CN105357630A - 一种低速无线网络的通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低速无线网络的通信方法，其特征在于包括以下步骤：1)采用1G以下无线频段模块构成的低速无线网络，在低速无线网络中设置网关单元、由若干个设备组成的设备节点单元和中继器，所述网关单元与子节点单元之间通过网关与设备连接，以进行数据交换；2)划分通信时间段，将低速无线网络的通信将通信时间段划分为信标帧时间段、固定时间段、中继器时间段和竞争时间段；3)通过网关及设备组网；4)网关与设备间通信，组网完成之后，进行正常的数据传输；5)设备重新上电入网，网关每隔一定时间跳到公共信道发出信息看是否有设备需要入网。本发明由于采用1G以下无线频段模块构成的低速无线网络，具有室内传输距离适中、设备数量适中、反应及时和成本低、通信系统结构简单的有益效果。

Description

一种低速无线网络的通信方法

技术领域

本发明涉及一种无线网络的通信方法，尤其是涉及一种低速无线网络的通信方法，适用于白色家电、开关及照明类的无线系统的无线模块的通信。属于白色家电的无线通信技术领域。

背景技术

当前，在智能家居的理念已经深入人心之际，白色家电、开关及照明类的无线系统产品开发、生产不可避免的到来了。但是这些无线系统类的产品相互之间如何才能比较好的协调工作却一直困扰着相关技术人员。毕竟，这类系统产品的要求是成本低、数据量小、设备数量适中、反应及时、室内传输距离适中。而目前市面上的相关产品的情况却是要么协议完整但价格偏高，要么价格合适但协议存在漏洞。针对成本低、数据量小的特点，经过申请人反复调查研究，发现要满足成本低、数据量小的特点，选用1G以下频段的无线模块是比较合适。而要达到室内传输距离适中、设备数量适中、反应及时就需要有一套比较好的通信方式了。所以如何解决在选用1G以下无线频段模块的情况下达到室内传输距离适中、设备数量适中、反应及时的问题就显得很迫切了。

发明内容

本发明的目的，是为了解决现在多台设备同时工作不能及时反应、传输距离不够的问题，提供一种低速无线网络的通信方法。它可以解决在当前选用1G以下频段无线模块多台设备同时工作的时候不能及时反应、传输距离不够的问题。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种低速无线网络的通信方法，其特征在于包括以下步骤：

1)采用1G以下无线频段模块构成的低速无线网络，在低速无线网络中设置网关单元、由若干个设备组成的设备节点单元和中继器，所述网关单元与子节点单元之间通过网关与设备连接，以进行数据交换；

2)划分通信时间段，将低速无线网络的通信将通信时间段划分为信标帧时间段、固定时间段、中继器时间段和竞争时间段；

3)通过网关及设备组网

3-1)网关在公共信道发出组网信息；

3-2)需要组网的设备收到组网信息之后，把设备的物理地址发给网关；

3-3)网关收到设备反馈的物理地址之后通过手工确认的方式接受设备加入网络；

3-4)网关给设备分配网络地址并且通知设备跳转到工作信道；

3-5)在工作信道，设备给网关发送设备申报信息；

3-6)网关接收完设备申报信息后保存下来并且给设备确认，组网过程完成；

4)网关与设备间通信，组网完成之后，进行正常的数据传输；网关在进行数据传输之前先判断是否广播数据，如果是广播数据则使用固定时间段，第一个分时间段留给网关使用，其余的时间段则按照网关分配ID的先后顺序分配给设备使用；如果不是广播数据，而是单个设备发出数据帧，则在设备传输数据之前，该设备先对无线网络进行监听，查看是否有其他设备正在传输数据；若传输正在进行，该设备等待一段设定的时间，然后再监听；若没有其他设备在使用传输介质，该设备就开始传输一个完整的帧；为了避免一个设备传输数据的同时，另一个设备也开始传输数据，造成冲突以致数据丢失，接收设备检测所收到的分组的循环冗余校验码，如果正确，则向发送设备传输一个确认信息，以指示没有冲突发生，否则发送设备将重复上述过程直到数据发送成功，或者重传规定的次数；

