本發(fā)明涉及一種實時高效的低功耗無線星形組網(wǎng)方法，屬于網(wǎng)絡技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

ISM頻段無線星形組網(wǎng)已得到廣泛的應用，目前從物理頻段上分為同頻組網(wǎng)和分頻組網(wǎng)，通訊過程多采用時間片通訊方式，實際應用中存在諸多弊端，如：(1)節(jié)點通訊延遲大；(2)節(jié)點通訊延遲不可預知；(3)節(jié)點功耗高。同頻分時組網(wǎng)中全部節(jié)點設備均工作在相同頻段，為了避免同頻干擾，網(wǎng)絡中任意時刻只允許一個節(jié)點發(fā)起數(shù)據(jù)通訊，因此就要求網(wǎng)絡中全部節(jié)點需要嚴格的時間同步，各節(jié)點的數(shù)據(jù)通訊過程必須在各自的時間片內(nèi)完成。該網(wǎng)絡中節(jié)點數(shù)據(jù)發(fā)送時間不可預知，對應的時間片長度也隨之不同，通常的解決辦法是以網(wǎng)絡中可能出現(xiàn)的最大時間片分作為做大時間，這樣網(wǎng)內(nèi)全部節(jié)點都能有足夠的通訊時間，但由于節(jié)點的數(shù)據(jù)發(fā)送過程是隨機的，大多數(shù)節(jié)點時間片內(nèi)并沒有真正需要通訊的數(shù)據(jù)，導致該節(jié)點時間片被白白浪費，整個網(wǎng)絡通訊效率和實時性得不到保障。另一方面，由于采用了固定的工作頻段，主機在網(wǎng)內(nèi)發(fā)起的任意一次單節(jié)點會話都等同于廣播信號，不可避免的喚醒全網(wǎng)的休眠設備，這種情況在低功耗組網(wǎng)應用中這是不可接受的。分頻分時組網(wǎng)中，全部節(jié)點在各自獨有的工作頻段通訊，能有效的避免了同頻組網(wǎng)時出現(xiàn)的廣播喚醒情況，網(wǎng)絡功耗得到了保障，但因其任然采用過了分時組網(wǎng)機制，通訊效率和實時性沒有得到改善。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種實時高效的低功耗無線星形組網(wǎng)方法，以便能提高組網(wǎng)節(jié)點通訊的實時性和效率，同時通訊延遲可預知。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。

一種實時高效的低功耗無線星形組網(wǎng)方法，將組網(wǎng)中頻段分為公共頻段和節(jié)點頻段，公共頻段用于從機向主機傳輸節(jié)點數(shù)據(jù)，節(jié)點頻段用于節(jié)點發(fā)送通訊請求和被動接收主機數(shù)據(jù)；節(jié)點向主機發(fā)起通訊過程分為兩步：

(1)節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)請求。節(jié)點在發(fā)起通訊之前先處于各自節(jié)點頻段，當啟動發(fā)送時先跳轉(zhuǎn)至公共頻段，收到主機的同步指令時刻后，再跳轉(zhuǎn)回各自節(jié)點頻段并發(fā)送前導碼信號，此時主機依次跳轉(zhuǎn)至各節(jié)點通道，偵聽并記錄下有前導碼信號的節(jié)點編號，最后回到公共頻段等待主機發(fā)送數(shù)據(jù)采集指令。該過程的主要目的是主機獲取網(wǎng)內(nèi)所有有數(shù)據(jù)發(fā)送請求的節(jié)點編號；

(2)發(fā)送節(jié)點數(shù)據(jù)：主機根據(jù)記錄的節(jié)點編號發(fā)起各節(jié)點數(shù)據(jù)采集指令，收到對應編號的節(jié)點依次發(fā)送數(shù)據(jù)到主機。例如：主機發(fā)送的節(jié)點序號為1、3、5，1號節(jié)點首先發(fā)送數(shù)據(jù),3、5號節(jié)點等待，然后3號發(fā)送,5號等待，最后是5號發(fā)送。

