一種基于鏈路質(zhì)量指示值的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道調(diào)度方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高效可靠的基于鏈路質(zhì)量指示值的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道調(diào)度方法及裝置。通常，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)信道上，存在協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和多個(gè)采集節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)必須工作在一個(gè)相同的信道上。優(yōu)選地，所述采集節(jié)點(diǎn)可以是各種類型的無(wú)線移動(dòng)終端。采集節(jié)點(diǎn)通過樹狀的通信鏈路逐層地將其采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，以達(dá)到數(shù)據(jù)匯聚采集的效果。
【專利說(shuō)明】一種基于鏈路質(zhì)量指示值的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道調(diào)度方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一般地，本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并且具體地，涉及一種基于鏈路質(zhì)量指示值的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道調(diào)度方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)使用并正變得依賴于無(wú)線通信技術(shù)，由于無(wú)線通信設(shè)備的快速開發(fā)，出現(xiàn)了能夠?qū)崿F(xiàn)完全新類型的通信應(yīng)用的多個(gè)領(lǐng)域。蜂窩網(wǎng)絡(luò)便于在大型地理區(qū)域上的通信。這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通常按世代來(lái)劃分，從二十世紀(jì)七十年代晚期開始，到二十世紀(jì)八十年代早期提供基本語(yǔ)音通信的第一代(IG)模擬蜂窩電話，再到當(dāng)代的數(shù)字蜂窩電話。GSM是廣泛采用的2G數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)的實(shí)例，它在歐洲以900MHZ / 1.8GHZ的頻帶通信而在美國(guó)以850MHz和1.9GHZ通信。盡管例如GSM的遠(yuǎn)距離通信網(wǎng)絡(luò)是用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的被普遍接受的手段，但是由于成本、業(yè)務(wù)和法律問題，這些網(wǎng)絡(luò)可能不適合于所有數(shù)據(jù)應(yīng)用。
[0003]短距離通信技術(shù)提供了避免在大型蜂窩網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的某些問題的通信方案。通用的短距離通信技術(shù)包括藍(lán)牙、IEEE802.11無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)、無(wú)線USB(WUSB)、超寬帶(UffB) ,ZigBee (IEEE802.15.4、IEEE802.15.4a)、和超高頻射頻識(shí)別(UHF RFID)技術(shù)。所有這些無(wú)線通信技術(shù)具有使得它們適合于各種應(yīng)用的特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0004]其中，基于IEEE802.15.4的無(wú)線傳輸技術(shù)，例如Zigbee，由于其低能量消耗、低速率傳輸、低成本的特點(diǎn)，近年來(lái)被大量地應(yīng)用于環(huán)境數(shù)據(jù)采集，工業(yè)監(jiān)控，軍事等領(lǐng)域中一些對(duì)數(shù)據(jù)率要求不高但功耗要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。
[0005]目前傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，主要采取如下的工作方式:網(wǎng)絡(luò)中存在一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)和若干個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，無(wú)線網(wǎng)關(guān)和多個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)都工作在一個(gè)無(wú)線信道上，采集節(jié)點(diǎn)周期性地向無(wú)線網(wǎng)關(guān)發(fā)送采集的數(shù)據(jù)。這樣的工作方式，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)量達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，將導(dǎo)致大量無(wú)線信道的競(jìng)爭(zhēng)訪問，使一些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)期無(wú)法獲取信道的使用權(quán)，從而使其數(shù)據(jù)丟失，造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能的下降。為了避免在單一的物理信道上發(fā)生過多的信道競(jìng)爭(zhēng)訪問，需要對(duì)信道進(jìn)行調(diào)度，使一些節(jié)點(diǎn)工作在一個(gè)信道上另一些節(jié)點(diǎn)工作在另一個(gè)不同的信道上，以此降低單一信道上節(jié)點(diǎn)對(duì)物理信道訪問的沖突。而現(xiàn)存的一些無(wú)線信道調(diào)度方法，大多需要大量的網(wǎng)絡(luò)原始信息，使得信道調(diào)度這個(gè)過程本身會(huì)消耗大量的網(wǎng)絡(luò)資源和計(jì)算資源。并且，在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景中，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)大多使用廉價(jià)的處理器芯片，芯片內(nèi)部資源大多非常有限。大量的數(shù)據(jù)計(jì)算一方面可能帶來(lái)較高的能耗，另一方面有可能芯片本身就無(wú)法進(jìn)行高數(shù)據(jù)量的計(jì)算操作。
[0006]例如，杭州電子科技大學(xué)的專利“一種面向容量擴(kuò)充的無(wú)線傳感網(wǎng)多信道調(diào)度方法”(專利申請(qǐng)?zhí)?201210179612.2)。該專利公開了一種無(wú)線傳感網(wǎng)的多信道調(diào)度方法，給每棵子樹分配不同的信道，通過引入?yún)f(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，來(lái)減少節(jié)點(diǎn)信道切換次數(shù)和工作在不同信道上節(jié)點(diǎn)間的通信頻率，從而使各子樹的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載達(dá)到平衡，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。該專利公開的設(shè)備存在的不足是，在進(jìn)行信道調(diào)度之前，需要收集的信息較多，過于復(fù)雜。例如，在子樹建立時(shí)，節(jié)點(diǎn)發(fā)送的Beacon包需要包括送節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)、路徑期望傳輸次數(shù)PETX和發(fā)送節(jié)點(diǎn)ID。這就要求節(jié)點(diǎn)必須具有一定的處理能力，并且節(jié)點(diǎn)本身應(yīng)該對(duì)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有一定的感知。而該事實(shí)在實(shí)際的應(yīng)用中并不一定成立。因此，該專利所提出的方法具有一定的局限性。
[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，需要提供一種基于鏈路質(zhì)量指示值的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道調(diào)度方法及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提出一種高效可靠的基于鏈路質(zhì)量指示值的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道調(diào)度方法及裝置。通常，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)信道上，存在一個(gè)協(xié)調(diào)器(例如，無(wú)線網(wǎng)關(guān))節(jié)點(diǎn)和多個(gè)采集節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)必須工作在一個(gè)相同的信道上。優(yōu)選地，所述采集節(jié)點(diǎn)可以是各種類型的無(wú)線移動(dòng)終端。采集節(jié)點(diǎn)通過樹狀的通信鏈路逐層地將其采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，以達(dá)到數(shù)據(jù)匯聚采集的效果。
[0009]然而，在實(shí)際環(huán)境中，如果在單一信道上聚集的采集節(jié)點(diǎn)過多，將導(dǎo)致該信道上的信道競(jìng)爭(zhēng)沖突加劇，從而使部分采集節(jié)點(diǎn)始終難以獲得物理信道的使用權(quán)，進(jìn)而導(dǎo)致采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的丟失。因此，在實(shí)際中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常采用多個(gè)信道，每個(gè)信道上都設(shè)置一個(gè)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)該信道上數(shù)據(jù)的采集。顯然，每個(gè)信道在邏輯上形成了一棵通信樹，而整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由每個(gè)信道上的樹組成的森林，如圖1所示。如何將每個(gè)采集節(jié)點(diǎn)分配到合適的子樹上，就是信道分配所要解決的問題。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的信道分配方法需要每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)(例如，Zigbee網(wǎng)關(guān))收集一些簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并且這些網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)來(lái)自無(wú)線通信終端(例如，Zigbee通信終端)發(fā)送給無(wú)線網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)包。通常來(lái)說(shuō)，一般的數(shù)據(jù)傳輸包即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)。因此，收集這些數(shù)據(jù)的過程與網(wǎng)絡(luò)的工作過程可以并行進(jìn)行。收集到所需的信息之后，由多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)進(jìn)行分布式地計(jì)算。得到一個(gè)最優(yōu)的信道調(diào)度方案，最終交由其中的一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)執(zhí)行信道分配操作。之后，所有的無(wú)線傳感器數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線通信終端都將工作在無(wú)線網(wǎng)關(guān)為其分配的最優(yōu)的信道上。