5)设备重新上电入网

5-1)网关每隔一定时间跳到公共信道发出信息看是否有设备需要入网；

5-2)需要入网的设备在公共信道收到网关的信息后把自己的物理地址发送给网关；

5-3)网关收到设备物理地址之后查看原来是否有设备的记录，如果有则把原来的网络地址分配给设备，如果没有则给它分配新的网络地址，并且通知设备跳转到工作信道；

5-4)如果是新入网的设备则需要把设备信息向网关申报，否则直接进行正常工作，至此入网完成。

本发明的目的还可以通过采取如下技术方案达到：

进一步地，所述信标帧时间段，是指信标帧由网关发出，它主要用在需要使用固定时间段和中继器时间段前面，作为这两个时间段的开始时间，并且规定了规定时间段或者中继器时间段的时长。

进一步地，所述固定时间段，是指在信标帧之后，由网关根据设备的数量而由多个相同时长的分时间组成的固定时间，每台设备根据在网关注册的先后顺序各占用一个分时间，用于在组网、广播、网关重新上电时设备向网关发送反馈信息时使用。

进一步地，所述中继器时间段，是指在有固定时间段的时候，它在固定时间段之后，否则在信标帧之后，由信标帧根据需要用到中继器的数量规定其时长，用于在有些设备由于离网关距离较远需要通过中继器帮助传送信息时使用。

进一步地，所述竞争时间段，是在信标帧时间段、固定时间段、中继器时间段三个时间段之外的时间段，主要是平时的网关跟普通设备之间通信时使用。

进一步地，网关单元1通过中继器与设备进行通信连接，

1)中继器上电之后先按普通设备的流程进行组网；

2)距离较远的设备如果几次发出信息之后收不到网关的回应则在数据帧中把需要使用中继器的信息加到数据帧中发送给中继器；

3)中继器收到设备信息之后把它转发给网关；

4)网关根据中继器及设备的信息把它们绑定起来并给设备分配网络地址，其中一个中继器只能对应一台设备，所以中继器要设置在网关跟设备通信连接之间；

5)需要使用中继器的设备在组网完成后跟网关通信只能在中继器时间段通信。

进一步地，所述设备等待一段设定的时间，由如下表达式确定等待时间长度Backoff：

Backoff＝2RetryCount×Random(1～MaxRetryCount)，式中RetryCount表式当前重传的次数，MaxRetryCount规定最多重传的次数，Random为随机数产生函数，每次产生一个1到MaxRetryCount的整数。

本发明具有如下突出的有益效果：

本发明由于采用1G以下无线频段模块构成的低速无线网络，在低速无线网络中设置网关单元、由若干个家电设备组成的子设备节点单元和中继器，所述网关单元与子节点单元之间通过网关与设备连接，以进行数据交换；通过划分通信时间段，将低速无线网络的通信将通信时间段划分为信标帧时间段、固定时间段、中继器时间段和竞争时间段，多台设备同时工作的时候，网关在进行数据传输之前先判断是否广播数据，如果是广播数据则使用固定时间段，第一个分时间段留给网关使用，其余的时间段则按照网关分配ID的先后顺序分配给设备使用。如果不是广播数据，而是单个设备发出数据帧，则在设备传输数据之前，该设备先对无线网络进行监听，查看是否有其他设备正在传输数据，充分避免了一个设备传输数据的同时，另一个设备也开始传输数据，造成冲突以致数据丢失。因此，能够解决多台跟单台家电传输方法不同的问题，从而达到了家电传输的低成本、距离适中以及反应及时的要求。具有室内传输距离适中、设备数量适中、反应及时和成本低、通信系统结构简单的有益效果。

附图说明：

图1为本发明具体实施例的结构示意图。

具体实施方式：

参照图1，本实施例涉及的一种低速无线网络的通信方法，其特征在于包括以下步骤：

1)采用1G以下无线频段模块构成的低速无线网络，在低速无线网络中设置网关单元1、由若干个设备4组成的设备节点单元2和中继器3，所述网关单元1与子节点单元2之间通过网关与所述家电设备4连接，以进行数据交换；

