[发明专利]基于TDMA无线传感器网络的接入方式

说明书

 

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术，具体涉及一种无线传感器网络的接入方法。

 

背景技术

    无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)目前已经开始广泛应用于工业监测、智能电网、智能家居、智能交通、公共安全、医疗卫生、环境保护等社会各行各业中，尤其适用于某些不方便布线的领域，例如电力高压设备在线监测、旋转设备振动在线监测等工业领域；或某些经常需要移动测试的场合，例如工业试验数据采集系统等。

以Zigbee为代表的无线传感器网络，通过CDMA(Code-Division Multi-Access)或直序列扩频(Direct-Sequence Spread-Spectrum)通信和FDMA(Frequency-Division Multi-Access)的组网方式区来实现无线传感器网络中的协调器(Coordinator)和所属终端设备(Device)之间的通信。

传统的基于CDMA和FDMA的无线传感器网络，都使用CD-CSMA方式来接入。其具有如下缺陷：

以CDMA为组网方式的无线传感器网络中，相邻的协调器使用相同频率进行工作，当其中一个协调器与所属终端设备进行通信时, 需要通过扩频区分不同的协调器，从而避免来自其他协调器及其所属终端设备的干扰，因此：

1) 必须使用更高的无线带宽来实现扩频通信；

2) 当网络中的协调器和所属终端设备通信时，需要通过功率控制来抑制来自其他协调器和设备的同频干扰；

3) 扩频通信的收发信机结构更加复杂，实现起来十分困难。

以FDMA为组网方式的无线传感器网络，相邻的协调器通过使用不同的工作频率与其所属的终端设备进行通信，从而避免同频干扰，从而使得：

1) 必须使用更多无线带宽分配给不同的协调器使用；

2) 当终端设备在工作在不同频率上的协调器发生切换的时候，需要额外监听所有可能存在的频率上的协调器，从而导致了不必要的时间的开销和复杂的物理实现；

3) 当某个协调器发生故障不能工作时，其所属终端设备必须调整工作频率， 接入到其他频点上的协调器，因此网络的鲁棒性不强，自愈合能力差。

 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种基于TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)无线传感器网络的接入方法，其能使无线传感器网络资源能够被最大化使用。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于TDMA无线传感器网络的接入方式，其包括以下步骤：

A）             在同一TDMA无线传感器网络中，布置有多个协调器，所有协调器都设置为使用相同频率进行工作；

B）              设置广播周期，广播周期由多个时间片构成；每个协调器设置在不同的时间片内进行工作；

C）              当其中一协调器工作时，对外发射广播信号，所述广播信号用于使未接入无线传感器网络的终端设备获得该无线传感器网络的信息；未接入无线传感器网络的终端设备侦听到该广播信号后，若该协调器所对应的时间片的接入时间为繁忙状态，未接入无线传感器网络的终端设备延迟到下一广播周期，并重复本步骤；若该协调器所对应的时间片的接入时间为空闲状态，未接入无线传感器网络的终端设备向该协调器发送接入请求，并继续侦听广播信号以获得确认接入完成信息。

作为优选的方法，确认接入完成信息由接收到接入请求的协调器进行广播或者由处于同一无线传感器网络中的其他协调器进行广播。

作为优选的方法，步骤C中，在若该协调器所对应的时间片的接入时间为空闲状态，未接入无线传感器网络的终端设备向该协调器发送接入请求的过程中，未接入无线传感器网络的终端设备向该协调器向发送前导码占用该接入时间，然后才发送接入请求。

作为优选的方法，在步骤C后还有步骤D：若未接入无线传感器网络的终端设备接收不到确认接入完成信息，则延迟到下一广播周期并重复步骤C。

本发明具有如下有益效果：

1、 占用带宽窄，适合网络规划优化，最大限度节约无线电资源，并简化网络规划优化的难度；

2、 提供更多的接入信道，提高接入成功的概率；

3、 最大限度地平衡网络接入负载，使网络中各协调器和终端设备始终处于最优配置状态。