CN113747544A - 一种用于无线通信网络的分布式定向入网方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，具体地说，涉及一种用于无线通信网络的分布式定向入网方法和设备。其包括协调器、入网感测设备和网络无线通信终端。本发明中增加入网感测设备，通过入网感测设备主动探测无线网络终端并采集信息，然后协调器根据入网感测设备上报的信息，按需主动发起入网进程，在全信道的特定时隙发送针对被感测设备扫描到的终端的入网数据帧，因此网络终端只需要工作在超低功耗的短距离无线广播状态，以固定周期监听任一信道，从而在大容量、高实时且需要通信终端极低功耗的无线网络场景中，实现快速和按需入网。

Description

一种用于无线通信网络的分布式定向入网方法和设备
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体地说，涉及一种用于无线通信网络的分布式定向入网方法和设备。
背景技术
从拓扑结构上，无线通信网络可划分为星型网和网状网。星型网中，无线通信网络中的设备之间要实现相互通信，往往要先进行组网操作，已有的组网机制依赖终端主动扫描网络资源并发出入网请求动作，并形成了较为成熟的通信协议和标准，例如IEEE802.11协议中的wifi网络，以及GSM、CDMA为代表的各类移动通信网等。
然而，这些协议适用于家庭场景或普通消费类电子产品，加之网络协议的普适性考虑，对通信终端的功耗和入网动作耗时不敏感，网络终端进行网络资源扫描时需要使用较大的射频功率，以探测足够距离内的网络主机或协调器。
由于能量效率对于节约使用成本已经变得至关重要，网络终端的功耗也进一步被重视，目前，降低终端入网功耗的手段都是单方面优化终端的时序等设计，如专利CN102857998B就给出了一种终端设备入网搜索时间间隔的自适应设置方法。
近年来，在特定环境或场所组建的专用无线网越来越多，这类网络往往有更多性能需求，比如需要支持大网络容量，同时要求终端能快速入网且保持其极低功耗。针对这类场景，现有无线网络协议无法满足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于无线通信网络的分布式定向入网方法和设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明目的之一在于，提供了一种用于无线通信网络的分布式定向入网方法，包括如下方法步骤：
部署分布式入网感测设备，入网感测设备持续进行信号扫描；
扫描到通信终端的信息后，将通信终端的入网数据帧上报至协调器；
协调器查询通信终端的入网状态和通信需求，同时进行全信道广播；
无线通信终端收到协调器的广播信号后，改变自身状态并按分配的资源进行网络通信。
作为本技术方案的进一步改进，所述全信道广播通过强功率模组进行广播，并在广播前查询入网地址表，给通信终端分配信道资源。
作为本技术方案的进一步改进，所述全信道广播通过入网感测设备进行广播，并在广播前将入网指令发送给入网感测设备。
作为本技术方案的进一步改进，所述数据帧包括帧头、MAC地址、入网状态、工作信道和帧尾，其中上报至协调器的是MAC地址。
本发明目的之二在于，提供了一种使用如上述中任意一项用于无线通信网络的分布式定向入网方法的设备，包括如下方法步骤：
部署分布式入网感测设备，入网感测设备持续进行信号扫描；
扫描到通信终端的信息后，将通信终端的入网数据帧上报至协调器；
协调器查询通信终端的入网状态和通信需求，同时进行全信道广播；
无线通信终端收到协调器的广播信号后，改变自身状态并按分配的资源进行网络通信。
作为本技术方案的进一步改进，所述入网感测设备在无线网络覆盖区域内的多个点位进行分布式部署。
作为本技术方案的进一步改进，所述协调器包括强功率通信模组，强功率通信模组用于完成特定信道内的无线信号收发，实现远距离覆盖，并与通信终端进行交互。
