兩跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種基于窄帶通信技術(shù)的低功耗兩跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)中，大量終端設(shè)備將通過(guò)無(wú)線方式接入網(wǎng)絡(luò)。這些設(shè)備在通訊時(shí)需要消耗電能，而在很多場(chǎng)景下，它們只能采用電池供電，而且需要工作很長(zhǎng)時(shí)間，所以必須降低其所消耗的能量，也就是要在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)時(shí)考慮降低無(wú)線通訊的功耗。另一方面，無(wú)線通訊的距離也影響著網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)通常使用兩種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，分別是自組網(wǎng)(adhoc network)和星型網(wǎng)絡(luò)(star network)。自組網(wǎng)通常指網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)間通過(guò)一定的路由算法形成動(dòng)態(tài)可變的拓?fù)溥B接關(guān)系，一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以作為中繼轉(zhuǎn)發(fā)其它結(jié)點(diǎn)之間的通訊數(shù)據(jù)，而每個(gè)結(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)之間通過(guò)一跳或者多跳中繼結(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。zigbee網(wǎng)絡(luò)就是一種典型的自組網(wǎng)，但由于zigbee結(jié)點(diǎn)之間的通信距離較短，為了覆蓋較大的范圍或者進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的通信，數(shù)據(jù)傳輸要經(jīng)過(guò)多跳中繼，其性能往往很不穩(wěn)定，成本、功耗都很高。星型網(wǎng)絡(luò)是一種更簡(jiǎn)單的拓?fù)?，終端設(shè)備和網(wǎng)關(guān)直接進(jìn)行通訊，不需要中繼轉(zhuǎn)發(fā)，因此成本和部署復(fù)雜度都較低。wifi和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)都屬于典型的星型網(wǎng)絡(luò)，但其終端設(shè)備的功耗很高，無(wú)法在電池供電情況下長(zhǎng)時(shí)間工作。以Lora為代表的新型窄帶無(wú)線通信技術(shù)，具有遠(yuǎn)距離、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于搭建低成本、低復(fù)雜度的星型網(wǎng)絡(luò)。但是在實(shí)際部署星型網(wǎng)絡(luò)時(shí)，雖然網(wǎng)關(guān)的無(wú)線覆蓋距離很遠(yuǎn)、覆蓋面積很大，但是某些終端設(shè)備所處的物理位置往往處于一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境中，由于遮擋、干擾等因素，終端和網(wǎng)關(guān)之間可能無(wú)法穩(wěn)定的直接通信。
[0003]因此，發(fā)明一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，滿足以低復(fù)雜度和低成本接入大量低功耗終端設(shè)備的需求，顯得十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種兩跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其可以以低復(fù)雜度、低成本使大量低功耗終端設(shè)備接入網(wǎng)關(guān)，其中的終端設(shè)備和中繼設(shè)備均可以較低功耗工作，僅靠電池就可以長(zhǎng)時(shí)間工作。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種兩跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其包括終端設(shè)備、中繼設(shè)備和網(wǎng)關(guān)設(shè)備，
[0006]所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)時(shí)向所述終端設(shè)備廣播預(yù)設(shè)的廣播信息；
[0007]所述終端設(shè)備偵聽(tīng)并接收所述預(yù)設(shè)的廣播信息，然后結(jié)合實(shí)際接收到的信息確定當(dāng)前情況下所述終端設(shè)備與所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備間通信的信噪比和所述終端設(shè)備的接收信號(hào)強(qiáng)度；
[0008]所述中繼設(shè)備交替進(jìn)行休眠和蘇醒，且每次休眠的時(shí)間長(zhǎng)度為B，每次蘇醒的時(shí)間長(zhǎng)度為c ；
[0009]其中，當(dāng)所述終端設(shè)備需要向所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)所確定的當(dāng)前情況下所述終端設(shè)備與所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備間通信的信噪比和所述終端設(shè)備的接收信號(hào)強(qiáng)度選擇性地直接向所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)或者通過(guò)所述中繼設(shè)備間接向所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)；
[0010]其中，在通過(guò)所述中繼設(shè)備間接發(fā)送的情況下，所述終端設(shè)備在待發(fā)送數(shù)據(jù)前添加前導(dǎo)碼，所述前導(dǎo)碼的發(fā)送時(shí)長(zhǎng)A多B+C，A、B和C均大于0，當(dāng)所述中繼設(shè)備偵聽(tīng)到所述前導(dǎo)碼時(shí)，保持蘇醒狀態(tài)，直到接收并轉(zhuǎn)發(fā)完成與該前導(dǎo)碼對(duì)應(yīng)的待發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0011]優(yōu)選的是，所述的兩跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，
[0012]選擇性地直接向所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)或者通過(guò)所述中繼設(shè)備間接向所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的方法為:若當(dāng)前情況下所述終端設(shè)備與所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備間通信的信噪比大于等于第一臨界值且所述終端設(shè)備的接收信號(hào)強(qiáng)度大于等于第二臨界值時(shí)，所述終端設(shè)備直接向所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，若當(dāng)前情況下所述終端設(shè)備與所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備間通信的信噪比小于第一臨界值或所述終端設(shè)備接收信號(hào)強(qiáng)度小于第二臨界值時(shí)，所述終端設(shè)備通過(guò)所述中繼設(shè)備間接向所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0013]優(yōu)選的是，所述的兩跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，所述終端設(shè)備的待發(fā)送數(shù)據(jù)前始終添加有前導(dǎo)碼。