[0011]本發(fā)明的信道調(diào)度的基礎(chǔ)為每個(gè)無(wú)線通信終端到每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的鏈路質(zhì)量指示值(LQI)。該值的取值范圍為O?255。已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)證實(shí)，LQI值的大小與無(wú)線通信終端的數(shù)據(jù)率、數(shù)據(jù)丟失率、數(shù)據(jù)送達(dá)延遲等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)相關(guān)。在LQI值較高的鏈路上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，無(wú)線通信終端所能達(dá)到的最大數(shù)據(jù)率較高、數(shù)據(jù)丟失率較低并且數(shù)據(jù)送達(dá)延遲較低。因此，本發(fā)明以LQI的值作為每個(gè)無(wú)線通信終端進(jìn)行信道選擇的依據(jù)。但是應(yīng)當(dāng)了解的是，LQI的值可能受到周圍環(huán)境的干擾，從而導(dǎo)致少量的LQI值不具有參考價(jià)值。而當(dāng)LQI均值在一定的范圍內(nèi)時(shí)，LQI的均值與實(shí)際的數(shù)據(jù)包接收率也不存在明顯的線性關(guān)系。所以本發(fā)明收集每個(gè)無(wú)線通信單元的多個(gè)(例如，至少20個(gè)、至少30個(gè)、至少40個(gè))LQI值，計(jì)算其均值與方差。將所述均值和方差輸入到根據(jù)本發(fā)明的鏈路質(zhì)量評(píng)估模型，得出當(dāng)前鏈路數(shù)據(jù)包接收率的概率估值，并以這個(gè)概率估計(jì)值作為最終進(jìn)行信道調(diào)度的依據(jù)。
[0012]所有的無(wú)線網(wǎng)關(guān)維護(hù)信道信息記錄表，信道信息記錄表包含每個(gè)無(wú)線通信終端的最優(yōu)信道和最優(yōu)信道的數(shù)據(jù)包接收率估值。初始時(shí)，每個(gè)無(wú)線通信終端的最優(yōu)信道的數(shù)據(jù)包接收率估值均為O。當(dāng)統(tǒng)計(jì)某個(gè)信道的LQI值時(shí)，無(wú)線網(wǎng)關(guān)將提取每個(gè)數(shù)據(jù)包中記錄的LQI值。當(dāng)收集到足夠數(shù)量的LQI探測(cè)包后，計(jì)算每個(gè)無(wú)線通信終端的LQI均值和方差，將所述均值和方差輸入到預(yù)先設(shè)定的評(píng)估模型中，計(jì)算該信道上的數(shù)據(jù)包接收率估值，并與已收到的信道信息記錄表進(jìn)行對(duì)比。如果這個(gè)無(wú)線通信終端在當(dāng)前信道上的數(shù)據(jù)包接收率估值大于信道記錄表中記錄的之前信道的數(shù)據(jù)包接收率估值，則更新該無(wú)線通信終端在信道信息記錄表的對(duì)應(yīng)記錄，并且將其最優(yōu)信道設(shè)為當(dāng)前信道。網(wǎng)關(guān)對(duì)每個(gè)無(wú)線通信單元執(zhí)行同樣的操作，當(dāng)更新完當(dāng)前信道的信道信息記錄表后，將更新后的信道信息記錄表通過TCP網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給下一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)，再向當(dāng)前信道上的所有無(wú)線通信終端發(fā)送信道切換報(bào)文，使當(dāng)前信道上的所有無(wú)線通信終端切換到下一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道上，之后下一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)重復(fù)以上步驟繼續(xù)進(jìn)行信道信息記錄表的更新操作。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種基于鏈路質(zhì)量指示值的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道調(diào)度方法，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)和多個(gè)無(wú)線通信終端，所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)能夠使用近距離無(wú)線通信技術(shù)與所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端進(jìn)行通信，其中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)在任意時(shí)刻只能在一個(gè)信道上工作，并且每個(gè)無(wú)線通信終端在任意時(shí)刻只能在一個(gè)信道上工作，所述方法包括:A.設(shè)置所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道并且為工作信道分配信道標(biāo)識(shí)，其中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道不同；
B.通過雙向鏈路連接所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)，所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)存儲(chǔ)至少兩個(gè)相鄰無(wú)線網(wǎng)關(guān)的IP地址和相鄰無(wú)線網(wǎng)關(guān)工作的信道的信道標(biāo)識(shí)；
C.將多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中選擇的第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)置為當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)，初始化信道信息記錄表；
D.將所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道設(shè)置為所述多個(gè)無(wú)線通信終端的當(dāng)前工作信道；E.將所述多個(gè)無(wú)線通信終端連接到當(dāng)前工作信道，所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)根據(jù)當(dāng)前工作信道的網(wǎng)絡(luò)狀況確定每個(gè)無(wú)線通信終端應(yīng)當(dāng)收集的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包的設(shè)定數(shù)量，所述鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包包括至少一個(gè)鏈路質(zhì)量指示值；F.每個(gè)無(wú)線通信終端分別收集與鏈路質(zhì)量相關(guān)的鏈路質(zhì)量指示值并且將所述鏈路質(zhì)量指示值置入鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包，當(dāng)每個(gè)無(wú)線通信終端收集到設(shè)定數(shù)量的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包時(shí)，將收集的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包發(fā)送給當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)；G.所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)接收每個(gè)無(wú)線通信終端發(fā)送的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包，提取鏈路質(zhì)量指示值，計(jì)算每個(gè)無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并且根據(jù)所述均值和標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)更新信道記錄表當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)向無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中相鄰的下一無(wú)線網(wǎng)關(guān)發(fā)送信道信息記錄表，將所述下一無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)置為當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)并且將所述下一無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道設(shè)置為當(dāng)前工作信道；1.當(dāng)所述下一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)不是所述選擇的第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)時(shí)，返回步驟E ;當(dāng)所述下一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)是所述選擇的第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)時(shí)，所述選擇的第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)根據(jù)收集的信道記錄表，根據(jù)信道記錄表確定所述多個(gè)無(wú)線通信終端中每個(gè)無(wú)線通信終端的最優(yōu)工作信道，第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)發(fā)送信道切換報(bào)文給所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端，所述每個(gè)無(wú)線通信終端根據(jù)所述切換報(bào)文將工作信道切換到各自的最優(yōu)工作信道。
[0014]優(yōu)選地，其中無(wú)線網(wǎng)關(guān)是Zigbee網(wǎng)關(guān)，其中無(wú)線通信終端是與Zigbee網(wǎng)關(guān)通過Zigbee通信協(xié)議進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的Zigbee通信終端,其中多個(gè)Zigbee網(wǎng)關(guān)之間能夠通過TCP / IP協(xié)議進(jìn)行通信。[0015]優(yōu)選地，所述信道信息記錄表包括:無(wú)線通信終端的物理地址、當(dāng)前最高的數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值和/或當(dāng)前最優(yōu)信道的信道標(biāo)識(shí)，其中最優(yōu)信道為數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值最高的信道。