作为本技术方案的进一步改进，所述无线通信终端包括微功率通信模组和第二强功率通信模组，微功率通信模组用于在无线通信终端常态下以极低功耗进行无线广播，并定期打开协调器的强功率通信模组进行信号接收。
作为本技术方案的进一步改进，所述无线通信终端和入网感测设备均包括控制器、分布式通信端口和电源。
作为本技术方案的进一步改进，所述微功率通信模组包括蓝牙、IrDA和UWB。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
该用于无线通信网络的分布式定向入网方法和设备中，增加入网感测设备，通过入网感测设备主动探测无线网络终端并采集信息，然后协调器根据入网感测设备上报的信息，按需主动发起入网进程，在全信道的特定时隙发送针对被感测设备扫描到的终端的入网数据帧，因此网络终端只需要工作在超低功耗的短距离无线广播状态，以固定周期监听任一信道，从而在大容量、高实时且需要通信终端极低功耗的无线网络场景中，实现快速和按需入网。
附图说明
图1为本发明的分布式入网流程示意图其一；
图2为本发明的分布式入网流程示意图其二；
图3为本发明的入网感测设备内部模块框图；
图4为本发明的通信终端的入网数据帧结构示意图。
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。
请参阅图1-4图所示，本实施例目的之一在于，提供了一种用于无线通信网络的分布式定向入网方法，包括如下方法步骤：
S1、部署分布式入网感测设备，入网感测设备持续进行信号扫描；
S2、扫描到通信终端的信息后，将通信终端的入网数据帧上报至协调器；
S3、协调器查询通信终端的入网状态和通信需求，同时进行全信道广播；
S4、无线通信终端收到协调器的广播信号后，改变自身状态并按分配的资源进行网络通信。
具体实施时，包括如下两种入网方式：
其一，请参阅图1所示，首先在入网现场部署分布式入网感测设备，入网感测设备持续进行信号扫描，在扫描过程中，当扫描到通信终端的信息后，将通信终端的入网数据帧的MAC地址上报至协调器(请参阅图4所示，数据帧还包括帧头、入网状态、工作信道和帧尾)，协调器查询通信终端的入网状态和通信需求，并查询入网地址表，给该通信终端分配相应的信道资源，并通过强功率模组进行全信道广播，当无线通信终端收到协调器的广播信号后，改变自身状态并按分配的资源进行网络通信，完成入网流程；
其二、请参阅图2所示，首先在入网现场部署分布式入网感测设备，入网感测设备持续进行信号扫描，在扫描过程中，当扫描到通信终端的信息后，将通信终端的入网数据帧的MAC地址上报至协调器，协调器查询通信终端的入网状态和通信需求，将入网指令发送给入网感测设备，入网感测设备全信道广播该无线通信终端的入网回应，当无线通信终端收到协调器的广播信号后，改变自身状态并按分配的资源进行网络通信，完成入网流程；
本实施例中的两种入网方式，均增加入网感测设备，通过入网感测设备主动探测无线网络终端并采集信息，然后协调器根据入网感测设备上报的信息，按需主动发起入网进程，在全信道的特定时隙发送针对被感测设备扫描到的终端的入网数据帧，因此网络终端只需要工作在超低功耗的短距离无线广播状态，以固定周期监听任一信道，从而在大容量、高实时且需要通信终端极低功耗的无线网络场景中，实现快速和按需入网。
使用如上述中用于无线通信网络的分布式定向入网方法的设备，包括协调器、入网感测设备和网络无线通信终端，其中：
协调器是整个无线通信网络的核心设备，负责无线网络中所有通信终端的信道、编号分配，与通信终端进行信息交互；入网感测设备是一种具备短距离无线信号扫描、信息收集功能的装置，其在无线网络覆盖区域内的多个点位进行分布式部署，收集无线网络覆盖区域内的无线通信终端信息并上报给协调器；网络无线通信终端是一种可自由移动的通信设备，其通过与协调器协商获得自身在网络中的资源，从而按照一定的通信协议在网络中持续、可靠地进行信息收发。
此外，协调器包含控制器、强功率通信模组、分布式通信端口和电源等装置，强功率通信模组完成特定信道内的无线信号收发，实现远距离覆盖，并与通信终端进行交互，分布式通信端口用于和入网感测设备的连接，收集所采集的终端信息；
