一种基于rssi的低功耗无源无线节点组网的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种基于RSSI(接收信号强度)的低功耗无源无线节点组网的方法。
【背景技术】
[0002]目前有很多研究智能家居的企业和制造商，但是这些企业和制造商所开发的产品需要在墙内布线，安装时需要对现有的居室造成很大外观改动，维修困难的同时在成本上花费也很高，系统安装麻烦，接口也过于复杂；同时这些产品也都需要有源供电，不管是资源上的电力使用还是使用电池供能，考虑到对资源的使用和电池的回收的无污染处理难度，都是和目前提出的绿色智能建筑相悖的。
[0003]随着无线通信技术的发展，特别是数字通信技术的进步，短距离无线传输的提出了 Zigbee(紫蜂协议)和蓝牙技术以及相关的设备，无线产品的性价比更趋合理。蓝牙技术是一种支持设备短距离通信(一般1m内)的无线电技术，工作在全球通用的2.4GHz ISM(工业、科学、医学)频段，采用快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，采用时分双工传输方案实现全双工传输;Zigbee的提出虽然可以灵活的组网，但是对于组网造成的设备复杂度提升和成本的加大也是不容忽视的，并且依然是需要有源供电；同时，随着2.4GHz的ISM利用率提高，频段使用变的越来越密集，在各个无线局域网之间的射频干扰和频率复用问题变得越来越严重。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种基于RSSI的低功耗无源无线节点组网的方法，该方法根据RSSI数值而动态调整无源无线节点的发射功率，争取网络较低通信消耗。
[0005]为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下:
[0006]—种基于RSSI的低功耗无源无线节点组网的方法，包括以下步骤:
[0007]S1:构建后台管理中心、控制节点以及若干无源无线节点并组成无线网络；
[0008]S2:无源无线节点采用微小能量采集并转换成电能的自获能供电方式并将能量进行存储，并完成数据采集和向控制节点的数据传送；
[0009]S3:控制节点采用有源供电方式，将分散的无源无线节点进行互连，并动态调整自身的发射功率，保证无源无线节点收发数据的通信质量并同时降低功耗。
[0010]进一步地，所述后台管理中心用于对数据进行处理和存储，
[0011]控制节点对无源无线节点进行控制，包括对无线网络中的无源无线节点执行组网以及增、删、查、改，
[0012]无源无线节点对数据进行采集以及向控制节点发送。
[0013]进一步地，步骤S3中控制节点将分散的无源无线节点进行互连的过程如下:
[0014]S31:控制节点对要进行组网的无源无线节点在安装之前进行地址学习，保障后期安装之后组网的完整性不至于缺漏；
[0015]S32:控制节点在无源无线节点安装之后，首次发送具有时间同步数据的广播组网信息帧；
[0016]S33:无源无线节点接收到控制节点发送的广播组网帧，查看自身是否已经组网，以及自身组网的深度;如果无源无线节点没有组网，则按照接收的时间信息和控制节点进行同步，并根据自身地址最后一个字节进行延时，之后回应控制节点，并标志自身深度为当前收到的节点深度;如果无源无线节点自身已经组网，则查看控制节点组网要求的深度，如果比自身高则忽略，如果低，则转到步骤S35;
[0017]S34:控制节点接收到无源无线节点的回应帧之后，根据判断节点接收信号强度节点进行存贮，回复网络地址分配帧，对于节点进行忽略；
[0018]S35:无源无线节点收到控制节点命令之后，调整好自身发射功率，并进行主从角色的转变，继续下发自身节点的广播组网信息帧，转到步骤S 3 3;
[0019]S36:无线网络中无源无线节点逐级进行组网，直到下一深度级别时无子节点进行回应，完成该链路组网；
[0020]S37:控制节点接收到完整一条链路子节点信息之后，进行下发其他I级无源无线节点的继续组网命令，转到步骤S35 ；
[0021]S38:控制节点收悉所有节点之后与安装前学习到的无源无线节点的地址对比，看有无缺漏;若有缺漏进行对应地址直接呼叫，使用最大发射功率进行查找，如无回应，进行重新安装或者更换设备或者补充节点构成网络链路进行保障通信质量，转到步骤S31;若无缺漏，无线网络进行平稳运行，无源无线节点在数据采集之后周期逐级进行信息上传；
