IoT终端、AP设备及利用其的无线通信方法技术

在本发明专利技术中提出一种高密度环境下的大规模IoT终端之间无线通信方法，其采用使用其它信道的群集结构并充分利用安装有双RF的AP功能的设备，从而从结构上使信号之间干扰最小化，且在集群中适用动态调度方法，从而能够使传输成功率最大化，并能够使传输延迟时间最小化。上述方法包括：AP设备在每一个回合开始时刻生成并广播指定了要向包括在集群中的至少一个IoT终端分配的传输时隙的调度表的步骤；包括在集群中的至少一个IoT终端基于从AP设备传输的调度表通过分配到自身的传输时隙传输传感数据的步骤；及AP设备按每一个回合将通过调度表中指定的至少一个传输时隙接收的传感数据汇集而通过串行通信传输至服务器的步骤。数据汇集而通过串行通信传输至服务器的步骤。数据汇集而通过串行通信传输至服务器的步骤。

【技术实现步骤摘要】
IoT终端、AP设备及利用其的无线通信方法


[0001]本专利技术涉及一种在如智能工厂那样以超高密度设置大规模物联网(Internet of Things，IoT)终端而构成LLN(Low
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power and Lossy Networks，低功耗有损网络)的情况下使用的无线传感器网络协议栈。

技术介绍

[0002]在用于产业用IoT的无线传感器网络技术上存在基于无线个人局域网(WPAN)传输规范即IEEE802.15.4标准来规定了适合于相关产业需求的上位层次的ZigBee、ISA100.11a以及无线HART(Wireless HART)等规范。
[0003]最近，在IEEE802.15.4e中对利用TSCH(Time Slotted Channel Hopping，时隙信道跳频)技术发送/接收数据的MAC(Media Access Control，介质访问控制)模板进行了标准化，并基于时隙化的介质存取和信道跳频的组合来实现可靠度高的通信，因此备受关注。
[0004]然而，这种IoT用无线通信技术是一种在设备以低密度设置于宽阔的区域的环境下工作的无线传感器网络栈，因此有效地使用于如远程抄表(AMI)那样的服务，但在如半导体和显示器工厂那样设备以超高密度设置的环境下，性能由于信号之间干扰而急剧下降。
[0005]由于这种信号之间干扰，如WiFi或ZigBee那样的基于CSMA(Carrier Sense Multiple Access，载波侦听多路访问)技术的无线通信技术在超高密度的大规模环境下性能急剧下降，且尚未开发出支持1000个水平的大规模无线通信设备在单一空间内工作的无线IoT通信技术。
[0006]另外，在TSCH技术的情况下，为了进行无线信号之间无冲突的发送/接收而使用调度，随着参与网络的设备的数量增多，出现发送/接收时隙的长度变长且传送/接收应用数据的速度变慢之类的缺点，从而适用于大规模设备环境方面存在问题。