入网感测设备包含控制器、微功率通信模组、分布式通信端口和电源等装置，微功率通信模组持续进行周边信号扫描，控制器对扫描到的信号进行解析并选取通信终端的信息，通过分布式通信端口上报给协调器；
无线通信终端包含控制器、强功率通信模组、微功率通信模组和电源等装置，终端常态下以极低功耗通过微功率通信模组进行无线广播，并定期打开强功率通信模组进行信号接收。
除此之外，微功率通信模组是蓝牙、IrDA或UWB模组等，强功率模组是工作在ISM频段的任一类型的通信模组。
值得说明的是，IrDA由物理层，链路接入层和链路管理层三个基本层协议组成，其中：
物理层将数据通信按发送速率分为三类：
串行红外，其速率覆盖了RS-232端口通常支持的速率(9600bps～115.2Kbps)；
MIR，MIR支持0.576Mbps和1.152Mbps的速率；
高速红外，高速红外用于4Mbps的速率；
链路接入层安装各个设备共同的最高通信能力确定最后的通信速率；
链路管理层用于管理链路接入层所提供的链路连接中的链路功能，例如：数据速率、BOF的数量及连接转换向时间等参数的协调、数据的纠错传输。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于无线通信网络的分布式定向入网方法，其特征在于：包括如下方法步骤：
部署分布式入网感测设备，入网感测设备持续进行信号扫描；
扫描到通信终端的信息后，将通信终端的入网数据帧上报至协调器；
协调器查询通信终端的入网状态和通信需求，同时进行全信道广播；
无线通信终端收到协调器的广播信号后，改变自身状态并按分配的资源进行网络通信。
2.根据权利要求1所述的用于无线通信网络的分布式定向入网方法，其特征在于：所述全信道广播通过强功率模组进行广播，并在广播前查询入网地址表，给通信终端分配信道资源。
3.根据权利要求1所述的用于无线通信网络的分布式定向入网方法，其特征在于：所述全信道广播通过入网感测设备进行广播，并在广播前将入网指令发送给入网感测设备。
4.根据权利要求1所述的用于无线通信网络的分布式定向入网方法，其特征在于：所述数据帧包括帧头、MAC地址、入网状态、工作信道和帧尾，其中上报至协调器的是MAC地址。
5.一种使用如权利要求1-4中任意一项用于无线通信网络的分布式定向入网方法的设备，其特征在于：包括协调器、入网感测设备和网络无线通信终端，其中：
所述协调器用于负责无线网络中所有通信终端的信道、编号分配，与通信终端进行信息交互；入网感测设备用于进行短距离无线信号扫描和信息收集，收集无线网络覆盖区域内的无线通信终端信息并上报给协调器；网络无线通信终端通过与协调器协商获得自身在网络中的资源，并按照通信协议在网络中持续、可靠地进行信息收发。
6.根据权利要求5所述的用于无线通信网络的分布式定向入网方法的设备，其特征在于：所述入网感测设备在无线网络覆盖区域内的多个点位进行分布式部署。
7.根据权利要求5所述的用于无线通信网络的分布式定向入网方法的设备，其特征在于：所述协调器包括强功率通信模组，强功率通信模组用于完成特定信道内的无线信号收发，实现远距离覆盖，并与通信终端进行交互。
8.根据权利要求7所述的用于无线通信网络的分布式定向入网方法的设备，其特征在于：所述无线通信终端包括微功率通信模组和第二强功率通信模组，微功率通信模组用于在无线通信终端常态下以极低功耗进行无线广播，并定期打开协调器的强功率通信模组进行信号接收。
9.根据权利要求8所述的用于无线通信网络的分布式定向入网方法的设备，其特征在于：所述无线通信终端和入网感测设备均包括控制器、分布式通信端口和电源。
10.根据权利要求8所述的用于无线通信网络的分布式定向入网方法的设备，其特征在于：所述微功率通信模组包括蓝牙、IrDA和UWB。
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