[0016]優(yōu)選地，當(dāng)無(wú)線網(wǎng)關(guān)收集了所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端的設(shè)定數(shù)量的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包時(shí)，提取鏈路質(zhì)量指示值，計(jì)算每個(gè)無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差之后還包括:根據(jù)鏈路質(zhì)量估計(jì)值模型和所述每個(gè)無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算每個(gè)無(wú)線通信終端在當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值，并且將計(jì)算的當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值與信道信息記錄表中相應(yīng)的無(wú)線通信終端的最優(yōu)數(shù)據(jù)包接收率估空值進(jìn)行比較，如果當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估即值大于最優(yōu)數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值，則在信道信息記錄表中將當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值設(shè)置為最優(yōu)數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值并且修改最優(yōu)信道標(biāo)識(shí)，從而更新信道記錄表。
[0017]優(yōu)選地，對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的所有無(wú)線網(wǎng)關(guān)，所述多個(gè)無(wú)線通信終端在所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中任意一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的通信范圍之內(nèi)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種基于鏈路質(zhì)量指示值的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道調(diào)度系統(tǒng)，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)和多個(gè)無(wú)線通信終端，所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)能夠使用近距離無(wú)線通信技術(shù)與所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端進(jìn)行通信，其中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)在任意時(shí)刻只能在一個(gè)信道上工作，并且每個(gè)無(wú)線通信終端在任意時(shí)刻只能在一個(gè)信道上工作，所述系統(tǒng)包括:
[0019]信道設(shè)置單元，設(shè)置所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道并且為工作信道分配信道標(biāo)識(shí)，其中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道不同；依次將多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)置為當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)；將所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道設(shè)置為所述多個(gè)無(wú)線通信終端的當(dāng)前工作信道；
[0020]網(wǎng)絡(luò)管理單元，通過雙向鏈路連接所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)，每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)存儲(chǔ)至少兩個(gè)相鄰無(wú)線網(wǎng)關(guān)的IP地址和相鄰無(wú)線網(wǎng)關(guān)工作的信道的信道標(biāo)識(shí)；將所述多個(gè)無(wú)線通信終端連接到當(dāng)前工作信道，所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)根據(jù)當(dāng)前工作信道的網(wǎng)絡(luò)狀況確定每個(gè)無(wú)線通信終端應(yīng)當(dāng)收集的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包的設(shè)定數(shù)量，所述鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包包括至少一個(gè)鏈路質(zhì)量指示值；
[0021]信道信息記錄單元，初始化信道信息記錄表；促使每個(gè)無(wú)線通信終端分別收集與鏈路質(zhì)量相關(guān)的鏈路質(zhì)量指示值并且將所述鏈路質(zhì)量指示值置入鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包，當(dāng)每個(gè)無(wú)線通信終端收集到所述設(shè)定數(shù)量的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包時(shí)，促使將收集的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包發(fā)送給當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)；
[0022]信道信息分析單元，當(dāng)所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)接收每個(gè)無(wú)線通信終端發(fā)送的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包時(shí)，提取鏈路質(zhì)量指示值，計(jì)算每個(gè)無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并且根據(jù)所述均值和標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)更新信道記錄表；
[0023]信道切換單元，根據(jù)信道記錄表確定所述多個(gè)無(wú)線通信終端中每個(gè)無(wú)線通信終端的最優(yōu)工作信道，第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)發(fā)送信道切換報(bào)文給所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端，所述每個(gè)無(wú)線通信終端根據(jù)所述切換報(bào)文將工作信道切換到各自的最優(yōu)工作信道。
[0024]優(yōu)選地，其中無(wú)線網(wǎng)關(guān)是Zigbee網(wǎng)關(guān)，其中無(wú)線通信終端是與Zigbee網(wǎng)關(guān)通過Zigbee通信協(xié)議進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的Zigbee通信終端,其中多個(gè)Zigbee網(wǎng)關(guān)之間能夠通過TCP / IP協(xié)議進(jìn)行通信。
[0025]優(yōu)選地，所述信道信息記錄表包括:無(wú)線通信終端的物理地址、當(dāng)前最高的數(shù)據(jù)包接收率估值和/或當(dāng)前最優(yōu)信道的信道號(hào)，其中最優(yōu)信道為數(shù)據(jù)包接收率估值最高的信道。
[0026]優(yōu)選地，當(dāng)無(wú)線網(wǎng)關(guān)收集了所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端的設(shè)定數(shù)量的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包時(shí)，提取鏈路質(zhì)量指示值，計(jì)算每個(gè)無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差之后還包括:根據(jù)鏈路質(zhì)量估計(jì)值模型和所述每個(gè)無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算每個(gè)無(wú)線通信終端在當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值，并且將計(jì)算的當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值與信道信息記錄表中相應(yīng)的無(wú)線通信終端的最優(yōu)數(shù)據(jù)包接收率估空值進(jìn)行比較，如果當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估即值大于最優(yōu)數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值，則在信道信息記錄表中將當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值設(shè)置為最優(yōu)數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值并且修改最優(yōu)信道標(biāo)識(shí)，從而更新信道記錄表。
[0027]優(yōu)選地，其特征在于，對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的所有無(wú)線網(wǎng)關(guān)，所述多個(gè)無(wú)線通信終端在所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中任意一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的通信范圍之內(nèi)。
[0028]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0029]第一，由于本發(fā)明采用了鏈路質(zhì)量指示值作為信道調(diào)度的依據(jù)，一方面能夠可靠地作出信道調(diào)度的依據(jù)，另一方面，鏈路質(zhì)量指示值相對(duì)于其他的網(wǎng)絡(luò)原始數(shù)據(jù)，更易于收集而不需要其他額外的信息。因此，采用本發(fā)明的方式，能夠高效地進(jìn)行信道的分配，不需要每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)有過多的了解。
[0030]第二，由于在Zigbee網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)數(shù)據(jù)包都有其鏈路質(zhì)量指示值，因此，在計(jì)算信道調(diào)度方案時(shí)，一般的數(shù)據(jù)傳輸報(bào)文也可作為鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包，使得信道調(diào)度的過程對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)中的采集節(jié)點(diǎn)完全透明，不需要采集節(jié)點(diǎn)作出任何特殊的動(dòng)作，只需按照既定的程序發(fā)送數(shù)據(jù)即可。由網(wǎng)關(guān)去統(tǒng)計(jì)收到數(shù)據(jù)包的鏈路質(zhì)量指示值。這樣一方面避免網(wǎng)絡(luò)中的采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行額外的操作導(dǎo)致可能的錯(cuò)誤，另一方面也使得信道分配的過程并不干擾網(wǎng)絡(luò)需要一直進(jìn)行的數(shù)據(jù)采集作業(yè)。