該發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明具有以下有益效果：(1)減小了節(jié)點數(shù)據(jù)發(fā)送延遲：由上面的組網(wǎng)原理分析可得，本方法中節(jié)點發(fā)送的固定延遲＝節(jié)點前導碼偵聽時長+發(fā)送隊列中節(jié)點序號*節(jié)點最大發(fā)送時長(實際應用中節(jié)點前導碼偵聽時長遠小于最大發(fā)送時長)。傳統(tǒng)的通訊最大延遲＝節(jié)點最大發(fā)送時長*總結(jié)點數(shù)。例如：N個節(jié)點的網(wǎng)絡，其中有n個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，節(jié)點最大發(fā)送時長T，節(jié)點前導碼掃描時長t。本發(fā)明延遲T1＝n*T+t；傳統(tǒng)最大延遲T2＝N*T；其中前導碼偵聽時間t遠小于節(jié)點最大發(fā)送時間T，由數(shù)學計算可知，本發(fā)明的延遲:T1＝n*T+t<n*T+T＝(n+1)T，所以當n<N-1時，可得(n+1)T<N*T，即T1<T2。由上面的計算過程可以說明當發(fā)送節(jié)點數(shù)n，小于總節(jié)點數(shù)N-1的情況下，本發(fā)明的延遲小于傳統(tǒng)方法的最大延遲。在實際組網(wǎng)應用中，多數(shù)情況下只有部分節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送延遲小于傳統(tǒng)發(fā)送最大延遲。(2)節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時間可預知：由于傳統(tǒng)組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點，節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的時間點相對主機接收過程是隨機的，節(jié)點數(shù)據(jù)發(fā)送延遲不可預知。而在本發(fā)明中由前面的計算過程可知，發(fā)送延遲可預知的，與發(fā)送節(jié)點數(shù)成正比。(3)降低了節(jié)點功耗：通常情況下，節(jié)點發(fā)送過程功耗遠大于靜態(tài)下的功耗，縮短發(fā)射過程中的延遲可以有效的降低發(fā)射功耗，所以本發(fā)明節(jié)點的發(fā)射功耗小于普通方式下的發(fā)射功耗。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體實施方式進行描述，以便更好的理解本發(fā)明。

實施例

本發(fā)明實施例中的實時高效的低功耗無線星形組網(wǎng)方法，將組網(wǎng)中頻段分為公共頻段和節(jié)點頻段，公共頻段用于從機向主機傳輸節(jié)點數(shù)據(jù)，節(jié)點頻段用于節(jié)點發(fā)送通訊請求和被動接收主機數(shù)據(jù)；節(jié)點向主機發(fā)起通訊過程分為兩步：

(1)節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)請求。節(jié)點在發(fā)起通訊之前先處于各自節(jié)點頻段，當啟動發(fā)送時先跳轉(zhuǎn)至公共頻段，收到主機的同步指令時刻后，再跳轉(zhuǎn)回各自節(jié)點頻段并發(fā)送前導碼信號，此時主機依次跳轉(zhuǎn)至各節(jié)點通道，偵聽并記錄下有前導碼信號的節(jié)點編號，最后回到公共頻段等待主機發(fā)送數(shù)據(jù)采集指令。該過程的主要目的是主機獲取網(wǎng)內(nèi)所有有數(shù)據(jù)發(fā)送請求的節(jié)點編號；

(2)發(fā)送節(jié)點數(shù)據(jù)：主機根據(jù)記錄的節(jié)點編號發(fā)起各節(jié)點數(shù)據(jù)采集指令，收到對應編號的節(jié)點依次發(fā)送數(shù)據(jù)到主機。例如：主機發(fā)送的節(jié)點序號為1、3、5，1號節(jié)點首先發(fā)送數(shù)據(jù),3、5號節(jié)點等待，然后3號發(fā)送,5號等待，最后是5號發(fā)送。

本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

(1)減小了節(jié)點數(shù)據(jù)發(fā)送延遲：由上面的組網(wǎng)原理分析可得，本方法中節(jié)點發(fā)送的固定延遲＝節(jié)點前導碼偵聽時長+發(fā)送隊列中節(jié)點序號*節(jié)點最大發(fā)送時長(實際應用中節(jié)點前導碼偵聽時長遠小于最大發(fā)送時長)。傳統(tǒng)的通訊最大延遲＝節(jié)點最大發(fā)送時長*總結(jié)點數(shù)。例如：N個節(jié)點的網(wǎng)絡，其中有n個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，節(jié)點最大發(fā)送時長T，節(jié)點前導碼掃描時長t。本發(fā)明延遲T1＝n*T+t；傳統(tǒng)最大延遲T2＝N*T；其中前導碼偵聽時間t遠小于節(jié)點最大發(fā)送時間T，由數(shù)學計算可知，本發(fā)明的延遲:T1＝n*T+t<n*T+T＝(n+1)T，所以當n<N-1時，可得(n+1)T<N*T，即T1<T2。由上面的計算過程可以說明當發(fā)送節(jié)點數(shù)n，小于總節(jié)點數(shù)N-1的情況下，本發(fā)明的延遲小于傳統(tǒng)方法的最大延遲。在實際組網(wǎng)應用中，多數(shù)情況下只有部分節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送延遲小于傳統(tǒng)發(fā)送最大延遲。

(2)節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時間可預知：由于傳統(tǒng)組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點，節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的時間點相對主機接收過程是隨機的，節(jié)點數(shù)據(jù)發(fā)送延遲不可預知。而在本發(fā)明中由前面的計算過程可知，發(fā)送延遲可預知的，與發(fā)送節(jié)點數(shù)成正比。

(3)降低了節(jié)點功耗：通常情況下，節(jié)點發(fā)送過程功耗遠大于靜態(tài)下的功耗，縮短發(fā)射過程中的延遲可以有效的降低發(fā)射功耗，所以本發(fā)明節(jié)點的發(fā)射功耗小于普通方式下的發(fā)射功耗。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。