[发明专利]一种基于主从结构的无线通信系统及其动态自组网方法

权利要求书

1.一种基于主从结构的无线通信系统，其特征在于：该无线通信系统包括系统中心节点以及若干个子节点，系统中心节点与所有子节点及其设备进行直接或间接通信；每一个子节点包括路由节点、中继节点、终端节点，每一个路由节点、中继节点、终端节点都包括宽带无线通信模块和广域网通信模块，其中路由节点与系统中心节点之间通过宽带无线通信模块进行通信，路由节点与中继节点、终端节点之间以及不同中继节点之间通过广域网通信模块进行组网和通信；路由节点、中继节点、终端节点能够根据系统需要相互转换；正常情况下系统中心节点与子节点通过宽带无线通信模块进行通信连接；当某个子节点与系统中心节点之间的宽带无线通信出现故障时，该子节点通过广域网通信模块与至少一个其他子节点进行组网和通信，并借助其他子节点与系统中心节点进行间接通信连接；该无线通信系统的动态自组网方法如下：

（a）首先对子节点设备进行分类、编号，得到不同优先级的路由节点、中继节点、终端节点；所述子节点设备根据编号划分为高中低三个优先级，其中高优先级的设备开机1min后发送广播组网帧，中优先级的设备开机5min后发送广播组网帧，低优先级的设备开机10min后发送广播组网帧；

各个节点启动后，高优先级路由节点率先发送广播组网帧，设备编号小的高优先级路由节点优先参与组网，如果存在未满子网时直接加入，否则新建一个子网并等待其他设备加入；如果5min各个节点未收到高优先级路由节点的广播组网帧，那么中优先级的子节点设备发送广播组网帧，其余中优先级子节点设备入网；如果10min各个终端节点未收到广播组网帧，则自动转为低优先级路由节点，发送广播组网帧进行组网；

（b）启动系统中心节点和路由节点，系统中心节点与各个路由节点之间通过宽带无线通信模块进行通信连接；启动中继节点、终端节点，路由节点与中继节点、终端节点之间通过广域网通信模块进行通信和组网；

（c）宽带无线通信正常时，各个子节点通过宽带无线通信模块与系统中心节点进行通信并传输数据；宽带无线通信不正常时，发生故障的子节点借助其自身的中继节点与其他子节点的中继节点以广域网通信方式进行组网和通信，然后借助其他子节点与系统中心节点间接进行通信并传输数据；

各个子网之间无法通过中继路由进行通信时有两种方式确认新的中继节点：a)通过系统中心节点，根据各节点位置信息选择就近的中继节点，确认为新的中继节点；或者b）间隔一定频率子网内中继节点分时发送中继帧，询问是否有子网能够互联，根据信号强度及坐标位置自主确定新的中继节点；任何一个终端节点启动后一段时间如果没有加入任何子网络，自动发送紧急入网请求，任何路由节点收到该紧急入网请求后自动将该终端节点加入其所在子网并上报系统中心节点。

2.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于：子节点的数量不超过300个，每一个子节点内的设备数量不超过100个。

3.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于：所述宽带无线通信模块具体为3G通信模块、4G通信模块、5G通信模块中的一种；所述广域网通信模块具体为LoRa通信模块或Zigbee通信模块；所述系统中心节点具体为电脑席位。