一种用于复合传感器系统的无线网络架构技术方案

本发明专利技术涉及一种用于复合传感器系统的无线网络架构，包括中继传输节点、中继传感器节点、普通传感器节点和一个中心汇聚节点，且所述中继传输节点、中继传感器节点、普通传感器节点和一个中心汇聚节点构成树状结构；所述中心汇聚节点，用于负责网络内的数据上行汇集和下行控制；中继传输节点，用于负责中继网络信号；中继传感器节点，用于负责产生、上行数据和接收下行控制，同时还用于负责中继网络信号；普通传感器节点，用于负责产生、上行数据和接收下行控制。本发明专利技术能够在单一频点的情况下，通过动态调整的时分复用技术满足复合传感器系统的组网需求。系统的组网需求。系统的组网需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于复合传感器系统的无线网络架构


[0001]本专利技术涉及无线传感器网络
，特别是涉及一种用于复合传感器系统的无线网络架构。

技术介绍

[0002]无线传感器网络由定点布设或者随机布设的多种类无线传感器组成，可迅速组成自适应的网络拓扑结构，并对分布式动态信息进行协同感知和处理，形成自治综合信息系统，其综合了传感器技术、嵌入式技术、分布式处理技术和无线通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的情报，传送给需要这些信息的用户。传感器网络可以使人们在任何时间、地点和任何环境条件下获取可靠的信息，广泛地应用于国家安全、环境监测、智能交通、医疗卫生、制造业及反恐抗灾等领域。
[0003]复合传感器可采用人工布设或者随机布设等方式将携带多种类传感器类型的复合型传感器布设于野外无人值守环境中，对网络的灵活接入能力，自组织能力、抗毁性、抗干扰能力、功耗、生存周期等提出了很高的要求。
[0004]而现有传感器网络的研究较多的停留在一些电力抄表、智能家居等领域，而满足无人值守环境下多种传感器手段复合的传感器完成信息交互，目前仍然处于有待深入研究的领域。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于复合传感器系统的无线网络架构，能够在单一频点的情况下，通过动态调整的时分复用技术满足复合传感器系统的组网需求。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于复合传感器系统的无线网络架构，包括中继传输节点、中继传感器节点、普通传感器节点和一个中心汇聚节点，且所述中继传输节点、中继传感器节点、普通传感器节点和一个中心汇聚节点构成树状结构；所述中心汇聚节点，用于负责网络内的数据上行汇集和下行控制；中继传输节点，用于负责中继网络信号；中继传感器节点，用于负责产生、上行数据和接收下行控制，同时还用于负责中继网络信号；普通传感器节点，用于负责产生、上行数据和接收下行控制。
[0007]在组网时，所述中心汇聚节点周期性的发起组网信标，其余节点监听到所述中心汇聚节点的组网信标后，作为时间同步起始，并根据所述组网信标内携带的组网控制信息，按照预定的时隙进行有序组网；其中，所述中继传输节点和中继传感器节点在所述预定的时隙内同步转发所述组网信标。
[0008]所述中继传输节点加入网络后，在自身分配的工作的时间区域内向所述普通传感器节点发送组网信标数据。
[0009]所述中继传感器节点是在组网时由所述中心汇聚节点从多个已经接入网络中的普通传感器节点中选出。
[0010]所述普通传感器节点监听到多个组网信标时，则根据所述组网信标的链路质量和区域内已注册的普通传感器节点的数量选择所述组网信标所在的区域。
[0011]所述时隙采用动态时分复用技术进行划分，将超帧周期划分为：静态固定区域、动态区域和静默区域；所述静态固定区域根据节点的分类包括：一个所述中心汇聚节点的时隙区域、可调整数量的中继传输节点的时隙区域和可调整数量的所述中继传感器节点的时隙区域；所述动态区域根据传输的数据量动态申请；所述静默区域用于在节点处于无线物理层静默状态时能够进行掉电处理。
[0012]所述静态固定区域中的时隙划分为：信标发射时隙，作为所述静态固定区域的发起节点，用于发送组网信标使用；固定上行发射时隙，作为所述静态固定区域的加入节点，用于上行数据，并能够根据所述普通传感器节点和中继传感器节点的数量动态配置时隙的数量和持续时间；固定下行发射时隙，作为所述静态固定区域的下行发射节点，用于向下级设备发送确认帧和/或业务数据帧。
[0013]有益效果
