一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng),包括:多個(gè)簇狀無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),每個(gè)所述簇狀無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以節(jié)點(diǎn)為簇頭,簇間通信通過(guò)簇頭以毫米波多跳方式完成;所述節(jié)點(diǎn)包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和毫米波路由節(jié)點(diǎn);所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)并以無(wú)線方式單跳或者多跳傳送給所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn);網(wǎng)關(guān)將簇內(nèi)數(shù)據(jù)收集后通過(guò)其它網(wǎng)關(guān)或者通過(guò)所述毫米波路由節(jié)點(diǎn)向數(shù)據(jù)中心匯聚數(shù)據(jù)。通過(guò)上述方式,本發(fā)明基于60GHz毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng),簇內(nèi)通信采用傳統(tǒng)的低速無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò),簇間通信采用60GHz毫米波多跳傳輸,從根本上解決大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)簇間瓶頸問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)領(lǐng)域,特別是涉及一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]許多無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),往往假設(shè)節(jié)點(diǎn)均勻分布(拋灑)。實(shí)際應(yīng)用中,傳感器節(jié)點(diǎn)往往成組部署。所以,實(shí)際應(yīng)用中,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)往往以一個(gè)個(gè)簇狀部署,簇間的連通度和覆蓋不足;另一方面,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算快速發(fā)展,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量不斷增加,單個(gè)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)也不斷增加,簇內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)劇增,簇間通信帶寬面臨挑戰(zhàn),并成為瓶頸。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng),基于60GHz毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng),簇內(nèi)通信采用傳統(tǒng)的低速無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò),簇間通信采用60GHz毫米波多跳傳輸,60GHz頻段頻譜資源豐富,可用帶寬達(dá)7GHz?9GHz,簡(jiǎn)單調(diào)制即可提供每秒4?6Gbps傳輸速率;另一方面,60GHz毫米波傳輸方向性強(qiáng)、處于氧吸收峰值附近,傳輸損耗嚴(yán)重,這兩個(gè)特點(diǎn)使得通信中空間復(fù)用率極高,較高的速率和空間復(fù)用率,從根本上解決大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)簇間瓶頸問(wèn)題。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng),包括:多個(gè)簇狀無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),每個(gè)所述簇狀無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以節(jié)點(diǎn)為簇頭,簇間通信通過(guò)簇頭以毫米波多跳方式完成;所述節(jié)點(diǎn)包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和毫米波路由節(jié)點(diǎn);所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)并以無(wú)線方式單跳或者多跳傳送給所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn);網(wǎng)關(guān)將簇內(nèi)數(shù)據(jù)收集后通過(guò)其它網(wǎng)關(guān)或者通過(guò)所述毫米波路由節(jié)點(diǎn)向數(shù)據(jù)中心匯聚數(shù)據(jù)。
[0005]優(yōu)選的是,所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)以MC13213芯片為核心,包括外圍電路、天線電路、模擬量輸入接口和數(shù)字量輸入接口 ;所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采用紐扣電池供電。
[0006]優(yōu)選的是,所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)包括毫米波前端、中頻信號(hào)處理電路、基帶處理及控制器電路和ZigBee通信電路;所述中頻信號(hào)處理電路接收中頻信號(hào);所述中頻信號(hào)處理電路包括混合信號(hào)前端芯片、上變頻芯片和下變頻芯片;所述基帶處理及控制器電路處理基帶信號(hào),并與ZigBee通信電路接口連接。
[0007]優(yōu)選的是,所述毫米波路由節(jié)點(diǎn)包括60GHz毫米波射頻前端、中頻處理電路和微控制器。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明基于60GHz毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng),簇內(nèi)通信采用傳統(tǒng)的低速無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò),簇間通信采用60GHz毫米波多跳傳輸,從根本上解決大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)簇間瓶頸問(wèn)題。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是所示一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖3是所示一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4是所示一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng)的毫米波路由節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖;
