专利名称：一种基于物联网的无线通信终端及其连接方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于物联网应用的无线通信终端及其连接方法。
背景技术：
物联网中比较关键的部分是信息传输，这些信息大部分是使用无线的方式传输，无线传输不仅要有相应的硬件集成电路，而且需要有具备网络智能算法的通讯协议，要使不同厂家的产品互联，还需要相关的标准。另一方面，客户想让原有的产品成为物联网产品，需要涉及到射频硬件涉及、无线网络协议、网络设备管理、应用服务等环节的技术开发工作，这些技术的成败将制约产品能否上市或上市时间。将这些技术相结合到无线通信终端中，将可以完成物联网中的信息传输工作，客户只需要在其产品中嵌入这种无线通信模块，就可以方便的接入物联网，并通过相应的系统数据服务平台接口，在互联网上获得所需要的数据信息，再使用自己专用的应用服务软件为其客户提供应用服务。这种基于物联网的无线通信通信终端，将给使用者提供稳定、可靠和标准的物联网传输平台，使用者只需要将主要精力投入在应用开发和行业解决方案上，加速物联网产品的上市速度，降低企业研发投入风险和市场风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种低功耗，具备自主网技术，并提供智能用户数据接口的基于物联网应用的无线通信终端及其连接方法。为了达到上述目的，本发明一方面提供一种基于物联网的无线通信终端，包括:射频模块，用于与所述述物联网其他设备的连接；控制模块，用于管理和实现无线通信终端的所有软硬件功能；电源模块，用于管理无线通信模块的电源供应；软件模块，用于提供无线通信模块的数据业务；软件接口模块，用于实现所述软件模块与控制模块间的数据传输。所述软件接口模块通过硬件驱动方式提供数据接口连接软件模块，所述数据接口包括 RS-485, RS232, USB, Enet, CF 卡等接 口。所述控制模块提供一个唯一的32位地址，实现无线通信终端与物联网其他终端设备的连接。所述控制模块还包括一套协议栈以实现无线通信终端的路径探测、维护、网络协调、链路功耗管理和数据传输功能。所述协议栈的命令格式为同步码(2字节)+指令字(I字节)+目标地址(4字节模块地址)+数据包+校验字(2字节)。
另一方面，本发明还提供一种无线通信终端的连接方法，包括:所述无线通信终端探测物联网中的相邻节点；相邻节点的无线通信终端进行路由信息交换；计算出任意两个无线通信终端之间的最短通信路径并建立数据通道；当数据通道失效时，根据路由信息重新计算出任意两个无线通信终端之间的最短通信路径并建立数据通道。组成物联网的任一节点的无线通信终端之间采用对等的网状网结构，并拥有相同的权限，通过数据应用每个节点的无线通信终端均可接管整个网络。所述无线通信终端之间建立数据通道之后，通过无线信号的强度，判断终端之间的距离，并根据距离调整射频模块的无线发射功率以降低终端的功耗。所述无线通信终端在工作状态时始终处于接收数据状态。所述无线通信终端在接收数据时采用间隙侦听方式使终端工作在一定的占空比下，降低平均接收电流。通过上述技术方案，本发明在现有技术的无线通信终端设备的基础上，通过嵌入式软件提供协议栈实现无线通信终端的路径探测、维护、网络协调、链路功耗管理和数据传输功能，同时采用路由表使无线通信终端设备具有自组网技术能力，此外，无线通信终端还采用间隙侦听和链路评估技术，大大降低了产品功耗，使该无线通信终端可通过电池供电。
图1为本发明优选 实施例的无线通信终端的结构框图；图2为本发明优选实施例在间隙侦听工作模式时的时序图；图3为本发明优选实施例的无线通信终端连接时的方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案做进一步地说明。如图1所示，作为一个优选实施例，本发明的一种无线通信终端100包括:射频模块102，用于与所述述物联网其他设备的连接；控制模块103，用于管理和实现无线通信终端100的所有软硬件功能；电源模块101，用于管理无线通信模块的电源供应；软件模块105，用于提供无线通信模块的数据业务；软件接口模块104，用于实现所述软件模块105与控制模块103间的数据传输。在物联网行业当中，无线通信终端100的设计目的是可使各种传感器、仪器仪表、自动化设备和工业监测设备接入物联网络当中，通过网络服务平台，用户可方便地获取和传输数据信息，使物联网设备连接更简单方便。作为一个优选实施例，本发明软件接口模块104通过硬件驱动方式提供数据接口连接软件模块105，所述数据接口包括1 -485，1 232，”841^^，0 卡等接口。通过该接口可与其他的行业终端设备(PC，移动终端)相连，实现行业软件的数据应用。为实现上述功能，本发明的控制模块103采用嵌入式芯片架构实现无线通信中的软硬件功能。嵌入式系统赋予每个无线通信终端100 —个唯一的32位地址，采用32位的地址簿拥有近43亿地址，完全可以满足物联网的应用。所述控制模块103还具有自主开发的协议栈，主要完成无线通信中的路径探测、维护、网络协调、链路功耗管理和数据传输功能。用户需要传输数据时，向串口输入“同步码(2字节)+指令字(I字节)+目标地址(4字节模块地址)+数据包+校验字(2字节)”格式的命令，终端便会通过与其他终端的协调工作，将信息传递到目标节点位置，从目标节点的串口输出“同步码(2字节)+指令字(I字节)+目标地址(4字节模块地址)+数据包+校验字(2字节)”的命令信息。在信息的传输过程中，通过载波侦听、冲突避让、频分复用、时分复用、重发机制和前项纠错等技术保证了数据传输的可靠。这些信息传输的过程，完全是由各无线通信终端100自主协作。