关的通信效率,重者则造成电子标签ZigBee无线组网失败,与物联网关不能进行通信。
场景2:电子标签大规模集中部署。
这种场景常见于智能商超,由于在同一物理环境中密集地部署了成千上万的电子标签,往往需要若干个物联网关才能胜任如此数量电子标签的接入与组网应用,一般的物联网关与电子标签产品都是通过事先规划好不同物联网关的物理位置、所接入或管理的电子标签及其ZigBee无线组网频率(预先匹配组网固定频率),但此举给电子标签应用部署带来额外工作量,同时也给对电子标签用户提出了更高的专业要求、ZigBee无线信道该如何规划、跟物理位置及距离该如何关联等等专业问题都需要解决,用户使用体验极差。
更有甚者,由于ZigBee无线组网频率是固定的,在使用过程中,若出现该频率上的任何信号干扰,都会对电子标签ZigBee无线组网带来影响。就拿智能商超来说,每天都有那么多人进出、携带具有WiFi功能的手机也是常见之事,若哪个人拿出手机检视一下自己的手机是否能够使用商超的WiFi热点,这样的WiFi扫描就可以给本已规划好的电子标签ZigBee无线网络造成不同程度的信号拥塞,进而降低电子标签ZigBee无线组网效能,甚至造成整个ZigBee无线网络的震荡、乃至崩溃。
场景3:需要信号屏蔽的应用场所。
某些应用场所,出于特定的需要,往往在应用现场部署无线信号干扰器(如:xx智能会议室,就部署有若干个包含2.4GHz频段的信号干扰器),这种场景跟场景1类似,甚至会比场景1给电子标签ZigBee无线组网带来的影响更大,导致电子标签ZigBee无线组网失败。
由此可见,在很多的典型应用情况下,传统的预先匹配组网、固定组网频率的电子标签ZigBee无线组网机制或方法是具有不小麻烦的,若不对电子标签的ZigBee无线组网采取一些能够自动、动态调整ZigBee无线组网频率的措施,对于产品的推广应用是影响巨大、甚至是很难行得通的。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种在各种复杂的电磁环境中,均能自动地保证电子标签跟智能物联网关之间的ZigBee无线组网与通信有序、稳定、可靠,具有较强的抗干扰与抗欺骗性的基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法,包括智能物联网关自动抗干扰流程,所述智能物联网关自动抗干扰流程包括如下步骤:
A)提取当前自用ZigBee无线网络ID、信道及信号质量;
B)进行ZigBee无线网络扫描,获得在用ZigBee无线网络ID列表及其信道列表;
C)判断所述当前自用ZigBee无线网络ID是否在所述在用ZigBee无线网络ID列表中,如是,执行步骤D);否则,执行步骤E);
D)从0~65535中选择一个非在用ZigBee无线网络ID,作为自动抗干扰的ZigBee无线网络ID,执行步骤F);
E)将所述当前自用ZigBee无线网络ID作为自动抗干扰的ZigBee无线网络ID,执行步骤F);
F)判断当前自用ZigBee无线网络信道的质量是否低于质量门限阈值,如是,执行步骤H);否则,执行步骤G);
G)将所述当前自用ZigBee无线网络信道作为自动抗干扰的ZigBee无线网络信道,执行步骤O);
H)进行ZigBee无线能量扫描;
I)获得当前ZigBee无线信道的质量列表;
J)从所述当前ZigBee无线信道的质量列表中取质量最优信道;
K)判断所述质量最优信道是否在在用ZigBee无线网络信道列表中,如是,执行步骤L);否则,执行步骤M);
L)从所述当前ZigBee无线信道的质量列表移除所述质量最优信道,执行步骤N);
M)将所述质量最优信道作为自动抗干扰的ZigBee无线网络信道,执行步骤O);
N)判断所述当前ZigBee无线信道的质量列表是否为空,如是,执行步骤P);否则,返回步骤J);
O)停止当前自用ZigBee无线网络,并以新的ZigBee无线网络ID及信道启动ZigBee无线网络,执行步骤P);
P)结束本次智能物联网关自动抗干扰流程。