[0031]第三，由于本發(fā)明采用了分布式的方法計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)信道，多個(gè)Zigbee網(wǎng)關(guān)輪流更新信道信息記錄表，最終交由一個(gè)網(wǎng)關(guān)向所有的Zigbee通信模塊分發(fā)信道調(diào)度方案。這樣的信道信息計(jì)算方式，有效地降低了每個(gè)Zigbee網(wǎng)關(guān)的計(jì)算負(fù)載。因此，該方案對(duì)Zigbee網(wǎng)關(guān)和Zigbee通信模塊的硬件要求很低，只需要具備一般的計(jì)算性能即可。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]已經(jīng)大致地描述了本發(fā)明，現(xiàn)在參照附圖，其不必按照規(guī)定比例繪制，其中:
[0033]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)線通信系統(tǒng)的示意圖；
[0034]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中收集信道信息的一個(gè)不意圖；
[0035]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中收集信道信息的另一不意圖；
[0036]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的LQI均值與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包接收率均值的關(guān)系;
[0037]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)LQI均值與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包接收率標(biāo)準(zhǔn)差的關(guān)系;
[0038]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道調(diào)度方法的流程圖；以及
[0039]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道調(diào)度系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]以下，參照附圖更完整地描述本發(fā)明實(shí)施方式，在附圖中，示出本發(fā)明的一些實(shí)施方式，而并非所有實(shí)施方式。當(dāng)然，本發(fā)明的各種實(shí)施例可通過許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)理解為限制為這里闡述的實(shí)施方式；而是，提供這些實(shí)施方式使得所述公開內(nèi)容將滿足可適用的合法要求。其中類似的標(biāo)號(hào)表示類似的元素。其中，術(shù)語(yǔ)“數(shù)據(jù)”、“內(nèi)容”、“信息”和類似術(shù)語(yǔ)可交換使用，以表示能夠根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式發(fā)送、接收和/或存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。因此，任意這樣術(shù)語(yǔ)的使用不應(yīng)被用來(lái)限制本發(fā)明實(shí)施方式的精神和范圍。
[0041]此外，如這里使用的，術(shù)語(yǔ)“電路”指的是(a)僅硬件電路方案(例如用模擬電路和/或數(shù)字電路的方案)；(b)包括在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)的軟件和/或固件指令的電路和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的組合，其在一起工作以使得正在執(zhí)行這里所述的一個(gè)或多個(gè)功能；以及(C)需要用于操作的軟件或固件(即使軟件或固件非物理存在)的電路，例如微處理器或微處理器的一部分?！半娐贰钡倪@個(gè)定義應(yīng)用于在此，包括任意權(quán)利要求，對(duì)這個(gè)術(shù)語(yǔ)的所有使用。作為其他實(shí)例，這里，術(shù)語(yǔ)“電路”還包括含有一個(gè)或多個(gè)處理器和/或其部分以及伴隨軟件和/或固件的方案。作為另一實(shí)例，這里使用的術(shù)語(yǔ)“電路”還包括，例如用于移動(dòng)電話的基帶集成電路或應(yīng)用處理器集成電路，或服務(wù)器、蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、和/或其他計(jì)算設(shè)備中的類似集成電路。
[0042]如此處定義的，指代物理存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，易失性或非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備)的“計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)”，可能與指代電磁信號(hào)的“計(jì)算機(jī)可讀傳輸介質(zhì)”不同。
[0043]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)收集信道信息的一個(gè)示意圖。如圖2所示，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)，例如，無(wú)線網(wǎng)關(guān)1、無(wú)線網(wǎng)關(guān)2、無(wú)線網(wǎng)關(guān)3、無(wú)線網(wǎng)關(guān)4，...，以及無(wú)線網(wǎng)關(guān)N。優(yōu)選地所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)無(wú)線通信終端，例如，無(wú)線通信終端1、無(wú)線通信終端2、無(wú)線通信終端3、無(wú)線通信終端4，...，以及無(wú)線通信終端M。優(yōu)選地，所述無(wú)線通信終端可以是任意類型的移動(dòng)終端、固定終端、或便攜式終端，包括移動(dòng)手持機(jī)、站、單元、設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備、多媒體計(jì)算機(jī)、多媒體平板電腦、因特網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、發(fā)信機(jī)、桌上型計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、音頻/視頻播放器、數(shù)字照相機(jī)/攝像機(jī)、定位設(shè)備、電視接收機(jī)、無(wú)線電廣播接收機(jī)、電子書設(shè)備、游戲設(shè)備或其任意組合。
[0044]優(yōu)選地，所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)均在不同的信道上工作。優(yōu)選地，為每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)置單獨(dú)的工作信道。所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)能夠使用近距離無(wú)線通信技術(shù)與所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的任意一個(gè)進(jìn)行通信。優(yōu)選地，所述無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端可以在上述信道中的任意一個(gè)上工作并且如在所述信道上工作的無(wú)線網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。優(yōu)選地，其中所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的任意一個(gè)在同一時(shí)刻只能在同一信道上工作，并且所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)在同一時(shí)刻只能同一信道上工作。通常，設(shè)置多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道，其中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的工作信道不同。
[0045]如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，首先要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的初始設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，將所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)通過雙向鏈路形成預(yù)定結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。?yōu)選地，所述預(yù)定結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢允黔h(huán)形結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)、樹狀結(jié)構(gòu)、圖狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明以環(huán)狀結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說(shuō)明。優(yōu)選地，無(wú)線網(wǎng)關(guān)I和無(wú)線網(wǎng)關(guān)2通過雙向通信鏈路連接；無(wú)線網(wǎng)關(guān)2和無(wú)線網(wǎng)關(guān)3通過雙向通信鏈路連接；無(wú)線網(wǎng)關(guān)3和無(wú)線網(wǎng)關(guān)4通過雙向通信鏈路連接；中間所有節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系以此類推，無(wú)線網(wǎng)關(guān)N和無(wú)線網(wǎng)關(guān)I通過雙向通信鏈路連接，由此形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)存儲(chǔ)至少兩個(gè)相鄰無(wú)線網(wǎng)關(guān)的IP地址。優(yōu)選地，無(wú)線網(wǎng)關(guān)I存儲(chǔ)無(wú)線網(wǎng)關(guān)N和無(wú)線網(wǎng)關(guān)2的IP地址。無(wú)線網(wǎng)關(guān)2存儲(chǔ)無(wú)線網(wǎng)關(guān)I和無(wú)線網(wǎng)關(guān)3的IP地址?？商鎿Q地，無(wú)線網(wǎng)關(guān)2存儲(chǔ)無(wú)線網(wǎng)關(guān)1、無(wú)線網(wǎng)關(guān)3和無(wú)線網(wǎng)關(guān)4的IP地址?；蛘?，無(wú)線網(wǎng)關(guān)2存儲(chǔ)無(wú)線網(wǎng)關(guān)1、無(wú)線網(wǎng)關(guān)N、無(wú)線網(wǎng)關(guān)3和無(wú)線網(wǎng)關(guān)4的IP地址。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，無(wú)線網(wǎng)關(guān)存儲(chǔ)至少兩個(gè)相鄰無(wú)線網(wǎng)關(guān)的IP地址指的是在物理上和/或邏輯上相鄰的無(wú)線網(wǎng)關(guān)的IP地址。無(wú)線網(wǎng)關(guān)首先存儲(chǔ)直接相鄰的無(wú)線網(wǎng)關(guān)的IP地址，然后可選地存儲(chǔ)與其距離為1、2、3等的無(wú)線網(wǎng)關(guān)的IP地址。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在網(wǎng)絡(luò)的初始設(shè)置之后，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息的收集，例如鏈路質(zhì)量指示值LQI。鏈路質(zhì)量指示值指示接收數(shù)據(jù)巾貞的能量與質(zhì)量。所述鏈路質(zhì)量指示值的大小基于信號(hào)強(qiáng)度以及檢測(cè)到的信噪比(SNR)。IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義了鏈路質(zhì)量:指示(LQI)計(jì)量的就是所收到的數(shù)據(jù)包的強(qiáng)度和/或質(zhì)量。
