一種物聯(lián)網(wǎng)的無線通信方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┮环N物聯(lián)網(wǎng)的無線通信方法及系統(tǒng)，由于通過基站子系統(tǒng)對物聯(lián)網(wǎng)進行蜂窩組網(wǎng)，利用基站收發(fā)器接收終端節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信號，再利用基站控制器接收基站收發(fā)器上傳的數(shù)據(jù)，從而可以統(tǒng)一控制各個通信小區(qū)內(nèi)的多個終端節(jié)點。基站的信號覆蓋范圍一般在1?15km之間，因而，終端節(jié)點可以任意在小區(qū)內(nèi)移動，實現(xiàn)遠距離的通信連接，由于利用了基站實現(xiàn)無線網(wǎng)絡通信，因而可以增大物聯(lián)網(wǎng)中各個終端節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸范圍，并且這種組網(wǎng)方式簡單，網(wǎng)絡功耗低。同時，終端節(jié)點可以在各個通信小區(qū)之間移動切換，能更方便地對終端節(jié)點進行管理。
【專利說明】
一種物聯(lián)網(wǎng)的無線通信方法及系統(tǒng)
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，具體涉及一種物聯(lián)網(wǎng)的無線通信方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things，10T)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，已經(jīng)逐漸走入我們的生活。物聯(lián)網(wǎng)是一個由感知層、網(wǎng)絡層和應用層共同構(gòu)成的大規(guī)模信息系統(tǒng)。作為物聯(lián)網(wǎng)基礎的感知層，可由智能卡、射頻識別電子標簽及傳感器網(wǎng)絡等組成，主要承擔信息的采集工作。目前，由于無線通信領域和電子領域的進步，促進了低成本、低功耗、多功能無線傳感器的發(fā)展?，F(xiàn)有已出現(xiàn)體積小，并具有感知、數(shù)據(jù)處理和短距離通信的能力的無線傳感器。無線傳感器網(wǎng)絡由大量高密度分布的傳感器節(jié)點組成。其節(jié)點不需要預先安裝或預先決定位置，這樣提高了動態(tài)隨機部署于不可達或危險地域的可行性。
[0003]當前主流的無線傳感器網(wǎng)絡采用了Zigbee通信協(xié)議，能較好地實現(xiàn)低速率低功耗的短距離無線通信，但由于受調(diào)制方式的限制，其信號可靠傳輸距離較短，一般不超過100米，因此只能實現(xiàn)短距離的無線通信，網(wǎng)絡覆蓋范圍較小。現(xiàn)有技術(shù)中大多通過mesh組網(wǎng)的方式擴展覆蓋范圍，但是這種自組網(wǎng)的方式存在以下技術(shù)缺陷:拓撲管理復雜，組網(wǎng)難度大，網(wǎng)絡內(nèi)數(shù)據(jù)以“多跳”的傳輸方式進行路由，這必然會使傳感網(wǎng)絡中的全功能節(jié)點功耗增大，難以實現(xiàn)傳感網(wǎng)絡的低功耗目標，而更多的應用迫切需要傳感網(wǎng)絡能實現(xiàn)更遠的傳輸距離和更低的功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請?zhí)峁┮环N物聯(lián)網(wǎng)的無線通信方法及系統(tǒng)，可以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的遠距離通信。
[0005]根據(jù)第一方面，一種實施例中提供一種物聯(lián)網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)，包括:多個終端節(jié)點，還包括:基站控制器以及與所述基站控制器通信連接的基站收發(fā)器;所述基站收發(fā)器與所述多個終端節(jié)點通過無線通信網(wǎng)絡連接，用于接收所述基站收發(fā)器所在通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信號并轉(zhuǎn)發(fā)至所述基站控制器進行處理;所述基站控制器用于接收網(wǎng)絡中多個基站收發(fā)器上傳的數(shù)據(jù)信號，對數(shù)據(jù)信號進行處理。
[0006]可選的，所述終端節(jié)點包括主系統(tǒng)和無線模塊;所述無線模塊用于在所述主系統(tǒng)的控制下，建立與所述基站收發(fā)器的無線通信連接。
[0007]可選的，所述無線模塊包括:射頻信號處理單元，用于發(fā)射射頻信號，在所述主系統(tǒng)的控制下，將數(shù)據(jù)加載成射頻信號，傳輸至所述基站收發(fā)器。
[0008]可選的，所述基站收發(fā)器包括:廣播模組和多個無線收發(fā)模組;所述廣播模組用于向所述基站收發(fā)器所在通信小區(qū)內(nèi)的多個終端節(jié)點發(fā)送廣播消息;所述無線收發(fā)模組用于與所述終端節(jié)點的無線模塊建立無線通信連接，將所述終端節(jié)點的數(shù)據(jù)信號傳輸至所述基站控制器進行處理。
[0009]可選的，所述基站控制器與所述基站收發(fā)器通過3G網(wǎng)絡、4G網(wǎng)絡以及互聯(lián)網(wǎng)的其中一種方式進行連接。