[0014]由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术采用动态时分复用技术，广泛适用于各类无线通信体制的物理层信道，整个网络的架构精简，协议代码量低，具有高可靠传输小数据特性，同时具备大数据传输功能，满足复合化传感器如传感器融合信息以及音视频数据的传输要求，适用于低功耗、低速率、低成本的多跳通信系统。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施方式的无线网络架构的示意图；
[0016]图2是本专利技术实施方式中中心汇聚节点发起组网的流程图；
[0017]图3是本专利技术实施方式中中继传输节点的组网流程图；
[0018]图4是本专利技术实施方式中普通传感器节点的组网流程图；
[0019]图5是本专利技术实施方式中静态固定区域的划分示意图；
[0020]图6是本专利技术实施方式中中心汇聚节点的时隙区域的时隙划分示意图；
[0021]图7是本专利技术实施方式中中继传输节点的时隙区域的时隙划分示意图；
[0022]图8是本专利技术实施方式中中继传感器节点的时隙区域的时隙划分示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0024]本专利技术的实施方式涉及一种用于复合传感器系统的无线网络架构，如图1所示，包括中继传输节点、中继传感器节点、普通传感器节点和一个中心汇聚节点，且所述中继传输节点、中继传感器节点、普通传感器节点和一个中心汇聚节点构成树状结构；所述中心汇聚节点，用于负责网络内的数据上行汇集和下行控制；中继传输节点，用于负责中继网络信号；中继传感器节点，用于负责产生、上行数据和接收下行控制，同时还用于负责中继网络
信号；普通传感器节点，用于负责产生、上行数据和接收下行控制。
[0025]该无线网络架构内仅存在一个中心汇聚节点，并且由此中心汇聚节点主动发起组网信号。所有网络节点的无线通信功能均为相同设计，无差别要求。采用时分复用网络，超帧周期为入网阶段，其为短时间周期，具体周期数根据不同的应用场景和无线通信能力，可通过网络协议进行配置，默认为1秒，网络维护为更长时间，默认为10秒。
[0026]本实施方式中的中心汇聚节点为网络的接入点和发起节点，中继传输节点为具有中继功能的传输节点，中继传感器节点为具有中继功能的传感器节点。本实施方式的网络架构支持单频点内的节点最大数量为254个，节点可分为单一传输功能节点和具备传输功能的传感器节点，节点的无线传输功能完全对等。网络拓扑架构为树状结构，系统内存在唯一中心汇聚的传输节点，负责网络内的数据上行汇集和下行控制，其余传输节点负责中继网络信号。传感器节点负责产生、上行数据和接收下行控制，同时具备中继网络信号功能，传感器中继节点身份由网络自组织产生，为了考虑传感器节点的功耗因素，中继节点身份采用非固定方式。
[0027]如图2、图3和图4所示，中心汇聚节点接入中继传输节点发起组网时，其周期的在信标时隙内发送组网信标数据，其余节点监听到所述中心汇聚节点的组网信标后，作为时间同步起始，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于复合传感器系统的无线网络架构，其特征在于，包括中继传输节点、中继传感器节点、普通传感器节点和一个中心汇聚节点，且所述中继传输节点、中继传感器节点、普通传感器节点和一个中心汇聚节点构成树状结构；所述中心汇聚节点，用于负责网络内的数据上行汇集和下行控制；中继传输节点，用于负责中继网络信号；中继传感器节点，用于负责产生、上行数据和接收下行控制，同时还用于负责中继网络信号；普通传感器节点，用于负责产生、上行数据和接收下行控制。2.根据权利要求1所述的用于复合传感器系统的无线网络架构，其特征在于，在组网时，所述中心汇聚节点周期性的发起组网信标，其余节点监听到所述中心汇聚节点的组网信标后，作为时间同步起始，并根据所述组网信标内携带的组网控制信息，按照预定的时隙进行有序组网；其中，所述中继传输节点和中继传感器节点在所述预定的时隙内同步转发所述组网信标。3.根据权利要求2所述的用于复合传感器系统的无线网络架构，其特征在于，所述中继传输节点加入网络后，在自身分配的工作的时间区域内向所述普通传感器节点发送组网信标数据。4.根据权利要求2所述的用于复合传感器系统的无线网络架构，其特征在于，所述中继传感器节点是在组网时由所述中心汇聚节点从多个已经接入网络...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱汉望，薛向坤，刘建坡，张士柱，何光辉，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：