在本发明所述的基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法中,智能物联网关进入自动抗干扰的触发条件通过ZigBee无线网络的业务通信、网络维护、ZigBee无线网络扫描或ZigBee无线能量扫描来获得。
在本发明所述的基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法中,所述智能物联网关进入自动抗干扰的触发条件包括:ZigBee无线网络ID已经不可用;ZigBee无线信道质量已经不能满足一定的通信质量要求。
在本发明所述的基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法中,还包括电子标签自动抗干扰流程,所述电子标签自动抗干扰流程包括如下步骤:
A′)提取当前入网状态及参数;所述参数包括ZigBee无线网络ID和信道;
B′)判断当前入网状态是否为已入网,如是,执行步骤J′);否则,执行步骤C′);
C′)进行ZigBee无线网络扫描,获得在用ZigBee无线网络ID及其信道列表;
D′)从在用ZigBee无线网络ID及信道列表中取质量最优信道,进行ZigBee无线网络入网请求;
E′)判断是否收到允许入网信令,如是,执行步骤F′);否则,执行步骤I′);
F′)从允许所述入网信令中提取智能物联网关识别码,执行步骤G′);
G′)判断所述识别码是否有效,如是,执行步骤H′);否则,执行步骤I′);
H′)保存入网状态及参数,执行步骤K′);
I′)从所述在用ZigBee无线网络ID及信道列表移除质量最优信道,执行步骤J′);
J′)判断当前ZigBee无线信道的质量列表是否为空,如是,执行步骤T′);否则,返回步骤D′);
K′)提取每次唤醒的ZigBee无线通信尝试次数及ZigBee无线通信失败的唤醒次数;
L′)利用所述ZigBee无线网络ID及信道进行业务通信握手;
M′)判断业务通信握手是否成功,如是,执行步骤N′);否则,执行步骤O′);
N′)将每次唤醒的ZigBee无线通信尝试次数及ZigBee无线通信失败的唤醒次数清零并保存,执行步骤T′);
O′)每次唤醒的ZigBee无线通信尝试次数加1;
P′)判断所述尝试次数是否达到尝试次数阈值,如是,执行步骤Q′);否则,返回步骤L′);
Q′)每次唤醒的ZigBee无线通信尝试次数清零,ZigBee无线通信失败的唤醒次数加1并保存;
R′)判断唤醒次数是否达到唤醒次数阈值,如是,执行步骤S′);否则,执行步骤T′);
S′)ZigBee无线通信失败的唤醒次数清零,入网状态改为未入网,并保存,执行步骤T′);
T′)结束本次电子标签自动抗干扰流程。
在本发明所述的基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法中,所述电子标签进入自动抗干扰的触发条件通过ZigBee无线网络的业务通信或ZigBee无线网络扫描来获得。
在本发明所述的基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法中,所述所述电子标签进入自动抗干扰的触发条件包括:尚未与智能物联网关完成ZigBee无线组网;ZigBee无线通信失败尝试次数达到一定的数量。
实施本发明的基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法,具有以下有益效果:由于包含了智能物联网关自动抗干扰流程,智能物联网关自动抗干扰所要达到的目标是:在不影响大多数已入网电子标签、ZigBee无线信道能够满足一定的通信质量要求,且所使用的ZigBee无线网络ID可用的情况下,可自动、动态地启用或维护一个综合组网性能最优的ZigBee无线网络,以保证电子标签可靠、稳定地接入或组网通信,本发明在各种复杂的电磁环境中,均能自动地保证电子标签跟智能物联网关之间的ZigBee无线组网与通信有序、稳定、可靠,具有较强的抗干扰与抗欺骗性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法一个实施例中智能物联网关自动抗干扰状态流转示意图;