[0010]可選的，所述基站收發(fā)器位于通信小區(qū)內(nèi)的中心位置，所述基站收發(fā)器發(fā)射的信號覆蓋范圍的形狀為六邊形蜂窩，多個所述基站收發(fā)器的信號覆蓋范圍堆疊成蜂窩網(wǎng)絡。
[0011]根據(jù)第二方面，一種實施例中提供一種物聯(lián)網(wǎng)的無線通信方法，包括:接收通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信號;將所述數(shù)據(jù)信號通過通信網(wǎng)絡傳輸至基站控制器進行處理。
[0012]可選的，所述接收小區(qū)內(nèi)各個終端設備的發(fā)送的數(shù)據(jù)信號之前包括:向通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點發(fā)送廣播消息;建立與所述終端設備的通信連接。
[0013]可選的，所述無線通信網(wǎng)絡為:3G網(wǎng)絡、4G網(wǎng)絡以及互聯(lián)網(wǎng)的其中一種。
[0014]可選的，所述接收通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信號包括:接收通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點發(fā)送的射頻數(shù)據(jù)信號。
[0015]依據(jù)上述實施例的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信方法及系統(tǒng)，由于通過基站子系統(tǒng)對物聯(lián)網(wǎng)進行組網(wǎng)，利用基站收發(fā)器接收終端節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信號，再利用基站控制器接收基站收發(fā)器上傳的數(shù)據(jù)，從而可以統(tǒng)一控制各個通信小區(qū)內(nèi)的多個終端節(jié)點?；镜男盘柛采w范圍一般在1-15km之間，因而，終端節(jié)點可以任意在小區(qū)內(nèi)移動，實現(xiàn)遠距離的通信連接，由于利用了基站實現(xiàn)無線網(wǎng)絡通信，因而可以增大物聯(lián)網(wǎng)中各個終端節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸范圍，并且這種組網(wǎng)方式簡單，網(wǎng)絡功耗低。同時，終端節(jié)點可以在各個通信小區(qū)之間移動切換，能更方便地對終端節(jié)點進行管理。
【附圖說明】
[0016]圖1為本申請實施例的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為一種實施例的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)的基站構(gòu)建示意圖；
[0018]圖3a為本申請實施例的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)的終端節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3b為圖3b的無線模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本申請實施例的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)的基站收發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖5為本申請實施例的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信方法的流程圖；
[0022]圖6為另一種實施例的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]LoRa是升特公司(SEMTECK)推出的新型的無線信號調(diào)制技術(shù)，該技術(shù)和傳統(tǒng)的無線信號調(diào)制技術(shù)相比擁有更低的功耗和更大的傳輸距離。采用融合該技術(shù)的射頻芯片，可以實現(xiàn)極低功耗約束下的長距離通信。據(jù)廠商資料顯示，LoRa調(diào)制芯片在空曠地帶傳輸距離可以達到15公里，即使在鬧市區(qū)也可以達到5公里的覆蓋范圍。本專利基于LoRa或同類芯片調(diào)制技術(shù)和特征，將提出一種物聯(lián)網(wǎng)無線組網(wǎng)方法和系統(tǒng)，具有低帶寬、低成本、超低功耗通信協(xié)議，以及超大范圍覆蓋，基站需求少等特點。
[0024]下面通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0025]實施例一:
[0026]請參考圖1，本申請實施例提供一種物聯(lián)網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)，包括:多個終端節(jié)點