[0048]如圖2所示，多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)分別工作在不同的信道上。將多個(gè)無(wú)線通信終端的當(dāng)前工作信道設(shè)置為環(huán)狀結(jié)構(gòu)中無(wú)線網(wǎng)關(guān)I的工作信道I。優(yōu)選地，在設(shè)置了當(dāng)前工作信道后，可以設(shè)置每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的下一個(gè)待測(cè)試信道。由無(wú)線網(wǎng)關(guān)I初始化信道信息記錄表，所述信道信息記錄表包含每個(gè)無(wú)線通信終端的64位硬件地址、當(dāng)前最優(yōu)信道號(hào)和當(dāng)前最優(yōu)數(shù)據(jù)包接收率估值。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述多個(gè)無(wú)線通信終端連接到當(dāng)前工作信道。優(yōu)選地，無(wú)線網(wǎng)關(guān)I根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀況(即，工作信道I的網(wǎng)絡(luò)狀況)確定每個(gè)無(wú)線通信終端應(yīng)當(dāng)收集包括鏈路質(zhì)量指示值的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包的數(shù)量。優(yōu)選地，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀況比較穩(wěn)定時(shí)，無(wú)線網(wǎng)關(guān)I可將數(shù)量設(shè)置得低一些，例如30。優(yōu)選地，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀況比較穩(wěn)定時(shí)，無(wú)線網(wǎng)關(guān)I可將數(shù)量設(shè)置得低一些，例如40。優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)狀況可包括:網(wǎng)絡(luò)延遲、信噪比、丟包率、信噪干比等。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)都在工作信道I上工作。每個(gè)無(wú)線通信終端分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并將采集到的鏈路質(zhì)量指示值通過鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包發(fā)送給無(wú)線網(wǎng)關(guān)I。當(dāng)多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端分別收集了設(shè)定數(shù)量(例如，30或40)的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包時(shí)，將收集的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包發(fā)送給無(wú)線網(wǎng)關(guān)I。
[0051]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，無(wú)線網(wǎng)關(guān)I接收所有無(wú)線通信終端的無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包。例如，設(shè)定數(shù)量為30并且無(wú)線通信終端為20的情況下，則接收600個(gè)鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包。無(wú)線網(wǎng)關(guān)I提取每個(gè)鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包中餓鏈路質(zhì)量指示值，對(duì)所有鏈路質(zhì)量指示值進(jìn)行處理，并更新信道記錄表。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，無(wú)線網(wǎng)關(guān)I將所述多個(gè)無(wú)線通信單元的當(dāng)前工作信道設(shè)置為環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的下一無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道，[fl]即無(wú)線網(wǎng)關(guān)2的工作信道2，并且向無(wú)線網(wǎng)關(guān)2發(fā)送更新的信道信息記錄表。無(wú)線網(wǎng)關(guān)2重復(fù)與無(wú)線網(wǎng)關(guān)I相同的過程。優(yōu)選地，在其他預(yù)定結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，例如星形結(jié)構(gòu)、樹狀結(jié)構(gòu)、圖狀結(jié)構(gòu)中，可以根據(jù)不同結(jié)構(gòu)中的不同遍歷方法來(lái)確定下一無(wú)線網(wǎng)關(guān)。例如，在樹狀結(jié)構(gòu)(二叉樹)中的先序、中序和后序遍歷。
[0053]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中收集信道信息的另一示意圖。如圖3所示，當(dāng)下一無(wú)線網(wǎng)關(guān)為所述第一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)時(shí)，即當(dāng)無(wú)線網(wǎng)關(guān)N執(zhí)行了相同的過程并且將更新的信道信息記錄表發(fā)送給無(wú)線網(wǎng)關(guān)1，無(wú)線網(wǎng)關(guān)I接收的信道信息記錄表。優(yōu)選地，無(wú)線網(wǎng)關(guān)I根據(jù)所述信道信息記錄表確定所述多個(gè)無(wú)線通信終端中每個(gè)無(wú)線通信終端的最優(yōu)工作信道。無(wú)線網(wǎng)關(guān)I根據(jù)每個(gè)無(wú)線通信終端的最優(yōu)工作信道，發(fā)送信道切換報(bào)文給每個(gè)無(wú)線通信終端。優(yōu)選地，多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端根據(jù)所述切換報(bào)文將工作信道切換到各自的最優(yōu)工作信道。
[0054]例如，無(wú)線通信終端I和2的最優(yōu)工作信道為無(wú)線網(wǎng)關(guān)I工作的信道I ;無(wú)線終端3的最優(yōu)工作信道為無(wú)線網(wǎng)關(guān)2工作的信道2 ;并且無(wú)線終端4-5的最優(yōu)工作信道為無(wú)線網(wǎng)關(guān)4工作的信道4等。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，將Zigbee作為實(shí)例進(jìn)行闡述，但是所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解的是本發(fā)明并不限于Zigbee。
[0056]通常地，步驟I，設(shè)置初始信息。
[0057]按照?qǐng)D2和3所示的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中至少存在兩個(gè)Zigbee網(wǎng)關(guān)和至少兩個(gè)Zigbee通信模塊。根據(jù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)中的Zigbee通信模塊在同一時(shí)刻只能工作在一個(gè)無(wú)線信道之上。同時(shí)，Zigbee網(wǎng)關(guān)由一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、一個(gè)S3C2440最小核心板和相應(yīng)的外圍電路構(gòu)成，由于使用的Zigbee協(xié)調(diào)器在同一時(shí)刻只能監(jiān)聽一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的Zigbee數(shù)據(jù)，因此，我們的Zigbee網(wǎng)關(guān)在同一時(shí)刻只能工作在一個(gè)信道上，收集一個(gè)信道上的Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。
[0058]在初始化時(shí)，首先需要指定每個(gè)Zigbee網(wǎng)關(guān)的工作信道Ci,使其在信道Ci上監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。另一方面，由于該信道調(diào)度算法采用了分布式的信道優(yōu)化方法，因此，每個(gè)網(wǎng)關(guān)還需要記錄一個(gè)與之直接通信的另一個(gè)Zigbee網(wǎng)關(guān)的IP地址和該Zigbee網(wǎng)關(guān)工作的信道C」。對(duì)于所有Zigbee網(wǎng)關(guān)所設(shè)定的另一個(gè)網(wǎng)關(guān)的IP地址，最終構(gòu)成一個(gè)環(huán)路，使得從任意的Zigbee網(wǎng)關(guān)開始，通過依次與其相鄰的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，能夠最終將數(shù)據(jù)返回至該Zigbee網(wǎng)關(guān)本身。在初始化所有Zigbee網(wǎng)關(guān)之后，需要將所有的Zigbee通信模塊的工作信道設(shè)置為同一個(gè)“默認(rèn)信道”，并且，需要有一個(gè)Zigbee網(wǎng)關(guān)工作在該默認(rèn)信道上。至此，初始化配置完成。
[0059]步驟2，收集當(dāng)前信道上所有Zigbee通信模塊的鏈路質(zhì)量指示值
[0060]在初始化配置之后，所有的Zigbee網(wǎng)關(guān)和Zigbee通信模塊開始工作。Zigbee通信模塊初始工作在默認(rèn)信道上。默認(rèn)信道上的Zigbee網(wǎng)關(guān)創(chuàng)建信道信息記錄表結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包含每個(gè)Zigbee通信模塊的64位硬件地址、當(dāng)前最優(yōu)信道號(hào)和當(dāng)前最優(yōu)數(shù)據(jù)包接收率估值。如果該Zigbee網(wǎng)關(guān)不是默認(rèn)的網(wǎng)關(guān)，則其首先等待它的上一個(gè)網(wǎng)關(guān)發(fā)送信道信息記錄表。之后，開始在當(dāng)前信道上的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并且收集每個(gè)Zigbee通信模塊的鏈路質(zhì)量指示值(LQI)。在對(duì)每個(gè)Zigbee通信模塊收集了一定數(shù)量的鏈路質(zhì)量指示值之后(至少30個(gè)LQI值)，對(duì)其進(jìn)行平均，帶入公式一、公式二、公式三，即得出了該Zigbee通信模塊在該信道上的數(shù)據(jù)包接收率估值。如果該估計(jì)值優(yōu)于當(dāng)前記錄在信道信息記錄表中的對(duì)應(yīng)Zigbee通信模塊的估計(jì)值，則更新信道信息記錄表。
