[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

说明书

本发明涉及一种基于主从结构的无线通信系统及其动态自组网方法。正常情况下，该无线通信系统的系统中心节点与各个子网之间采用宽带无线通信的方式进行通信并交换数据，当某个子网的节点发生故障无法与系统中心节点进行宽带无线通信时，故障节点所在的子网自动与其他子网依靠各自的中继节点采用广域网通信的方式建立连接，并由其代为上报相关数据。本发明提供的无线通信系统具有稳定性好、可靠性高、能够自动快速组网等诸多优点，在日常训练、应急救灾等特殊场合具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于主从结构的无线通信系统及其动态自组网方法。

背景技术

随着物联网技术的不断发展，物联网终端的种类与数量越来越多，为了保证各个终端的数据能够及时、高效的上报系统，已经发展出了多种自组网方式。现有的自组网方式主要是基于单一通信制式的自组网(如LORA、ZIGBEE)，所有数据均在网内传输，通过网关连接互联网或者系统。这种组网方式存在网内数据量开销很大、通信距离与传输速率无法兼顾等问题，不能适应所有通信需求形式及复杂多变的通信环境。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种基于主从结构的无线通信系统，该无线通信系统包括系统中心节点以及若干个子节点，所述子节点包括宽带无线通信模块和广域网通信模块；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。

进一步的，所述子节点包括路由节点、中继节点、终端节点，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。

更进一步的，所述路由节点、中继节点、终端节点能够根据系统需要相互转换。

更进一步的，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。所有子节点都与系统中心节点无线连接通信，逻辑上子节点的数量没有限制，但考虑到系统中心节点的硬件性能以及网络稳定性，子节点的总数量不大于300为宜。

进一步的，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，优选为LoRa通信模块。

进一步的，所述系统中心节点具体为电脑席位，其能够与所有子节点及其设备进行直接或间接通信，进行管理和控制。

本发明的另一目的在于提供一种基于主从结构的无线通信系统的动态自组网方法，该方法包括以下步骤：(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；(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。

进一步的，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。通过优先级延时控制各个设备的组网先后顺序，避免多个设备同时开机同时发送广播组网帧造成的组网效率低、无线通道堵塞等问题。