附圖中各部件的標(biāo)記如下:1、數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn);2、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn);3、毫米波路由節(jié)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述,以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解,從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0011]請(qǐng)參閱圖1至圖4,本發(fā)明實(shí)施例包括:
一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng),如圖1所示,包括:多個(gè)簇狀無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),每個(gè)所述簇狀無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以節(jié)點(diǎn)為簇頭,簇間通信通過(guò)簇頭以毫米波多跳方式完成;所述節(jié)點(diǎn)包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)1、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)2和毫米波路由節(jié)點(diǎn)3 ;所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)1采集數(shù)據(jù)并以無(wú)線方式單跳或者多跳傳送給所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)2 ;網(wǎng)關(guān)將簇內(nèi)數(shù)據(jù)收集后通過(guò)其它網(wǎng)關(guān)或者通過(guò)所述毫米波路由節(jié)點(diǎn)3向數(shù)據(jù)中心匯聚數(shù)據(jù)。
[0012]所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)1為一種通用的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),如圖2所示,所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)以MC13213芯片為核心,MC13213是Freescale公司第二代SoC,集成了 2.4G射頻收發(fā)器、8位MCU、60Kf lash等,是針對(duì)ZigBee應(yīng)用的單芯片解決方案;包括外圍電路、天線電路、模擬量輸入接口和數(shù)字量輸入接口 ;所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采用紐扣電池供電。
[0013]所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)2的結(jié)構(gòu)如圖3所示,包括毫米波前端、中頻信號(hào)處理電路、基帶處理及控制器電路和ZigBee通信電路;ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù);所述中頻信號(hào)處理電路接收中頻信號(hào);其中,MKR-V-TXRX是低功耗單片60GHz,Txl+、Txl-和TxQ+、TxQ-為中頻信號(hào)輸入通道,接收中頻信號(hào);RxI+、Rxl-和RxQ+、RxQ-為是毫米波中頻信號(hào)IQ輸出通道,向中頻處理電路輸入中頻信號(hào);所述中頻信號(hào)處理電路包括混合信號(hào)前端芯片AD9862、上變頻芯片AD6622和下變頻芯片AD6620 ;所述基帶處理及控制器電路處理基帶信號(hào),并與ZigBee通信電路接口連接。
[0014]所述毫米波路由節(jié)點(diǎn)3如圖4所示,包括60GHz毫米波射頻前端、中頻處理電路和微控制器。
[0015]本發(fā)明基于60GHz毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng),簇內(nèi)通信采用傳統(tǒng)的低速無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò),簇間通信采用60GHz毫米波多跳傳輸,從根本上解決大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)簇間瓶頸問(wèn)題。
[0016]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例,并非因此限制本發(fā)明的專利范圍,凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】,均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng),其特征在于,包括:多個(gè)簇狀無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),每個(gè)所述簇狀無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以節(jié)點(diǎn)為簇頭,簇間通信通過(guò)簇頭以毫米波多跳方式完成;所述節(jié)點(diǎn)包括數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和毫米波路由節(jié)點(diǎn);所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)并以無(wú)線方式單跳或者多跳傳送給所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn);網(wǎng)關(guān)將簇內(nèi)數(shù)據(jù)收集后通過(guò)其它網(wǎng)關(guān)或者通過(guò)所述毫米波路由節(jié)點(diǎn)向數(shù)據(jù)中心匯聚數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng),其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)以MC13213芯片為核心,包括外圍電路、天線電路、模擬量輸入接口和數(shù)字量輸入接口 ;所述數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采用紐扣電池供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng),其特征在于:所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)包括毫米波前端、中頻信號(hào)處理電路、基帶處理及控制器電路和ZigBee通信電路;所述中頻信號(hào)處理電路接收中頻信號(hào);所述中頻信號(hào)處理電路包括混合信號(hào)前端芯片、上變頻芯片和下變頻芯片;所述基帶處理及控制器電路處理基帶信號(hào),并與ZigBee通信電路接口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于毫米波的多簇多跳無(wú)線通信系統(tǒng),其特征在于:所述毫米波路由節(jié)點(diǎn)包括60GHz毫米波射頻前端、中頻處理電路和微控制器。
【文檔編號(hào)】H04W84/18GK104349512SQ201410587642
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】劉科, 許洪華 申請(qǐng)人:蘇州市職業(yè)大學(xué)