图2为所述实施例中智能物联网关自动抗干扰流程的流程图;
图3为所述实施例中电子标签自动抗干扰状态流转示意图;
图4为所述实施例中电子标签自动抗干扰流程的流程图。
具体实施方式
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做出创造性劳动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。
在本发明基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法实施例中,电子标签是指自研发的2.9寸屏、7.5寸屏等型号电子标签设备,而不是泛指市面上的ZigBee电子标签。该基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法包括智能物联网关自动抗干扰流程,图1为本实施例中智能物联网关自动抗干扰状态流转示意图。
智能物联网关进入自动抗干扰的触发条件可以通过ZigBee无线网络的业务通信、网络维护、ZigBee无线网络扫描或ZigBee无线能量扫描来获得,并考虑一些必要相关参量(如:上次启用的ZigBee无线网络ID与信道,以及已入网的电子标签列表等)的断电保存与综合利用。
智能物联网关进入自动抗干扰的触发条件包括以下几种情况:ZigBee无线网络ID已经不可用(被别的ZigBee无线网络正在使用);ZigBee无线信道质量已经不能一定的通信质量要求(该质量门限阈值根据所要完成的通信业务量及种类、经过大量的实验调试与测试而综合确定)。
本实施例中,智能物联网关自动抗干扰流程的流程图如图2所示。图2中,该智能物联网关自动抗干扰流程包括如下步骤:
步骤S01提取当前自用ZigBee无线网络ID、信道及信号质量:本步骤中,提取当前自用ZigBee无线网络ID、信道及信号质量。
步骤S02进行ZigBee无线网络扫描,获得在用ZigBee无线网络ID列表及其信道列表:本步骤中,进行ZigBee无线网络扫描,并获得在用ZigBee无线网络ID列表及其信道列表。
步骤S03判断当前自用ZigBee无线网络ID是否在在用ZigBee无线网络ID列表中:本步骤中,判断当前自用ZigBee无线网络ID是否在在用ZigBee无线网络ID列表中,如果判断的结果为是,则执行步骤S04;否则,执行步骤S05。
步骤S04从0~65535中选择一个非在用ZigBee无线网络ID,作为自动抗干扰的ZigBee无线网络ID:如果上述步骤S03的判断结果为是,则执行本步骤。本步骤中,从0~65535中选择一个非在用ZigBee无线网络ID,将该非在用ZigBee无线网络ID作为自动抗干扰的ZigBee无线网络ID。执行完本步骤,执行步骤S06。
步骤S05将当前自用ZigBee无线网络ID作为自动抗干扰的ZigBee无线网络ID:如果上述步骤S03的判断结果为否,则执行本步骤。本步骤中,将当前自用ZigBee无线网络ID作为自动抗干扰的ZigBee无线网络ID。执行完本步骤,执行步骤S06。
步骤S06判断当前自用ZigBee无线网络信道的质量是否低于质量门限阈值:本步骤中,判断当前自用ZigBee无线网络信道的质量是否低于质量门限阈值,如果判断的结果为是,则执行步骤S08;否则,执行步骤S07。
步骤S07将当前自用ZigBee无线网络信道作为自动抗干扰的ZigBee无线网络信道:如果上述步骤S06的判断结果为否,则执行本步骤。本步骤中,将当前自用ZigBee无线网络信道作为自动抗干扰的ZigBee无线网络信道。执行完本步骤,执行步骤S11。
步骤S08进行ZigBee无线能量扫描:如果上述步骤S06的判断结果为是,则执行本步骤。本步骤中,进行ZigBee无线能量扫描。执行完本步骤,执行步骤S09。
步骤S09获得当前ZigBee无线信道的质量列表:本步骤中,获得当前ZigBee无线信道的质量列表。执行完本步骤,执行步骤S10。
步骤S10从当前ZigBee无线信道的质量列表中取质量最优信道:本步骤中,从当前ZigBee无线信道的质量列表中取质量最优信道。