技术实现思路

[0007](专利技术所要解决的问题)
[0008]本专利技术的目的在于：采用使用互不相同的信道的集群化(clustering)结构并充分利用安装有双RF的AP功能的设备，从而从结构上对信号之间干扰进行最小化，且在集群中适用动态调度(scheduling)方法，从而能够使传输成功率最大化，并能够使传输延迟时间最小化。
[0009](解决问题所采用的措施)
[0010]根据实施例的IoT终端包括：RF部，其与AP设备进行无线通信；NFC标签，其记录有集群(cluster)ID；存储器，其记录有至少一个程序；以及处理器，其执行程序，程序能够以与从NFC标签读取的集群ID对应的方式设定RF部的收发(发送/接收)信道频率，基于在每一个回合(round，轮)通过RF部从AP设备传输的调度表(schedule)而将传输时隙设定并向AP设备进行数据传输。
[0011]此时，在NFC标签中可以记录从管理者的智能设备通过NFC通信传输的集群ID、IoT
终端ID以及执行模式。
[0012]此时，收发信道频率可以随集群ID而不同。
[0013]此时，在执行模式为初始连接模式的情况下，程序可以通过调度表中指定的空时隙(Empty Slot)中的一个时隙向AP设备传输集群连接请求包，并从AP设备接收响应消息后，将执行模式从初始连接模式转换到传输模式。
[0014]根据实施例的IoT终端可以进一步包括传感器部，在执行模式为传输模式的情况下，程序通过调度表中指定的分配到自身的时隙向AP设备传输由传感器部测定的传感数据。
[0015]此时，在执行模式为解除模式的情况下，程序可以通过调度表中指定的分配到自身的时隙向AP设备传输集群连接解除请求包。
[0016]此时，在NFC标签中可以记录从管理者的智能设备通过NFC通信传输的解除模式，随着在NFC标签中记录释放模式，程序将执行模式判断为解除模式。
[0017]根据实施例的AP设备可以包括：RF部，其与包括在集群中的至少一个IoT终端进行无线通信；存储器，其记录有集群ID和至少一个程序；以及处理器，其执行程序，程序以与从存储器读取的集群ID对应的方式设定RF部的收发信道频率，在每一个回合开始时刻生成指定了要向包括在集群中的至少一个IoT终端分配的传输时隙的调度表并将调度表通过RF部广播(broadcasting)，基于调度表按每一个时隙接收并处理数据。
[0018]此时，根据实施例的AP设备可以另行搭载与其它AP设备进行通信的其它RF部。
[0019]此时，程序可以在接通电源之后立即生成并广播将所有时隙均设定为空时隙(Empty slot)的调度表。
[0020]此时，在从至少一个IoT终端通过空时隙接收集群连接请求包后，程序可以将相应IoT终端追加到集群中。
[0021]此时，程序可以按每一个回合汇集通过调度表中指定的至少一个传输时隙接收的传感数据并将传感数据通过串行通信传输至服务器。
[0022]此时，接收到通过调度表中指定的至少一个传输时隙传输的集群连接解除请求包后，程序可以执行从集群中删除相应IoT终端的步骤。
[0023]根据实施例的超高密度环境下的大规模IoT终端之间无线通信方法可以包括：AP设备在每一个回合开始时刻生成并广播指定了要向包括在集群中的至少一个IoT终端分配的传输时隙的调度表的步骤；包括在集群中的至少一个IoT终端基于从AP设备传输的调度表通过分配到自身的传输时隙传输传感数据的步骤；以及AP设备按每一个回合汇集通过调度表中指定的至少一个传输时隙接收的传感数据并将传感数据通过串行通信传输至服务器的步骤。
[0024]根据实施例的超高密度环境下的大规模IoT终端之间无线通信方法可以进一步包括：AP设备在电源接通之后立即以与从存储器读取的集群ID对应的方式设定收发信道频率的步骤；以及生成并广播将所有时隙设定为空时隙(Empty slot)的调度表的步骤。
[0025]根据实施例的超高密度环境下的大规模IoT终端之间无线通信方法可以进一步包括IoT终端以与从NFC标签读取的集群ID对应的方式设定RF部的收发信道频率的步骤。
[0026]根据实施例的，收发信道频率可以随各集群ID而不同。
[0027]此时，可以进一步包括：在执行模式为初始连接模式的情况下，IoT终端通过调度
表中指定的空时隙(Empty Slot)中的一个时隙向AP设备传输集群连接请求包的步骤；以及从至少一个IoT终端通过空时隙接收集群连接请求包后，AP设备将相应IoT终端追加到集群中的步骤。
[0028]此时，可以进一步包括：从AP设备接收到对于集群连接请求的响应消息后，IoT终端将执行模式从初始连接模式转换到传输模式的步骤。
[0029]此时，可以进一步包括：IoT终端在执行模式为解除模式的情况下通过调度表中指定的分配到自身的时隙向AP设备传输集群连接解除请求包的步骤；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IoT终端，包括：RF部，其与AP设备进行无线通信；NFC标签，其记录有集群ID；存储器，其记录有至少一个程序；以及处理器，其执行程序，程序以与从NFC标签读取的集群ID对应的方式设定RF部的收发信道频率，基于在每一个回合通过RF部从AP设备传输的调度表而将传输时隙设定而向AP设备进行数据传输。2.根据权利要求1所述的IoT终端，其中，在NFC标签中记录从管理者的智能设备通过NFC通信传输的集群ID、IoT终端ID以及执行模式。3.根据权利要求1所述的IoT终端，其中，收发信道频率随集群ID而不同。4.根据权利要求1所述的IoT终端，其中，在执行模式为初始连接模式的情况下，程序通过调度表中指定的空时隙中的一个时隙向AP设备传输集群连接请求包，并从AP设备接收响应消息后，将执行模式从初始连接模式转换为传输模式。5.根据权利要求1所述的IoT终端，其中，进一步包括传感器部，在执行模式为传输模式的情况下，程序通过调度表中指定的分配到自身的时隙向AP设备传输由传感器部测定的传感数据。6.根据权利要求1所述的IoT终端，其中，在执行模式为解除模式的情况下，程序通过调度表中指定的分配到自身的时隙向AP设备传输集群连接解除请求包。7.根据权利要求1所述的IoT终端，其中，在NFC标签中记录从管理者的智能设备通过NFC通信传输的解除模式，随着在NFC标签中记录解除模式，程序将执行模式判断为解除模式。8.一种AP设备，包括：RF部，其与包括在集群中的至少一个IoT终端进行无线通信；存储器，其记录有集群ID和至少一个程序；以及处理器，其执行程序，程序以与从存储器读取的集群ID对应的方式设定RF部的收发信道频率，在每一个回合开始时刻生成指定了要向包括在集群中的至少一个IoT终端分配的传输时隙的调度表，并将调度表通过RF部广播，基于调度表而按每一个时隙接收并处理数据。9.根据权利要求8所述的AP设备，其中，另行搭载与其它AP设备进行通信的其它RF部。10.根据权利要求8所述的AP设备，其中，程序在电源接通之后立即生成并广播将所有时隙均设定为空时隙的调度表。11.根据权利要求8所述的AP设备，其中，在从至少一个IoT终端通过空时隙接收集群连接请求包后，程序将相应IoT终端追加到
集群中。12.根据权利要求8所述的AP设备，其中，程序按每一个回合汇集通过调度表中...

【专利技术属性】
技术研发人员：马苹洙，金善泰，申益秀，
申请(专利权)人：韩国电子通信研究院，
类型：发明
国别省市：