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[0027]其中，這些終端節(jié)點I可以是物聯(lián)網(wǎng)中用的物件、機器以及設備，例如可以是:水表、電表、煤氣表、煙霧傳感器、停車傳感器、移動傳感器、溫度傳感器等。本申請實施例通過基站子系統(tǒng)對物聯(lián)網(wǎng)進行組網(wǎng)，利用基站收發(fā)器接收終端節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信號，再利用基站控制器接收基站收發(fā)器上傳的數(shù)據(jù)，從而可以統(tǒng)一控制各個通信小區(qū)內(nèi)的多個終端節(jié)點?；镜男盘柛采w范圍一般在1-15km之間，因而，終端節(jié)點可以任意在小區(qū)內(nèi)移動，實現(xiàn)遠距離的通信連接，由于利用了基站實現(xiàn)無線網(wǎng)絡通信，因而可以增大物聯(lián)網(wǎng)中各個終端節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸范圍，并且這種組網(wǎng)方式簡單，網(wǎng)絡功耗低。同時，終端節(jié)點可以在各個通信小區(qū)之間移動切換，能更方便地對終端節(jié)點進行管理。
[0028]本申請實施例的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)還包括:
[0029]基站控制器2以及與基站控制器2通信連接的基站收發(fā)器3。
[0030]基站收發(fā)器3與多個終端節(jié)點I通過無線通信網(wǎng)絡連接，用于接收基站收發(fā)器3所在通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點I發(fā)送的數(shù)據(jù)信號并轉(zhuǎn)發(fā)至基站控制器2進行處理。
[0031]基站控制器2與基站收發(fā)器3通過3G網(wǎng)絡、4G網(wǎng)絡以及有線寬帶的其中一種方式進行連接。
[0032]基站控制器2用于接收網(wǎng)絡中多個基站收發(fā)器3上傳的數(shù)據(jù)信號，對數(shù)據(jù)信號進行處理。
[0033]如圖2所示，在物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)時，基站收發(fā)器3位于通信小區(qū)內(nèi)的中心位置，基站收發(fā)器3發(fā)射的信號覆蓋范圍的形狀為六邊形蜂窩，多個基站收發(fā)器3的信號覆蓋范圍堆疊成蜂窩網(wǎng)絡。
[0034]請參考圖3a，一個優(yōu)選的實施例中，終端節(jié)點I包括主系統(tǒng)10和無線模塊11。無線模塊11用于在主系統(tǒng)10的控制下，建立與基站收發(fā)器3的無線通信連接。
[0035]進一步地，如圖3b所示，無線模塊11包括:
[0036]射頻信號處理單元110，用于發(fā)射射頻信號，在主系統(tǒng)10的控制下，將數(shù)據(jù)調(diào)制成射頻信號，傳輸至基站收發(fā)器3，和/或接收基站收發(fā)器3發(fā)送的射頻信號，并解調(diào)出的數(shù)據(jù)傳輸至主系統(tǒng)10進行處理。本實施例的終端節(jié)點優(yōu)選發(fā)射射頻信號，無線模塊11集成了射頻信號處理功能，通過終端節(jié)點內(nèi)置的射頻天線，將數(shù)據(jù)調(diào)制后加載到射頻信號中，發(fā)射至基站收發(fā)器3上。
[0037]組網(wǎng)協(xié)議處理單元111，用于根據(jù)基站收發(fā)器3分配的信道，與基站收發(fā)器3進行通
?目O
[0038]組網(wǎng)協(xié)議處理單元111用于處理與基站收發(fā)器3的無線信道協(xié)商和與其它終端節(jié)點I的信道沖突等。
[0039]請參考圖4，基站收發(fā)器3包括:
[0040]廣播模組30和多個無線收發(fā)模組31。
[0041]廣播模組30用于向基站收發(fā)器所在通信小區(qū)內(nèi)的所有終端節(jié)點I發(fā)送廣播消息。廣播消息包括:小區(qū)內(nèi)每個終端節(jié)點I的無線收發(fā)模組31的屬性和實時狀態(tài)。上述屬性和實時狀態(tài)優(yōu)選包括但不限于:無線收發(fā)模組31的信道列表和信道的占用情況。無線收發(fā)模組31用于與終端節(jié)點I的無線模塊11建立無線通信連接，將終端節(jié)點I的數(shù)據(jù)信號傳輸至基站控制器2進行處理。
[0042]由于基站收發(fā)器3中包含無線收發(fā)模組，可以與終端節(jié)點I的無線模塊11建立無線通信連接，因此，終端節(jié)點I可以移動，并且可以遠距離傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的遠距離通?目O
[0043]實施例二:
[0044]請參考圖5，本申請實施例提供一種物聯(lián)網(wǎng)的無線通信方法，可以包括以下步驟:
[0045]101、接收通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。
[0046]102、將數(shù)據(jù)信號通過通信網(wǎng)絡傳輸至基站控制器進行處理。
[0047]請參考圖6，一個實施例中，步驟101、接收小區(qū)內(nèi)各個終端設備的發(fā)送的數(shù)據(jù)信號之前包括:
[0048]201、向通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點發(fā)送廣播消息。
[0049]廣播消息包括:所述多個無線收發(fā)模組的信道列表和信道的占用情況。
[0050]202、建立與終端設備的通信連接，，將所述終端節(jié)點的數(shù)據(jù)信號傳輸至所述基站控制器進行處理。
[0051]無線通信網(wǎng)絡為:3G網(wǎng)絡、4G網(wǎng)絡、有線寬帶的其中一種方式進行連接。