步骤S11判断质量最优信道是否在在用ZigBee无线网络信道列表中:本步骤中,判断质量最优信道是否在在用ZigBee无线网络信道列表中,如果判断的结果为是,则执行步骤S12;否则,执行步骤S13。
步骤S12从当前ZigBee无线信道的质量列表移除质量最优信道:如果上述步骤S11的判断结果为是,则执行本步骤。本步骤中,从当前ZigBee无线信道的质量列表移除质量最优信道。执行完本步骤,执行步骤S14。
步骤S13将质量最优信道作为自动抗干扰的ZigBee无线网络信道:如果上述步骤S12的判断结果为否,则执行本步骤。本步骤中,将质量最优信道作为自动抗干扰的ZigBee无线网络信道。执行完本步骤,执行步骤S15。
步骤S14判断当前ZigBee无线信道的质量列表是否为空:本步骤中,判断当前ZigBee无线信道的质量列表是否为空,如果判断的结果为是,则执行步骤S16;否则,返回步骤S10。
步骤S15停止当前自用ZigBee无线网络,并以新的ZigBee无线网络ID及信道启动ZigBee无线网络:本步骤中,停止当前自用ZigBee无线网络,并以新的ZigBee无线网络ID及信道启动ZigBee无线网络。执行完本步骤,执行步骤S16。
步骤S16结束本次智能物联网关自动抗干扰流程:本步骤中,结束本次智能物联网关自动抗干扰流程。本发明在各种复杂的电磁环境中,均能自动地保证电子标签跟智能物联网关之间的ZigBee无线组网与通信有序、稳定、可靠,具有较强的抗干扰与抗欺骗性。
该基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法还包括电子标签自动抗干扰流程。图3为本实施例中电子标签自动抗干扰状态流转示意图。电子标签自动抗干扰所要达到的目标是:在ZigBee无线信道能够满足一定的通信质量要求时尽量减少切换ZigBee无线网络频率的原则下,当与智能物联网关无法组网或通信时,可自动、动态地切换到一个综合组网性能最优的ZigBee无线网络,并可识别常见的WiFi干扰或非法的ZigBee无线信号、具备较强自动抗干扰能力的同时也具备较强抗欺骗性,以保证本电子标签可靠、稳定地接入或组网通信。
电子标签进入自动抗干扰的触发条件可以通过ZigBee无线网络的业务通信或ZigBee无线网络扫描来获得,并考虑一些必要相关参量(如:上次启用的ZigBee无线网络ID与信道,以及每次唤醒的ZigBee无线通信尝试次数、ZigBee无线通信失败的唤醒次数、智能物联网关识别码等)的断电保存与综合利用。
电子标签进入自动抗干扰的触发条件主要包括以下几种情况:尚未与智能物联网关完成ZigBee无线组网;ZigBee无线通信失败尝试次数达到一定的数量(该数量门限阈值是根据大量的实验调试与测试,经过不断的微调、合理逼近,并充分利用MAC层和物理层的有关信令与机制,如:ACK握手,最终才确定的最优统计值。该阈值分为两个值进行表述与利用:每次唤醒的ZigBee无线通信尝试次数阈值、ZigBee无线通信失败的唤醒次数阈值)。
从使用过程来看,电子标签自动抗干扰实现分为上电启动和正常唤醒运行两种阶段,两种阶段的实现流程大致相同。
图4为本实施例中电子标签自动抗干扰流程的流程图。图4中,该电子标签自动抗干扰流程包括如下步骤:
步骤S01′提取当前入网状态及参数:本步骤中,提取当前入网状态及参数。该参数包括ZigBee无线网络ID和信道。
步骤S02′判断当前入网状态是否为已入网:本步骤中,判断当前入网状态是否为已入网,如果判断的结果为是,则执行步骤S11′;否则,执行步骤S03′。
步骤S03′进行ZigBee无线网络扫描,获得在用ZigBee无线网络ID及其信道列表:如果上述步骤S02′的判断结果为否,则执行本步骤。本步骤中,进行ZigBee无线网络扫描,获得在用ZigBee无线网络ID及其信道列表。执行完本步骤,执行步骤S04′。
步骤S04′从在用ZigBee无线网络ID及信道列表中取质量最优信道,进行ZigBee无线网络入网请求:本步骤中,从在用ZigBee无线网络ID及信道列表中取质量最优信道,进行ZigBee无线网络入网请求。执行完本步骤,执行步骤S05′。