[0022]S39:控制节点对每条链路I级无源无线节点分配数据通信时隙，每I级无源无线节点对该链路I级以下无源无线节点逐级发送数据通信信道变更信息帧。
[0023]进一步地，所述无源无线节点采用微小能量采集并转换成电能的自获能供电方式包括给无源无线节点配置光伏模块或振动模块。
[0024]进一步地，所述控制节点控制无源无线节点自主组网，控制无源无线节点切换主从的角色，从而建立多层拓扑结构，使得每一个无源无线节点具有最优路由，从而保证无线网路的稳定性和均匀性。
[0025]与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是:
[0026]本发明使用自获能无源无线节点进行组网，建立最优的传输路由和最小通信消耗的互联网络，保障了网络的稳定性和均匀性，使无线网络在在双向通信功能上达到了低功耗高质量无线通信的效果。
【附图说明】
[0027]图1为无线网络系统无源无线节点和控制节点及后台管理的连接图；
[0028]图2为实例实施的低功耗无源无线节点功率自适应传输方法框图。
【具体实施方式】
[0029]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0030]为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
[0031]对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0032]下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0033]实施例1
[0034]如图1-2所示，一种基于RSSI的低功耗无源无线节点组网的方法，包括以下步骤:
[0035]S1:构建后台管理中心、控制节点以及若干无源无线节点并组成无线网络，其中，后台管理中心用于对数据进行处理和存储，
[0036]控制节点对无源无线节点进行控制，包括对无线网络中的无源无线节点执行组网以及增、删、查、改，
[0037]无源无线节点对数据进行采集以及向控制节点发送；
[0038]S2:无源无线节点采用微小能量采集并转换成电能的自获能供电方式并将能量进行存储，并完成数据采集和向控制节点的数据传送；
[0039]S3:控制节点采用有源供电方式，将分散的无源无线节点进行互连，并动态调整自身的发射功率，保证无源无线节点收发数据的通信质量并同时降低功耗。
[0040]其中，所述无源无线节点模块的组成:微小能量采集模块包括按压转化电能以及光能转换电能两部分，光能转换主要用于能量的存储，按压部分可用于控制节点学习无线子节点地址时使用。能量管理模块主要是将微小能量采集的能量进行转换适用于主芯片和射频芯片使用的电能。主芯片采用MSP430F5系列芯片主要负责负责网关部分无线协议栈的管理调度，包括发送网络建立帧，分配节点深度，发送网络同步帧，发送命令帧，以及接受无源无线节点数据帧等工作。CCllOl设置为868MHz的频段，采用ASK调制进行125kbps的速率进行数据通信，作为MSP430的射频前端主要负责无线信号的低噪声放大发送及对无线信号的尚灵敏度接受。
[0041]其中，所述控制节点模块组成:有线电源以及主芯片以及射频部分电路。控制节点电源采用有线的电源进行供电，保证控制节点在工作期间充足的电量，主芯片和射频部分与无源无线节点保持一致，控制节点通过无线收到的数据通过现场总线送到后台上位机做数据处理或者监视等用途。
[0042]其中，控制节点将分散的无源无线节点进行互连的过程包括:
[0043]步骤1:控制节点对将要进行组网的无源无线节点在安装之前进行对于无源无线节点的地址学习，保障后期安装之后组网的完整性判断是否有缺漏的无源无线节点。
[0044]步骤2:控制节点在无源无线节点安装之后，在公共工作信道上广播网络建立信息帧，组建一个无源无线节点的网络，网络建立帧中所包含的信息主要包括网络建立帧的帧长度，帧控制，工作信道，要求组网的深度，控制节点的网络地址，控制节点的发射功率，网络更新周期，同步时间，其中控制节点的网络地址，组网深度和同步时间为无源无线节点接收网络建立帧识别控制节点的主要信息。
[0045]步骤3:无源无线节点接收到控制节点发送的广播组网帧，查看自身是否已经组网，以及自身组网的深度。