[0061]當(dāng)該Zigbee網(wǎng)關(guān)收集了更新了信道信息記錄表中的所有Zigbee通信模塊的記錄之后，向其相鄰的Zigbee網(wǎng)關(guān)發(fā)起TCP連接請(qǐng)求，在TCP連接建立之后，將它更新后的信道信息記錄表發(fā)送給其相鄰的Zigbee網(wǎng)關(guān)。發(fā)送完畢之后，向各個(gè)Zigbee通信模塊發(fā)送信道切換消息，使其工作信道切換到下一個(gè)Zigbee網(wǎng)關(guān)的工作信道上。
[0062]步驟3，所有的Zigbee網(wǎng)關(guān)重復(fù)步驟步驟2，直到更新了全部信道上的信道信息記錄表。并且，最終該信道記錄表通過Zigbee網(wǎng)關(guān)之間的通信環(huán)，回到了默認(rèn)的Zigbee網(wǎng)關(guān)上。[0063]步驟4，信道分配
[0064]當(dāng)所有的Zigbee通信模塊再一次回到默認(rèn)信道上時(shí)，說(shuō)明每個(gè)Zigbee網(wǎng)關(guān)都在其信道上對(duì)所有的Zigbee通信模塊進(jìn)行了 LQI測(cè)試并更新了信道信息記錄表。此時(shí)，默認(rèn)Zigbee網(wǎng)關(guān)根據(jù)收集的信道記錄表中的每個(gè)條目，按照每個(gè)Zigbee通信模塊最優(yōu)工作信道，向其發(fā)送信道切換報(bào)文。最終，所有的Zigbee通信模塊都將工作在最優(yōu)的信道上。
[0065]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的LQI均值與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包接收率均值的關(guān)系。并且圖5示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)LQI均值與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包接收率標(biāo)準(zhǔn)差的關(guān)系。下面結(jié)合圖4和5對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
[0066]現(xiàn)有的理論已經(jīng)證實(shí)，鏈路質(zhì)量指示值(LQI)與節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包接收率有著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，一般而言，在較高LQI的信道上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)包的接收率較高。然而LQI值可能存在波動(dòng)，因此單一的幾個(gè)LQI值不宜直接作為信道調(diào)度的依據(jù)。同樣，LQI的均值與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包的接收率也不存在一種直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過我們之前大量的實(shí)驗(yàn)，得出節(jié)點(diǎn)LQI均值與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包接收率的關(guān)系如附圖4所示?？梢钥闯觯x散點(diǎn)呈平滑增加趨勢(shì)。當(dāng)LQI均值低于70時(shí)，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包接收率基本趨于0，而當(dāng)LQI均值在70到100之間時(shí)，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包接收率呈不穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)過SPSS軟件的分析，我們認(rèn)為節(jié)點(diǎn)平均數(shù)據(jù)包接收率可以被擬合為如下的函數(shù):
[0067]公式一:
[0068]μ = -l*l(T6*LQIAvg3+0.0656*LQIAvg_4.1948,70 ≤ LQIAvg ≤ 110
[0069]為了建立我們的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)接收率估計(jì)模型，我們還需要建立節(jié)點(diǎn)LQI的標(biāo)準(zhǔn)差。經(jīng)過我們實(shí)驗(yàn)的測(cè)試，節(jié)點(diǎn)LQI均值與節(jié)點(diǎn)包接收率標(biāo)準(zhǔn)差的關(guān)系如圖5所示。同樣，使用SPSS軟件，我們得到如下的函數(shù):
[0070]公式二:
[0071]σ = -0.001*LQIAvg2+0.1704*LQIAvg_6.5652
[0072]由以上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包接收率的期望式與標(biāo)準(zhǔn)差式，我們得到節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包接收率的正態(tài)分布模型:
[0073]公式三:[0074]
φ(ρ) — -=.I s~5^? * dx

' f 2w ? σ Ji
[0075]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道調(diào)度方法的流程圖。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在第I步驟，設(shè)置所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道并且為工作信道分配信道標(biāo)識(shí)，其中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道不同。在第2步驟，通過雙向鏈路連接所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng) 關(guān)，所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)存儲(chǔ)至少兩個(gè)相鄰無(wú)線網(wǎng)關(guān)的IP地址和相鄰無(wú)線網(wǎng)關(guān)工作的信道的信道標(biāo)識(shí)。在第3步驟，將多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中選擇的第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)置為當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)，初始化信道信息記錄表。在第4步驟，將所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道設(shè)置為所述多個(gè)無(wú)線通信終端的當(dāng)前工作信道，設(shè)置每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的下一個(gè)待測(cè)試信道。在第5步驟，將所述多個(gè)無(wú)線通信終端連接到當(dāng)前工作信道，所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)根據(jù)當(dāng)前工作信道的網(wǎng)絡(luò)狀況確定每個(gè)無(wú)線通信終端應(yīng)當(dāng)收集的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包的設(shè)定數(shù)量。在第6步驟，每個(gè)無(wú)線通信終端分別收集指示鏈路質(zhì)量相關(guān)的鏈路質(zhì)量指示值并且將所述鏈路質(zhì)量指示值置入鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包，當(dāng)每個(gè)無(wú)線通信終端收集到所述設(shè)定數(shù)量的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包時(shí)，將收集的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包發(fā)送給當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)。在第7步驟，所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)接收每個(gè)無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包，提取鏈路質(zhì)量指示值，計(jì)算鏈路質(zhì)量指示值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并且根據(jù)所述均值和標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)更新信道記錄表。在第8步驟，當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)向無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中相鄰的下一無(wú)線網(wǎng)關(guān)發(fā)送信道信息記錄表，將所述下一無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)置為當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)并且將所述下一無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道設(shè)置為當(dāng)前工作信道。在第9步驟，當(dāng)所述下一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)不是所述選擇的第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)時(shí)，返回第5步驟；否則，當(dāng)所述下一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)是所述選擇的第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)時(shí)，所述選擇的第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)根據(jù)收集的信道記錄表，根據(jù)信道記錄表確定所述多個(gè)無(wú)線通信終端中每個(gè)無(wú)線通信終端的最優(yōu)工作信道，第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)發(fā)送信道切換報(bào)文給所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端，所述每個(gè)無(wú)線通信終端根據(jù)所述切換報(bào)文將工作信道切換到各自的最優(yōu)工作信道。
[0076]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道調(diào)度系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。優(yōu)選地，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)和多個(gè)無(wú)線通信終端，所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)能夠使用近距離無(wú)線通信技術(shù)與所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端進(jìn)行通信，其中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)在任意時(shí)刻只能在一個(gè)信道上工作，并且每個(gè)無(wú)線通信終端在任意時(shí)刻只能在一個(gè)信道上工作，所述系統(tǒng)包括:信道設(shè)置單元、網(wǎng)絡(luò)管理單元、信道信息記錄單元、信道信息分析單元和信道切換單元。