步骤S05′判断是否收到允许入网信令:本步骤中,判断是否收到允许入网信令,如果判断的结果为是,则执行步骤S06′;否则,执行步骤S09′。
步骤S06′从允许入网信令中提取智能物联网关识别码:本步骤中,从允许入网信令中提取智能物联网关识别码。执行完本步骤,执行步骤S07′。
步骤S07′判断识别码是否有效:本步骤中,判断识别码是否有效,如果判断的结果为是,则执行步骤S08′;否则,执行步骤S09′。
步骤S08′保存入网状态及参数:如果上述步骤S07′的判断结果为是,则执行本步骤。本步骤中,保存入网状态及参数(ZigBee无线网络ID和信道)。执行完本步骤,执行步骤S11′。
步骤S09′从在用ZigBee无线网络ID及信道列表移除质量最优信道:本步骤中,从在用ZigBee无线网络ID及信道列表移除质量最优信道。执行完本步骤,执行步骤S10′。
步骤S10′判断当前ZigBee无线信道的质量列表是否为空:本步骤中,判断当前ZigBee无线信道的质量列表是否为空,如果判断的结果为是,则执行步骤S11′;否则,返回步骤S04′。
步骤S11′提取每次唤醒的ZigBee无线通信尝试次数及ZigBee无线通信失败的唤醒次数:本步骤中,取每次唤醒的ZigBee无线通信尝试次数及ZigBee无线通信失败的唤醒次数。执行完本步骤,执行步骤S12′。
步骤S12′利用ZigBee无线网络ID及信道进行业务通信握手:本步骤中,利用ZigBee无线网络ID及信道进行业务通信握手。
步骤S13′判断业务通信握手是否成功:本步骤中,判断业务通信握手是否成功,如果判断的结果为是,则执行步骤S14′;否则,执行步骤S15′。
步骤S14′将每次唤醒的ZigBee无线通信尝试次数及ZigBee无线通信失败的唤醒次数清零并保存:本步骤中,将每次唤醒的ZigBee无线通信尝试次数及ZigBee无线通信失败的唤醒次数清零并保存。执行完本步骤,执行步骤S20′。
步骤S15′每次唤醒的ZigBee无线通信尝试次数加1:如果上述步骤S13′的判断结果为否,则执行本步骤。本步骤中,每次唤醒的ZigBee无线通信尝试次数加1。执行完本步骤,执行步骤S16′。
步骤S16′判断尝试次数是否达到尝试次数阈值:本步骤中,判断尝试次数是否达到尝试次数阈值,如果判断的结果为是,则执行步骤S17′;否则,返回步骤S12′。
步骤S17′每次唤醒的ZigBee无线通信尝试次数清零,ZigBee无线通信失败的唤醒次数加1并保存:如果上述步骤S16′的判断结果为是,则执行本步骤。本步骤中,每次唤醒的ZigBee无线通信尝试次数清零,ZigBee无线通信失败的唤醒次数加1并保存。执行完本步骤,执行步骤S18′。
步骤S18′判断唤醒次数是否达到唤醒次数阈值:本步骤中,判断唤醒次数是否达到唤醒次数阈值,如果判断的结果为是,则执行步骤S19′;否则,执行步骤S20′。
步骤S19′ZigBee无线通信失败的唤醒次数清零,入网状态改为未入网,并保存:如果上述步骤S18′的判断结果为是,则执行本步骤。本步骤中,ZigBee无线通信失败的唤醒次数清零,入网状态改为未入网,并保存。执行完本步骤,执行步骤S20′。
步骤S20′结束本次电子标签自动抗干扰流程:本步骤中,结束本次电子标签自动抗干扰流程。
该基于智能物联网关的电子标签自动抗干扰方法的设计原则,就是为了自动、有序地使用ZigBee无线网络,动态地搜索、寻找信号最优且可用的ZigBee无线网络与信道进行ZigBee无线组网。使得用户使用最简化、极大地提升用户使用体验,并能有效地保证在各种应用场景中动态地启用、维护ZigBee无线网络的可靠性与稳定性,无需用户进行任何干预。
经过广州市某个区政府智能会议室的应用实践证明,本机制的实施是可行、有效、可靠的。从不同的物理载体来看,分为智能物联网关、电子标签两个不同物理载体的配合实现。
总之,本发明在各种复杂的电磁环境中,均能自动地保证电子标签跟智能物联网关之间的ZigBee无线组网与通信有序、稳定、可靠,具有较强的抗干扰与抗欺骗性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。