一种无线自动组网的方法技术

本发明专利技术公开了一种无线自动组网的方法，包括步骤：预先选取N个跳频频率，如果中继节点需要跳频，则发送信标到路由节点，如果路由节点没有收到信标，则路由节点跳频搜索及跟踪，直到收到信标，将中继节点、路由节点、终端节点的工作频率建立在共用频道上，然后在节点发射功率为最佳的前提下，测试各路由节点是否有与其他路由节点频率相冲突，如果有，则对相冲突的路由节点的频率重新分配，直到各个路由节点的频率均不重合为止；中继节点依次载入各路由节点的频率，待所有路由节点完成频率载入，网络进入正常工作状态。本发明专利技术在不改变原无线节点结构的前提下实现中继节点、路由节点、终端节点的自动入网，完成无需人工操作的各节点的自动组网过程。

Method for wireless automatic networking

The invention discloses a method of wireless automatic network comprises the steps of: pre selected N frequency, if the relay node needs to send beacon to the frequency hopping, routing node, routing node if not received beacon, routing node hopping searching and tracking, until the received beacon, working frequency, routing node, relay node the terminal node based on shared channel, then the node transmission power is the best under the premise of testing each node whether with other routing node frequency conflict, if there is routing node of the conflicting frequency redistribution, until each routing node frequency does not coincide so far; the relay nodes are loaded the frequency of each node, routing node to all frequency load, the network enters normal working condition. The invention realizes the automatic network access of the relay node, the route node and the terminal node without changing the original wireless node structure, and realizes the automatic networking process of each node without manual operation.