2)划分通信时间段，将低速无线网络的通信将通信时间段划分为信标帧时间段、固定时间段、中继器时间段和竞争时间段；

3)通过网关及设备组网

3-1)网关在公共信道发出组网信息；

3-2)需要组网的设备收到组网信息之后，把设备的物理地址发给网关；

3-3)网关收到设备反馈的物理地址之后通过手工确认的方式接受设备加入网络；

3-4)网关给设备分配网络地址并且通知设备跳转到工作信道；

3-5)在工作信道，设备给网关发送设备申报信息；

3-6)网关接收完设备申报信息后保存下来并且给设备确认，组网过程完成；

4)网关与设备间通信，组网完成之后，进行正常的数据传输；网关在进行数据传输之前先判断是否广播数据，如果是广播数据则使用固定时间段，第一个分时间段留给网关使用，其余的时间段则按照网关分配ID的先后顺序分配给设备使用；如果不是广播数据，而是单个设备发出数据帧，则在设备传输数据之前，该设备先对无线网络进行监听，查看是否有其他设备正在传输数据；若传输正在进行，该设备等待一段设定的时间，然后再监听；若没有其他设备在使用传输介质，该设备就开始传输一个完整的帧；为了避免一个设备传输数据的同时，另一个设备也开始传输数据，造成冲突以致数据丢失，接收设备检测所收到的分组的循环冗余校验码，如果正确，则向发送设备传输一个确认信息，以指示没有冲突发生，否则发送设备将重复上述过程直到数据发送成功，或者重传规定的次数；

5)设备重新上电入网

5-1)网关每隔一定时间跳到公共信道发出信息看是否有设备需要入网；

5-2)需要入网的设备在公共信道收到网关的信息后把自己的物理地址发送给网关；

5-3)网关收到设备物理地址之后查看原来是否有设备的记录，如果有则把原来的网络地址分配给设备，如果没有则给它分配新的网络地址，并且通知设备跳转到工作信道；

5-4)如果是新入网的设备则需要把设备信息向网关申报，否则直接进行正常工作，至此入网完成。

本实施例中：

所述设备4可以为家电设备，包括白色家电、电视机、音响设备及白色家电、开关及照明类设备。网关单元1、设备节点单元2和中继器3可以采用常规技术的网关、设备节点单元和中继器。

所述信标帧时间段，是指信标帧由网关发出，它主要用在需要使用固定时间段和中继器时间段前面，作为这两个时间段的开始时间，并且规定了规定时间段或者中继器时间段的时长。

所述固定时间段，是指在信标帧之后，由网关根据设备的数量而由多个相同时长的分时间组成的固定时间，每台设备根据在网关注册的先后顺序各占用一个分时间，用于在组网、广播、网关重新上电时设备向网关发送反馈信息时使用。

所述中继器时间段，是指在有固定时间段的时候，它在固定时间段之后，否则在信标帧之后，由信标帧根据需要用到中继器的数量规定其时长，用于在有些设备由于离网关距离较远需要通过中继器帮助传送信息时使用。

所述竞争时间段，是在信标帧时间段、固定时间段、中继器时间段三个时间段之外的时间段，主要是平时的网关跟普通设备之间通信时使用。

网关单元1通过中继器与设备进行通信连接，

1)中继器上电之后先按普通设备的流程进行组网；

2)距离较远的设备如果几次发出信息之后收不到网关的回应则在数据帧中把需要使用中继器的信息加到数据帧中发送给中继器；

3)中继器收到设备信息之后把它转发给网关；

4)网关根据中继器及设备的信息把它们绑定起来并给设备分配网络地址，其中一个中继器只能对应一台设备，所以中继器要设置在网关跟设备通信连接之间；

5)需要使用中继器的设备在组网完成后跟网关通信只能在中继器时间段通信。

所述设备等待一段设定的时间，由如下表达式确定等待时间长度Backoff：

Backoff＝2RetryCount×Random(1～MaxRetryCount)，式中RetryCount表式当前重传的次数，MaxRetryCount规定最多重传的次数，Random为随机数产生函数，每次产生一个1到MaxRetryCount的整数。

若没有其他设备在使用传输介质，该设备就开始传输一个完整的帧；为了避免一个设备传输数据的同时，另一个设备也开始传输数据，造成冲突以致数据丢失，接收设备(例如：网关发送信号到设备，该设备是接收设备；设备发给网关的时候，此时网关是接收设备)检测所收到的分组的循环冗余校验码，如果正确，则向发送设备传输一个确认信息，以指示没有冲突发生。否则，发送设备将重复上述过程直到数据发送成功，或者重传规定的次数。

设备重新上电入网过程如下：

A)、网关每隔一定时间跳到公共信道发出信息看是否有设备需要入网，

B)、需要入网的设备在公共信道收到网关的信息后把自己的物理地址发送给网关，

C)、网关收到设备物理地址之后查看原来是否有设备的记录，如果有则把原来的网络地址分配给设备，如果没有则给它分配新的网络地址，并且通知设备跳转到工作信道，

D)、如果是新入网的设备则需要把设备信息向网关申报，否则直接进行正常工作，至此入网完成。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种低速无线网络的通信方法，其特征在于包括以下步骤：

