[发明专利]一种低功耗高抗干扰的无线组网方法

说明书

本发明涉及一种低功耗高抗干扰的无线组网方法；基本通信单元分为基站和节点。基站负责网络的组建和管理，节点和基站进行通信使用自适应跳频和时分多址技术进行通信。划分多个时隙来进行通信，时隙划分为事务时隙和数据时隙，事务时隙负责广播信息发送，同步信息发送和节点入网。数据时隙负责基站和节点的数据交互。本发明的有益效果是实现在无线环境复杂且拥挤的环境下可用的低功耗、大容量、高可靠、低时延的底层无线通信，工作在2.4GHz频段可以全球适用。

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种低功耗高抗干扰的无线组网方法。

背景技术

物联网作为未来的发展趋势，万物互联正在一步一步的实现。而随着万物互联的到来，当前的无线通信技术也面临物联网的巨大考验。目前全球物联网常用的频段sub1G、2.4GHz，sub1G各个国家和地区的规定都不一样，不具备通用性。2.4GHz则可以全球通用并且免费使用。WIFI、Bluetooth、Zigbee等主流的无线通信协议都工作在2.4GHz。WIFI、Bluetooth已经变得非常普及的情况下。2.4GHz变得异常拥挤。特别是WIFI依靠其高速率、高带宽占用在2.4GHz频段占据优势。bluetooth使用自适应跳频技术，也可和WIFI和好的共存。Zigbee复杂的网状网设计带来一定量的射频资源消耗，同时没有使用跳频技术，同时各项射频指标均竞争不多WIFI。使得Zigbee生存变得更加艰难。

中国专利文献中，公布号为CN110493893A、发明名称为“一种自适应动态组网方法”公开了组网方法，其网络时间同步分为入网前的粗同步和入网后的精同步，节点的通信时隙是主节点按照事先的编号进行分配；但上述方案的抗干扰性较差，且数据传输可靠性得不到保证。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低功耗高抗干扰的无线组网方法，目的是实现在无线环境复杂且拥挤的环境下可用的低功耗、大容量、高可靠、低时延的底层无线通信。

本发明的技术方案为：一种低功耗高抗干扰的无线组网方法，包括基站和节点，并将时隙划分为事务时隙和数据时隙；事务时隙包括广播时隙和接入时隙，其中，广播时隙负责广播信息和同步信息的发送，接入时隙负责节点入网；数据时隙负责基站和节点的数据交互；基站和节点的组网包括以下步骤：

步骤1，节点入网；基站周期性在广播时隙广播信息，节点收到广播信息后，解析广播信息并更新完成同步；节点根据获取的广播信息在接入时隙随机选择一个时隙请求入网，节点在随机选择的接入时隙中的接入请求子时隙到来时向基站发送请求入网帧，基站收到后在当前节点的接入返回子时隙到来时向节点返回入网确认帧，其中包含分配给节点的数据时隙信息，节点进入连接状态；若节点当次入网失败，则在下一个广播时隙到来时再次发起入网请求，直至入网成功；

步骤2，数据通信；节点入网成功后，节点在分配的数据时隙上与基站进行数据交互；基站给节点分配的数据时隙为一对，分为数据请求子时隙和数据返回子时隙；即节点有数据要发送时在自己的数据请求子时隙到来时上传数据；基站收到该节点的数据后，检查是否有需要发给该节点的数据，如果有则将该ACK +数据通过当前节点的返回子时隙返回给节点，如果没有则返回ACK+空数据给节点；若节点没有收到基站包含ACK的信息则当次传输失败，节点会在下次数据时隙到来时重传；

步骤3，节点离线；当基站检测到某个节点在规定的通讯周期内没有数据更新，则认为该数据时隙对应的节点离线，基站收回该数据时隙，分配给新入网的节点；离线节点有通信需求时重新入网。

与现有技术相比，本方案中，基站下每个节点均具有自己独立的数据时隙，节点严格按照自己的时隙来工作；在无线环境复杂的情况下，比如区域内有大量的WIFI，或区域内有很多基站同时工作时，可以可靠通信；此外，每个节点在自己的时隙进行通信，其他时间均在休眠，使得功耗非常低，特别适用于电池供电的设备；基站与节点数据通信过程中，双时隙及ACK的设计，一方面保证节点可以收到来自基站的数据，另一方面可以得知该节点发送给基站的数据是否发送成功。