【技术实现步骤摘要】
一种无线自动组网的方法
本专利技术涉及无线组网研究领域，特别涉及一种无线自动组网的方法。
技术介绍
无线组网是指通过无线设备用无线的方式组网，实现各设备间的资源共享，其组网方式根据应用场合的不同，目前包括以下几种方式：在局域网内进行组网、点到点无线连接、点到多点的无线连接、中继连接、网状网连接等。其中，中继连接是指两个网络间要实现无线组网，但是两个网络的地理位之间有障碍物或者之间的距离过大，为此，在两个网络间建立一个中继点，使两个网络能够通过中继建立连接。但目前，中继连接存在以下问题：一、网络中各个无线节点没有自动跳频功能，对频率环境抗干扰能力弱，易受同频干扰。二、各个无线节点工作频率需要人工设置，通用性不强，非专业人员不能对进行组网操作。因此，寻求一种在不改变原无线节点结构的前提下实现无线自动组网的方法具有重要的研究意义和实用价值。
技术实现思路
针对当前低速数据传输无线网(或无线传感网)中存在的遇到干扰环境下不能自动跳频的问题，本专利技术提供了一种无线自动组网的方法，该方法以可操作性好、通用性强、可靠性高的自动跳频算法为核心，以无线组网为基础，在不改变原无线节点结构的前提下实现中继节点、路由节点、终端节点的自动入网，完成无需人工操作的各节点的自动组网过程。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种无线自动组网的方法，网络采用分层网络结构，包括中继层、路由层和终端层，中继层上的中继节点与下属路由层上的路由节点之间采用星形连接，路由节点与下属的终端层上的终端节点之间也采用星形连接；方法包括步骤：预先在工作频段之间选取N个工作频道，作为N个跳频频率；设定路由节点RSSI门限，当实时检测到的RSSI高于RSSI门限时，则该路由节点认定为受到干扰，上报对应中继节点申请跳频，中继节点跳频，同时发送信标到路由节点，如果路由节点没有收到信标，则路由节点跳频搜索及跟踪，直到收到信标，以确保中继节点与各路由节点共用同一个频道，路由节点锁定该共用频道；将路由节点与其各终端节点的工作频率建立在共用频道上，计算路由节点与各终端节点通信时各自最佳的功率值，然后在路由节点和终端节点发射功率为最佳的前提下，测试各路由节点是否有与其他路由节点频率相冲突，如果有，则对相冲突的路由节点的频率重新分配，直到各个路由节点的频率均不相冲突为止；中继节点依次载入各路由节点的频率，当路由节点收到频率值后，先在共用信道上通知各终端节点换频，并确认每个终端节点都收到换频数据后，再自动将频率由共用频率换到新频率上；在新频率上再对各个终端节点进行轮询测试后，上报中继节点频率载入成功；待所有路由节点完成频率载入后，网络进入正常工作状态。优选的，中继节点跳频的判断方法是：(1-1)路由节点分别在跳频区上的N个工作频道上停T1时间对监听频道的RSSI值进行采样，取N个频道上的RSSI平均值，在此平均值的基础上，加一个增量后，再作为路由节点的RSSI门限，每T2时间对RSSI门限进行一次更新；(1-2)选择RSSI值最小的频道作为当前中继节点的工作频率，当实时检测到的RSSI高于RSSI门限时，则中继节点跳频，跳频采用循环跳频方式。优选的，中继节点按照一定时序向各路由节点发射信标，信标为一个广播数据包，广播数据包中包括一个确定的标志，路由节点如果收到该标志，则说明其共用频道与中继节点相同。更进一步的，在中继节点对网络系统进行同步操作过程中，路由节点采用循环跳频，用于搜索、跟踪信标，具体设置内容如下：(2-1)跳频时隙设置：路由节点处于接收状态，其每个频率的接收时隙设置为T3，以确保N个不同频率的时隙下一定能够跟踪到任何频率上的信标，当连续收到P个以上信标数据包后，则锁定接收频率，进入共用频道；(2-2)路由节点最佳发射功率的设置：中继节点将路由节点回复数据时检测出的RSSI数据再发回路由节点，由路由节点调整其发射功率到最佳发射功率值；(2-3)传送时隙设置：当P个不同频率的时隙过后路由节点仍没收到信标，说明中继节点没发信标或发射功率小，这时，则进入搜索状态，搜索状态下除完成对N个频道的搜索，后加有路由节点与其终端节点的数据交换时隙，实现路由节点对终端节点的周期控制；同时，在搜索一个周期后，将路由节点的功率增加一级，当增加到最大时，还没接收到信标，则认为中继节点没有发信标；(2-4)跳频初始值设置：当路由节点频率处于锁定接收频率状态下时，如果突然收不到信标数据包，则以当前频率作为跳频搜索的初始值开始搜索。更进一步的，所述中继节点发完M组信标后，理论上各路由节点的频道可以跳到共用频道上，从第M+1组开始进行轮询，收到路由节点回复则确定频道已共用，否则，中继节点在不停止其它工作的前提下继续询问，X次无回复，则通过以太网上报，将该路由节点定为故障处理。从而实现中继节点与路由节点沟通不上的判定。优选的，路由节点以轮询的方式分别与各终端节点进行通信，在数据传送过程中路由节点分别得到与终端节点通信的最佳功率值，记为Ps1，Ps2，…..，Psk，其中，Psk为第s个路由节点与其对应的第k个终端节点通信的最佳功率值，取上述最佳功率值中的最大值Psimax，作为该路由节点最佳的功率值；同时，终端节点分别得到与路由节点通信的最佳功率值，记为Pe1，Pe2，…..，Peu，其中，Peu为第u个终端节点与其对应的第e个路由节点通信的最佳功率值。优选的，测试各路由节点是否有与其他路由节点频率相冲突的步骤是：在将中继节点、相应路由节点与其各终端节点的工作频率均建立在共用频道上后，中继节点开始广播，各路由节点接收到TEST测试字符上报，并指令第1号路由节点用TEST测试字符轮询1号路由节点对应的各终端节点，回复也用TEST测试字符，从而测出第1号路由节点与其它路由节点区域的频率冲突的路由号，上传中继节点并列入相应冲突表中；同理，测出所有路由与其它路由节点频率冲突的路由编号；形成路由频率冲突表，该冲突表中包括路由编号、与其频率冲突的路由编号。更进一步的，对相冲突的路由节点的频率重新分配的步骤是：按路由编号，将频率按从低到高、先奇数后偶数分配，即按照下列顺序分配：F1、F3、F5、…、FV、F2、F4、F6、…FG，其中V为奇数，G＝V+1为偶数，扫描与其频率冲突的路由编号内是否有与所设频率相同的路由编号，如果有，则按从小到大换频继续扫描，直到频率不同为止。之所以选择奇数分配，是为了提高每个路由之间的频率隔离度。优选的，在组网完成进行通信过程中，实时监控路由节点是否受到干扰，如果受到干扰，则控制路由节点自动换频，步骤如下：(3-1)通过RSSI及接收数据格式判断当前所受到的干扰是本网络系统干扰还是外界干扰，如果是本网络系统干扰，则执行步骤(3-2)，否则，执行步骤(3-3)；(3-2)当前路由节点受到本网络系统干扰上报中继节点，中继节点则调用路由频率冲突表，查出受干扰的路由节点号的频率，按顺序更换一个本网络没使用的新频率，再进行测试是否干扰消除，直到更换到干扰消除为止，此时的频率为该路由节点的新频率，将更新后的频率编号记录到频率更新表格中；(3-3)当前路由节点受到外界干扰上报中继节点，中继节点调用路由频率冲突表，查出受干扰的路由节点号的频率，按顺序更换一个本网络没使用的新频率，再进行测试是否本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线自动组网的方法，其特征在于，网络采用分层网络结构，包括中继层、路由层和终端层，中继层上的中继节点与下属路由层上的路由节点之间采用星形连接，路由节点与下属的终端层上的终端节点之间也采用星形连接；方法包括步骤：预先在工作频段之间选取N个工作频道，作为N个跳频频率；设定路由节点RSSI门限，当实时检测到的RSSI高于RSSI门限时，则该路由节点认定为受到干扰，上报对应中继节点申请跳频，中继节点跳频，同时发送信标到路由节点，如果路由节点没有收到信标，则路由节点跳频搜索及跟踪，直到收到信标，以确保中继节点与各路由节点共用同一个频道，路由节点锁定该共用频道；将路由节点与其各终端节点的工作频率建立在共用频道上，计算路由节点与各终端节点通信时各自最佳的功率值，然后在路由节点和终端节点发射功率为最佳的前提下，测试各路由节点是否有与其他路由节点频率相冲突，如果有，则对相冲突的路由节点的频率重新分配，直到各个路由节点的频率均不相冲突为止；中继节点依次载入各路由节点的频率，当路由节点收到频率值后，先在共用信道上通知各终端节点换频，并确认每个终端节点都收到换频数据后，再自动将频率由共用频率换到新频率上；在新频率上再对各个终端节点进行轮询测试后，上报中继节点频率载入成功；待所有路由节点完成频率载入后，网络进入正常工作状态。...