[0052]一個實施例中，步驟101接收通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信號具體包括:
[0053]接收通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點發(fā)送的射頻數(shù)據(jù)信號。
[0054]以上應用了具體個例對本發(fā)明進行闡述，只是用于幫助理解本發(fā)明，并不用以限制本發(fā)明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。
【主權(quán)項】
1.一種物聯(lián)網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)，包括:多個終端節(jié)點，其特征在于，還包括: 基站控制器以及與所述基站控制器通信連接的基站收發(fā)器； 所述基站收發(fā)器與所述多個終端節(jié)點通過無線通信網(wǎng)絡連接，用于接收所述基站收發(fā)器所在通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信號并轉(zhuǎn)發(fā)至所述基站控制器進行處理； 所述基站控制器用于接收網(wǎng)絡中多個基站收發(fā)器上傳的數(shù)據(jù)信號，對數(shù)據(jù)信號進行處理。2.如權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述終端節(jié)點包括主系統(tǒng)和無線模塊； 所述無線模塊用于在所述主系統(tǒng)的控制下，建立與所述基站收發(fā)器的無線通信連接。3.如權(quán)利要求2所述的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述無線模塊包括: 射頻信號處理單元，用于發(fā)射射頻信號，在所述主系統(tǒng)的控制下，將數(shù)據(jù)調(diào)制成射頻信號，傳輸至所述基站收發(fā)器，和/或接收所述基站收發(fā)器發(fā)送的射頻信號，并解調(diào)出的數(shù)據(jù)傳輸至所述主系統(tǒng)進行處理； 組網(wǎng)協(xié)議處理單元，用于根據(jù)所述基站收發(fā)器分配的信道，與所述基站收發(fā)器進行通?目O4.如權(quán)利要求2或3所述的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述基站收發(fā)器包括: 廣播模組和多個無線收發(fā)模組； 所述廣播模組用于向所述基站收發(fā)器所在通信小區(qū)內(nèi)的所有終端節(jié)點發(fā)送廣播消息，所述廣播消息包括:小區(qū)內(nèi)每個終端節(jié)點的無線收發(fā)模組的信道列表和信道的占用情況；所述無線收發(fā)模組用于與所述終端節(jié)點的無線模塊建立無線通信連接，將所述終端節(jié)點的數(shù)據(jù)信號傳輸至所述基站控制器進行處理。5.如權(quán)利要求4所述的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述基站控制器與所述基站收發(fā)器通過3G網(wǎng)絡、4G網(wǎng)絡、有線寬帶的其中一種方式進行連接。6.如權(quán)利要求4所述的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述基站收發(fā)器位于通信小區(qū)內(nèi)的中心位置，所述基站收發(fā)器發(fā)射的信號覆蓋范圍的形狀為六邊形蜂窩，多個所述基站收發(fā)器的信號覆蓋范圍堆疊成蜂窩網(wǎng)絡。7.一種物聯(lián)網(wǎng)的無線通信方法，其特征在于，包括: 接收通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信號； 將所述數(shù)據(jù)信號通過通信網(wǎng)絡傳輸至基站控制器進行處理。8.如權(quán)利要求7所述的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信方法，其特征在于，所述接收小區(qū)內(nèi)各個終端設備的發(fā)送的數(shù)據(jù)信號之前包括: 向通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點發(fā)送廣播消息，所述廣播消息包括:所述多個無線收發(fā)模組的信道列表和信道的占用情況； 建立與所述終端設備的通信連接，將所述終端節(jié)點的數(shù)據(jù)信號傳輸至所述基站控制器進行處理。9.如權(quán)利要求7或8所述的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信方法，其特征在于，所述無線通信網(wǎng)絡為:3G網(wǎng)絡、4G網(wǎng)絡、有線寬帶的其中一種方式進行連接。10.如權(quán)利要求7或8所述的物聯(lián)網(wǎng)的無線通信方法，其特征在于，所述接收通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信號包括:接收通信小區(qū)內(nèi)的終端節(jié)點發(fā)送的射頻數(shù)據(jù)信號。
【文檔編號】H04W16/18GK106028350SQ201610280130
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】徐伯星, 雍珊珊, 何春舅, 王新安
【申請人】北京大學深圳研究生院