[0077]優(yōu)選地，信道設(shè)置單元設(shè)置所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道并且為工作信道分配信道標(biāo)識(shí)，其中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道不同；依次將多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)置為當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)；將所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道設(shè)置為所述多個(gè)無(wú)線通信終端的當(dāng)前工作信道，設(shè)置每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的下一個(gè)待測(cè)試信道。
[0078]優(yōu)選地，通過雙向鏈路連接所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)，每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)存儲(chǔ)至少兩個(gè)相鄰無(wú)線網(wǎng)關(guān)的IP地址和相鄰無(wú)線網(wǎng)關(guān)工作的信道的信道標(biāo)識(shí)；將所述多個(gè)無(wú)線通信終端連接到當(dāng)前工作信道，所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)根據(jù)當(dāng)前工作信道的網(wǎng)絡(luò)狀況確定每個(gè)無(wú)線通信終端應(yīng)當(dāng)收集的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包的設(shè)定數(shù)量，所述鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包包括至少一個(gè)鏈路質(zhì)量指示值。
[0079]優(yōu)選地，信道信息記錄單元初始化信道信息記錄表；促使每個(gè)無(wú)線通信終端分別收集指示鏈路質(zhì)量相關(guān)的鏈路質(zhì)量指示值并且將所述鏈路質(zhì)量指示值置入鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包，當(dāng)每個(gè)無(wú)線通信終端收集到所述設(shè)定數(shù)量的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包時(shí)，促使將收集的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包發(fā)送給當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)。
[0080]優(yōu)選地，信道信息分析單元當(dāng)所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)接收每個(gè)無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包時(shí)，提取鏈路質(zhì)量指示值，計(jì)算鏈路質(zhì)量指示值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并且根據(jù)所述均值和標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)更新信道記錄表。
[0081]優(yōu)選地，信道切換單元根據(jù)信道記錄表確定所述多個(gè)無(wú)線通信終端中每個(gè)無(wú)線通信終端的最優(yōu)工作信道，第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)發(fā)送信道切換報(bào)文給所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端，所述每個(gè)無(wú)線通信終端根據(jù)所述切換報(bào)文將工作信道切換到各自的最優(yōu)工作信道。
[0082]在先前的說(shuō)明書和相關(guān)附圖中呈現(xiàn)的教導(dǎo)下，本發(fā)明涉及的領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員將得知在此闡述的本發(fā)明的許多修改和其他實(shí)施方式。因此，可以理解，本發(fā)明實(shí)施方式不限于這里公開的特定實(shí)施方式，并且其修改和其他實(shí)施方式也被包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。此外，盡管以上說(shuō)明書和相關(guān)附圖描述了在元件和/或功能的某些示例性組合的環(huán)境下的示例性實(shí)施方式，但是應(yīng)理解可通過備選實(shí)施方式提供元件和/或功能的不同組合，而不脫離所附權(quán)利要求的范圍。在這點(diǎn)上，例如，如可在所附權(quán)利要求中闡述的那樣，也可設(shè)想除了以上明確所述的元件和/或功能之外的不同組合。盡管這里采用的特定術(shù)語(yǔ)，但是它們可僅通過一般性和描述性概念來(lái)使用，并非用于限制的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種基于鏈路質(zhì)量指示值的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道調(diào)度方法，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)和多個(gè)無(wú)線通信終端，所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)能夠使用近距離無(wú)線通信技術(shù)與所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端進(jìn)行通信，其中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)在任意時(shí)刻只能在一個(gè)信道上工作，并且每個(gè)無(wú)線通信終端在任意時(shí)刻只能在一個(gè)信道上工作，所述方法包括: A.設(shè)置所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道并且為工作信道分配信道標(biāo)識(shí)，其中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道不同； B.通過雙向鏈路連接所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)，所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)存儲(chǔ)至少兩個(gè)相鄰無(wú)線網(wǎng)關(guān)的IP地址和相鄰無(wú)線網(wǎng)關(guān)工作的信道的信道標(biāo)識(shí)； C.將多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中選擇的第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)置為當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)，初始化信道信息記錄表; D.將所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道設(shè)置為所述多個(gè)無(wú)線通信終端的當(dāng)前工作信道； E.將所述多個(gè)無(wú)線通信終端連接到當(dāng)前工作信道，所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)根據(jù)當(dāng)前工作信道的網(wǎng)絡(luò)狀況確定每個(gè)無(wú)線通信終端應(yīng)當(dāng)收集的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包的設(shè)定數(shù)量，所述鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包包括至少一個(gè)鏈路質(zhì)量指示值； F.每個(gè)無(wú)線通信終端分別收集與鏈路質(zhì)量相關(guān)的鏈路質(zhì)量指示值并且將所述鏈路質(zhì)量指示值置入鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包，當(dāng)每個(gè)無(wú)線通信終端收集到設(shè)定數(shù)量的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包時(shí)，將收集的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包發(fā)送給當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)； G.所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)接收每個(gè)無(wú)線通信終端發(fā)送的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包，提取鏈路質(zhì)量指示值，計(jì)算每個(gè)`無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并且根據(jù)所述均值和標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)更新信道記錄表； H.當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)向無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中相鄰的下一無(wú)線網(wǎng)關(guān)發(fā)送信道信息記錄表，將所述下一無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)置為當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)并且將所述下一無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道設(shè)置為當(dāng)前工作信道； 1.當(dāng)所述下一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)不是所述選擇的第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)時(shí)，返回步驟E; 當(dāng)所述下一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)是所述選擇的第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)時(shí)，所述選擇的第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)根據(jù)收集的信道記錄表，根據(jù)信道記錄表確定所述多個(gè)無(wú)線通信終端中每個(gè)無(wú)線通信終端的最優(yōu)工作信道，第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)發(fā)送信道切換報(bào)文給所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端，所述每個(gè)無(wú)線通信終端根據(jù)所述切換報(bào)文將工作信道切換到各自的最優(yōu)工作信道。。