【技术特征摘要】
1.一种无线自动组网的方法，其特征在于，网络采用分层网络结构，包括中继层、路由层和终端层，中继层上的中继节点与下属路由层上的路由节点之间采用星形连接，路由节点与下属的终端层上的终端节点之间也采用星形连接；方法包括步骤：预先在工作频段之间选取N个工作频道，作为N个跳频频率；设定路由节点RSSI门限，当实时检测到的RSSI高于RSSI门限时，则该路由节点认定为受到干扰，上报对应中继节点申请跳频，中继节点跳频，同时发送信标到路由节点，如果路由节点没有收到信标，则路由节点跳频搜索及跟踪，直到收到信标，以确保中继节点与各路由节点共用同一个频道，路由节点锁定该共用频道；将路由节点与其各终端节点的工作频率建立在共用频道上，计算路由节点与各终端节点通信时各自最佳的功率值，然后在路由节点和终端节点发射功率为最佳的前提下，测试各路由节点是否有与其他路由节点频率相冲突，如果有，则对相冲突的路由节点的频率重新分配，直到各个路由节点的频率均不相冲突为止；中继节点依次载入各路由节点的频率，当路由节点收到频率值后，先在共用信道上通知各终端节点换频，并确认每个终端节点都收到换频数据后，再自动将频率由共用频率换到新频率上；在新频率上再对各个终端节点进行轮询测试后，上报中继节点频率载入成功；待所有路由节点完成频率载入后，网络进入正常工作状态。2.根据权利要求1所述的一种无线自动组网的方法，其特征在于，中继节点跳频的判断方法是：(1-1)路由节点分别在跳频区上的N个工作频道上停T1时间对监听频道的RSSI值进行采样，取N个频道上的RSSI平均值，在此平均值的基础上，加一个增量后，再作为路由节点的RSSI门限，每T2时间对RSSI门限进行一次更新；(1-2)选择RSSI值最小的频道作为当前中继节点的工作频率，当实时检测到的RSSI高于RSSI门限时，则中继节点跳频，跳频采用循环跳频方式。3.根据权利要求1所述的一种无线自动组网的方法，其特征在于，中继节点按照一定时序向各路由节点发射信标，信标为一个广播数据包，广播数据包中包括一个确定的标志，路由节点如果收到该标志，则说明其共用频道与中继节点相同。4.根据权利要求1所述的一种无线自动组网的方法，其特征在于，在中继节点对网络系统进行同步操作过程中，路由节点采用循环跳频，用于搜索、跟踪信标，具体设置内容如下：(2-1)跳频时隙设置：路由节点处于接收状态，其每个频率的接收时隙设置为T3，以确保N个不同频率的时隙下一定能够跟踪到任何频率上的信标，当连续收到P个以上信标数据包后，则锁定接收频率，进入共用频道；(2-2)路由节点最佳发射功率的设置：中继节点将路由节点回复数据时检测出的RSSI数据再发回路由节点，由路由节点调整其发射功率到最佳发射功率值；(2-3)传送时隙设置：当P个不同频率的时隙过后路由节点仍没收到信标，说明中继节点没发信标或发射功率小，这时，则进入搜索状态，搜索状态下除完成对N个频道的搜索，后加有路由节点与其终端节点的数据交换时隙，实现路由节点对终端节点的周期控制；同时，在搜索一个周期后，将路由节点的功率增加一级，当增加到最大时，还没接收到信标，则认为中继节点没有发信标；(2-4)跳频初始值设置：当路由节点频率处于锁定接收频率状态下时，如果突然收不到信标数据包，则以当前频率作为跳频搜索的初始值开始搜索。5.根据权利要求4所述的一种无线自动组网的方法，其特征在于，所述中继节点发完M组信标后，理论上各路由节点的频道可以跳到共用频道上，从第M+1组开始进行轮询，收到路由节点回复则确定频道已共用，否则，中继...

【专利技术属性】
技术研发人员：董兵，
申请(专利权)人：广东轻工职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44