[0014]優(yōu)選的是，所述的兩跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，
[0015]所述終端設(shè)備直接向所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)或者通過(guò)所述中繼設(shè)備間接向所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)后，交替進(jìn)行休眠和蘇醒，每次休眠時(shí)間長(zhǎng)度為B，每次蘇醒的時(shí)間長(zhǎng)度為C ；
[0016]其中，當(dāng)所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備需要向所述終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)所確定的當(dāng)前情況下所述終端設(shè)備與所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備間通信的信噪比和所述終端設(shè)備的接收信號(hào)強(qiáng)度選擇性地直接向所述終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)或者通過(guò)所述中繼設(shè)備間接向所述終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)；
[0017]其中，在通過(guò)所述中繼設(shè)備間接發(fā)送的情況下，所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備在待發(fā)送數(shù)據(jù)前添加前導(dǎo)碼，當(dāng)所述中繼設(shè)備偵聽(tīng)到所述前導(dǎo)碼時(shí)，保持蘇醒狀態(tài)，接收并儲(chǔ)存與該前導(dǎo)碼對(duì)應(yīng)的待發(fā)送數(shù)據(jù)，并在待發(fā)送數(shù)據(jù)前添加前導(dǎo)碼然后向所述終端設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)所述終端設(shè)備偵聽(tīng)到所述前導(dǎo)碼時(shí)，保持蘇醒狀態(tài)，直到接收并處理完成與該前導(dǎo)碼對(duì)應(yīng)的待發(fā)送數(shù)據(jù)，所述中繼設(shè)備在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)完成后重新進(jìn)入休眠；
[0018]其中，在直接向所述終端設(shè)備發(fā)送的情況下，所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備在待發(fā)送數(shù)據(jù)前添加前導(dǎo)碼，當(dāng)所述終端設(shè)備偵聽(tīng)到所述前導(dǎo)碼時(shí)，保持蘇醒狀態(tài)，直到接收并處理完成與該前導(dǎo)碼對(duì)應(yīng)的待發(fā)送數(shù)據(jù)。優(yōu)選的是，所述的兩跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，
[0019]選擇性地直接向所述終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)或者通過(guò)所述中繼設(shè)備間接向所述終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的方法為:若當(dāng)前情況下所述終端設(shè)備與所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備間通信的信噪比大于等于第一臨界值且所述終端設(shè)備的接收信號(hào)強(qiáng)度大于等于第二臨界值時(shí)，所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備直接向所述終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，若當(dāng)前情況下所述終端設(shè)備與所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備間通信的信噪比小于第一臨界值或所述終端設(shè)備接收信號(hào)強(qiáng)度小于第二臨界值時(shí)，所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過(guò)所述中繼設(shè)備間接向所述終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0020]優(yōu)選的是，所述的兩跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，所述待發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)長(zhǎng)為統(tǒng)一的預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)。
[0021]優(yōu)選的是，所述的兩跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，所述第一臨界值為-20?_5dB，所述第二臨界值為-150?-113dBm。
[0022]優(yōu)選的是，所述的兩跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，所述中繼設(shè)備與所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備相互發(fā)送數(shù)據(jù)采用的通信方法為網(wǎng)絡(luò)多址接入方法，所述終端設(shè)與所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備相互直接發(fā)送數(shù)據(jù)采用的通信方法為網(wǎng)絡(luò)多址接入方法。
[0023]優(yōu)選的是，所述的兩跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，所述終端設(shè)備與所述中繼設(shè)備、所述終端設(shè)備與所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備、所述中繼設(shè)備與所述網(wǎng)關(guān)設(shè)備均采用Lora窄帶通信技術(shù)進(jìn)行通信。
[0024]本發(fā)明至少包括以下有益效果:
[0025]由于中繼設(shè)備設(shè)置在終端設(shè)備周圍，當(dāng)終端設(shè)備被建筑物遮擋或受到干擾造成信噪比和接收信號(hào)強(qiáng)度過(guò)低時(shí)，可以迅速切換至通過(guò)中繼設(shè)備來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，使通信過(guò)程能夠穩(wěn)定地進(jìn)行。而且終端設(shè)備和中繼設(shè)備均處于交替休眠和蘇醒狀態(tài)，減少了耗電量。
[0026]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通