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中無(wú)線網(wǎng)關(guān)是Zigbee網(wǎng)關(guān)，其中無(wú)線通信終端是與Zigbee網(wǎng)關(guān)通過Zigbee通信協(xié)議進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的Zigbee通信終端，其中多個(gè)Zigbee網(wǎng)關(guān)之間能夠通過TCP / IP協(xié)議進(jìn)行通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道信息記錄表包括:無(wú)線通信終端的物理地址、當(dāng)前最高的數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值和/或當(dāng)前最優(yōu)信道的信道標(biāo)識(shí)，其中最優(yōu)信道為數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值最高的信道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)無(wú)線網(wǎng)關(guān)收集了所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端的設(shè)定數(shù)量的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包時(shí)，提取鏈路質(zhì)量指示值，計(jì)算每個(gè)無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差之后還包括:根據(jù)鏈路質(zhì)量估計(jì)值模型和所述每個(gè)無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算每個(gè)無(wú)線通信終端在當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值，并且將計(jì)算的當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值與信道信息記錄表中相應(yīng)的無(wú)線通信終端的最優(yōu)數(shù)據(jù)包接收率估空值進(jìn)行比較，如果當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估即值大于最優(yōu)數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值，則在信道信息記錄表中將當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值設(shè)置為最優(yōu)數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值并且修改最優(yōu)信道標(biāo)識(shí)，從而更新信道記錄表。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的所有無(wú)線網(wǎng)關(guān)，所述多個(gè)無(wú)線通信終端在所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中任意一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的通信范圍之內(nèi)。
6.一種基于鏈路質(zhì)量指示值的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道調(diào)度系統(tǒng)，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)和多個(gè)無(wú)線通信終端，所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)能夠使用近距離無(wú)線通信技術(shù)與所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端進(jìn)行通信，其中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)在任意時(shí)刻只能在一個(gè)信道上工作，并且每個(gè)無(wú)線通信終端在任意時(shí)刻只能在一個(gè)信道上工作，所述系統(tǒng)包括: 信道設(shè)置單元，設(shè)置所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道并且為工作信道分配信道標(biāo)識(shí)，其中每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道不同；依次將多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)置為當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)；將所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)的工作信道設(shè)置為所述多個(gè)無(wú)線通信終端的當(dāng)前工作信道； 網(wǎng)絡(luò)管理單元，通過雙向鏈路連接所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中的每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)，每個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)存儲(chǔ)至少兩個(gè)相鄰無(wú)線網(wǎng)關(guān)的IP地址和相鄰無(wú)線網(wǎng)關(guān)工作的信道的信道標(biāo)識(shí)；將所述多個(gè)無(wú)線通信終端連接到當(dāng)前工作信道，所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)根據(jù)當(dāng)前工作信道的網(wǎng)絡(luò)狀況確定每個(gè)無(wú)線通信終端應(yīng)當(dāng)收集的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包的設(shè)定數(shù)量，所述鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包包括至少一個(gè)鏈路質(zhì)量指示值； 信道信息記錄單元，初始化信道信息`記錄表；促使每個(gè)無(wú)線通信終端分別收集與鏈路質(zhì)量相關(guān)的鏈路質(zhì)量指示值并且將所述鏈路質(zhì)量指示值置入鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包，當(dāng)每個(gè)無(wú)線通信終端收集到所述設(shè)定數(shù)量的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包時(shí)，促使將收集的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包發(fā)送給當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)； 信道信息分析單元，當(dāng)所述當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)關(guān)接收每個(gè)無(wú)線通信終端發(fā)送的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包時(shí)，提取鏈路質(zhì)量指示值，計(jì)算每個(gè)無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并且根據(jù)所述均值和標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)更新信道記錄表； 信道切換單元，根據(jù)信道記錄表確定所述多個(gè)無(wú)線通信終端中每個(gè)無(wú)線通信終端的最優(yōu)工作信道，第一無(wú)線網(wǎng)關(guān)發(fā)送信道切換報(bào)文給所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端，所述每個(gè)無(wú)線通信終端根據(jù)所述切換報(bào)文將工作信道切換到各自的最優(yōu)工作信道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中無(wú)線網(wǎng)關(guān)是Zigbee網(wǎng)關(guān)，其中無(wú)線通信終端是與Zigbee網(wǎng)關(guān)通過Zigbee通信協(xié)議進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的Zigbee通信終端，其中多個(gè)Zigbee網(wǎng)關(guān)之間能夠通過TCP / IP協(xié)議進(jìn)行通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信道信息記錄表包括:無(wú)線通信終端的物理地址、當(dāng)前最高的數(shù)據(jù)包接收率估值和/或當(dāng)前最優(yōu)信道的信道號(hào)，其中最優(yōu)信道為數(shù)據(jù)包接收率估值最高的信道。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)無(wú)線網(wǎng)關(guān)收集了所述多個(gè)無(wú)線通信終端中的每個(gè)無(wú)線通信終端的設(shè)定數(shù)量的鏈路質(zhì)量指示探測(cè)包時(shí)，提取鏈路質(zhì)量指示值，計(jì)算每個(gè)無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差之后還包括:根據(jù)鏈路質(zhì)量估計(jì)值模型和所述每個(gè)無(wú)線通信終端的鏈路質(zhì)量指示值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算每個(gè)無(wú)線通信終端在當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值，并且將計(jì)算的當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值與信道信息記錄表中相應(yīng)的無(wú)線通信終端的最優(yōu)數(shù)據(jù)包接收率估空值進(jìn)行比較，如果當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估即值大于最優(yōu)數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值，則在信道信息記錄表中將當(dāng)前信道的數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值設(shè)置為最優(yōu)數(shù)據(jù)包接收率估計(jì)值并且修改最優(yōu)信道標(biāo)識(shí)，從而更新信道記錄表。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的所有無(wú)線網(wǎng)關(guān)，所述多個(gè)無(wú)線通信終端 在所述多個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)中任意一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)的通信范圍之內(nèi)。
【文檔編號(hào)】H04W84/18GK103517443SQ201310367885
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】杜軍朝, 劉惠, 李興, 趙昆侖, 張春龍, 張晨 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)