用户在二次开发的过程当中可直接调用协议栈命令，实现无线通信终端100的各种行业应用，从而提高了软件开发效率。本发明的无线通信终端100还具有自组网功能，通过自组网技术可以扩大模块的通信覆盖范围，每个无线通信终端100都可探测到自己周围存在节点的其他无线通信终端100，通过节点与节点间的路由信息交换，最终可以探知整个网络的架构，当需要通讯时，依据已有的路由表搜索出一条最可靠最快捷的路径，从而建立通信通道，此后数据信息就可以在此通道上进行传输了。通信通道可被控制模块103记录，当以后再有向此目标节点传输的信息，就不需要再重复进行路由搜索工作，只有当数据传输失败时，才会重新建立通道。组成物联网的任一节点的无线通信终端100之间采用对等的网状网结构，并拥有相同的权限，使用动态接管技术，每个节点的无线通信终端100均可接管整个网络。本发明在硬件上使用低功耗的MCU，低功耗的射频基带和低功耗的电源模块101，并且严格限定各电路漏电流，降低整个硬件平台功耗。由于自组网的特性，本发明工作时始终处于接收数据状态，待机时需要耗费大量电能。如图2所示，作为一个优选实施例，本发明采用间隙侦听的方式，使射频模块102按一定占空比自动切换于休眠状态201和接收数据状态202。当无线通信终端100的工作电流为16mA，工作在1/2000的占空比下，此时终端待机接收数据时的平均电流可以降低到8uA。在数据发送时，本发明采用链路评估的方法，通过无线信号强度判断互通模块的距离，在保证可靠通信的前提下，调整无线发射功率，尽可能降低功耗。作为一个优选实施例，采用上述方法本发明的平均工作电流可以降低到10uA，满足电池供电的基本要求，使无线通信终端100在具体应用中具备移动性和便携性，也大大提高了设备的生存周期。如图3所示，本发明实施例的无线通信终端100的连接方法包括如下几个步骤:所述无线通信终端100探测物联网中的相邻节点；相邻节点的无线通信终端100进行路由信息交换；计算出任意两个无线通信终端100之间的最短通信路径并建立数据通道；当数据通道失效时，根据路由信息重新计算出任意两个无线通信终端100之间的最短通信路径并建立数据通道。采用上述方法，即可实现任一无线通信终端100处于待机状态时的自组网功能，使物流网设备更简单方便地连接，使用户更方便地获取和传输信息。本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种替换、修改和改变。因此，将理解，上述实施例仅仅是示意目的，并且不被解释为对本发明的限制。
权利要求
1.一种基于物联网的无线通信终端，其特征在于，包括: 射频模块，用于与所述物联网其他设备的连接； 控制模块，用于管理和实现无线通信终端的所有软硬件功能； 电源模块，用于管理无线通信模块的电源供应； 软件模块，用于提供无线通信模块的数据业务； 软件接口模块，用于实现所述软件模块与控制模块间的数据传输。
2.如权利要求1所述的一种基于物联网的无线通信终端，其特征在于，所述软件接口模块通过硬件驱动方式提供数据接口连接软件模块，所述数据接口包括RS-485，RS232，USB, Enet, CF 卡等接口。
3.如权利要求1所述的一种基于物联网的无线通信终端的，其特征在于，所述控制模块提供一个唯一的32位地址，实现无线通信终端与物联网其他终端设备的连接。
4.如权利要求3所述的一种基于物联网的无线通信终端的，其特征在于，所述控制模块还包括一套协议栈以实现无线通信终端的路径探测、维护、网络协调、链路功耗管理和数据传输功能。
5.如权利要求4所述的一种基于物联网的无线通信终端的，其特征在于，所述协议栈的命令格式为同步码(2字节)+指令字(I字节)+目标地址(4字节模块地址)+数据包+校验字(2字节)。
6.一种无线通信终端的连接方法，其特征在于，包括: 所述无线通信终端探测物联网中的相邻节点； 相邻节点的无线通信终端进行路由信息交换； 计算出任意两个无线通信终端之间的最短通信路径并建立数据通道； 当数据通道失效时，根据路由信息重新计算出任意两个无线通信终端之间的最短通信路径并建立数据通道。
7.如权利要求6所述的一种无线通信终端的连接方法，其特征在于，组成物联网的任一节点的无线通信终端之间采用对等的网状网结构，并拥有相同的权限，通过数据应用每个节点的无线通信终端均可接管整个网络。
8.如权利要求6所述的一种无线通信终端的连接方法，其特征在于，所述无线通信终端之间建立数据通道之后，通过无线信号的强度，判断终端之间的距离，并根据距离调整射频模块的无线发射功率以降低终端的功耗。
9.如权利要求6所述的一种无线通信终端的连接方法，其特征在于，所述无线通信终端在工作状态时始终处于接收数据状态。
10.如权利要求9所述的一种无线通信终端的连接方法，其特征在于，所述无线通信终端在接收数据时采用间隙侦听方式使终端工作在一定的占空比下，降低平均接收电流。
全文摘要
本发明提出一种基于物联网的无线通信终端及其连接方法，上述无线通信终端包括射频模块，用于与所述物联网其他设备的连接；控制模块，用于管理和实现无线通信终端的所有软硬件功能；电源模块，用于管理无线通信模块的电源供应；软件模块，用于提供无线通信模块的数据业务；软件接口模块，用于实现所述软件模块与控制模块间的数据传输。根据发明提供的技术方案，不仅无线通信终端设备具有自组网技术能力，而且还大大降低了功耗，使该无线通信终端可通过电池供电，增加了该终端产品的可靠性和实用性。
文档编号H04W40/02GK103139861SQ20131008082
公开日2013年6月5日 申请日期2013年3月14日 优先权日2013年3月14日
发明者曹伟 申请人:上海逻迅信息科技有限公司