1)采用1G以下无线频段模块构成的低速无线网络，在低速无线网络中设置网关单元(1)、由若干个设备(4)组成的设备节点单元(2)和中继器(3)，所述网关单元(1)与子节点单元(2)之间通过网关与设备连接，以进行数据交换；

2)划分通信时间段，将低速无线网络的通信将通信时间段划分为信标帧时间段、固定时间段、中继器时间段和竞争时间段；

3)通过网关及设备组网

3-1)网关在公共信道发出组网信息；

3-2)需要组网的设备收到组网信息之后，把设备的物理地址发给网关；

3-3)网关收到设备反馈的物理地址之后通过手工确认的方式接受设备加入网络；

3-4)网关给设备分配网络地址并且通知设备跳转到工作信道；

3-5)在工作信道，设备给网关发送设备申报信息；

3-6)网关接收完设备申报信息后保存下来并且给设备确认，组网过程完成；

4)网关与设备间通信，组网完成之后，进行正常的数据传输；网关在进行数据传输之前先判断是否广播数据，如果是广播数据则使用固定时间段，第一个分时间段留给网关使用，其余的时间段则按照网关分配ID的先后顺序分配给设备使用；如果不是广播数据，而是单个设备发出数据帧，则在设备传输数据之前，该设备先对无线网络进行监听，查看是否有其他设备正在传输数据；若传输正在进行，该设备等待一段设定的时间，然后再监听；若没有其他设备在使用传输介质，该设备就开始传输一个完整的帧；为了避免一个设备传输数据的同时，另一个设备也开始传输数据，造成冲突以致数据丢失，接收设备检测所收到的分组的循环冗余校验码，如果正确，则向发送设备传输一个确认信息，以指示没有冲突发生，否则发送设备将重复上述过程直到数据发送成功，或者重传规定的次数；

5)设备重新上电入网

5-1)网关每隔一定时间跳到公共信道发出信息看是否有设备需要入网；

5-2)需要入网的设备在公共信道收到网关的信息后把自己的物理地址发送给网关；

5-3)网关收到设备物理地址之后查看原来是否有设备的记录，如果有则把原来的网络地址分配给设备，如果没有则给它分配新的网络地址，并且通知设备跳转到工作信道；

5-4)如果是新入网的设备则需要把设备信息向网关申报，否则直接进行正常工作，至此入网完成。

2.根据权利要求1所述的一种低速无线网络的通信方法，其特征在于：所述信标帧时间段，是指信标帧由网关发出，它主要用在需要使用固定时间段和中继器时间段前面，作为这两个时间段的开始时间，并且规定了规定时间段或者中继器时间段的时长。

3.根据权利要求1所述的一种低速无线网络的通信方法，其特征在于：所述固定时间段，是指在信标帧之后，由网关根据设备的数量而由多个相同时长的分时间组成的固定时间，每台设备根据在网关注册的先后顺序各占用一个分时间，用于在组网、广播、网关重新上电时设备向网关发送反馈信息时使用。

4.根据权利要求1所述的一种低速无线网络的通信方法，其特征在于：所述中继器时间段，是指在有固定时间段的时候，它在固定时间段之后，否则在信标帧之后，由信标帧根据需要用到中继器的数量规定其时长，用于在有些设备由于离网关距离较远需要通过中继器帮助传送信息时使用。

5.根据权利要求1所述的一种低速无线网络的通信方法，其特征在于：所述竞争时间段，是在信标帧时间段、固定时间段、中继器时间段三个时间段之外的时间段，主要是平时的网关跟普通设备之间通信时使用。

6.如权利要求1中的一种低速无线网络的通信方法，其特征在于：网关单元1通过中继器与设备进行通信连接，

1)中继器上电之后先按普通设备的流程进行组网；

2)距离较远的设备如果几次发出信息之后收不到网关的回应则在数据帧中把需要使用中继器的信息加到数据帧中发送给中继器；

3)中继器收到设备信息之后把它转发给网关；

4)网关根据中继器及设备的信息把它们绑定起来并给设备分配网络地址，其中一个中继器只能对应一台设备，所以中继器要设置在网关跟设备通信连接之间；

5)需要使用中继器的设备在组网完成后跟网关通信只能在中继器时间段通信。

7.根据权利要求1所述的一种低速无线网络的通信方法，其特征在于：所述设备等待一段设定的时间，由如下表达式确定等待时间长度Backoff：

Backoff＝2RetryCount×Random(1～MaxRetryCount)，式中RetryCount表式当前重传的次数，MaxRetryCount规定最多重传的次数，Random为随机数产生函数，每次产生一个1到MaxRetryCount的整数。