一種城域蜂窩物聯網無線節點的信道競爭控制方法與系統技術方案

本申請公開了一種城域蜂窩物聯網無線節點的信道競爭控制方法及系統。所述控制方法包括：無線節點根據預定原則進行信道選擇；當信道選擇首次發生信道競爭時，發生信道競爭的多個所述無線節點各自退避固定時長，每一所述無線節點的所述固定時長與該無線節點的競爭優先級負相關；退避完成后無線節點再次進行信道連接；當信道連接再次發生信道競爭時，再次發生信道競爭的多個所述無線節點在各自的預設時間段內退避隨機時長；退避完成后無線節點再次進行信道連接。本申請還公開了一種城域蜂窩物聯網無線節點的信道競爭控制系統、無線節點以及窄帶通信系統。本申請能有效避免無線節點過多次的競爭同一信道，提高基站與無線節點之間的通訊效率。

【技術實現步驟摘要】

本申請涉及窄帶通信網絡，尤其涉及一種城域蜂窩物聯網無線節點的信道競爭控制方法與系統。
技術介紹
物聯網是一種窄帶通信網絡，其通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術，廣泛應用于網絡的融合中，是繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮，如何遠距離、低延遲、低功耗地實現實時采集、連接、監控、互動是物聯網領域的當前關鍵難題之一。物聯網規模越來越大，節點的移動性需求也越來越凸顯，建立城域范圍的網聯網勢在必行。蜂窩組網技術是城域物聯網的比較理性，也切實可行的組網方法。城域物聯網基站通過無線信號與蜂窩內的節點進行通信。每一個基站配備了多個基站收發模塊，可以同時與多個節點并行通信。每一個基站收發模塊分配一個上行信道和下行信道，節點選擇指定的信道與基站模塊進行通信。基站收發模塊在同一時刻只能與一個無線節點通信。城域物聯網的節點數量龐大，遠大于基站收發模塊，信道競爭幾乎不可避免。傳統蜂窩網絡利用復雜的信令來執行信道的申請、分配和釋放，而物聯網本身基于窄帶寬的通信方法，并且物聯網節點的通信特點往往是少數據量、長周期的非連接性通信需求。物聯網的特征決定了節點與網絡基站的通信是基于低功耗、低帶寬通信。無法像寬帶蜂窩網絡一樣通過復雜的網絡信令來通過分配來解決信道競爭。因此城域物聯網采用的蜂窩網絡不能直接借用傳統蜂窩網絡的協議來實現信道的分配，而是采用節點自主選擇信道與基站進行通信。由于城域物聯網的節點數量一般比較大，信道競爭幾乎是不可避免的，而在發生了信道競爭的情況下，如何有效的防止再次沖突目前還沒有完善的方案。
技術實現思路
本申請提供了一種城域蜂窩物聯網無線節點的信道競爭控制方法與系統。根據一個方面，本申請提供的城域蜂窩物聯網無線節點的信道競爭控制方法，包括：無線節點根據預定原則進行信道選擇；當信道選擇首次發生信道競爭時，發生信道競爭的多個所述無線節點各自退避固定時長，每一所述無線節點的所述固定時長與該無線節點的競爭優先級負相關；退避完成后無線節點再次進行信道連接；當信道連接再次發生信道競爭時，再次發生信道競爭的多個所述無線節點在各自的預設時間段內退避隨機時長；退避完成后無線節點再次進行信道連接。在一種實施例中，無線節點根據預定原則進行信道選擇包括：無線節點根據信道的忙閑狀態、占空比、以及通信質量進行信道選擇。在一種實施例中，所述無線節點通過收聽來自基站廣播模塊的廣播信息而獲知所述信道的忙閑狀態、占空比、以及通信質量。在一種實施例中，信道競爭設置有最大次數，當所述無線節點在競爭所述最大次數后仍不能完成信道連接，則重新進行信道選擇。在一種實施例中，所述預設時間段與所述無線節點的信道競爭次數相關。在一種實施例中，所述預設時間段與所述無線節點的優先級相關。根據第二方面，本申請提供的城域蜂窩物聯網無線節點的信道競爭控制系統，包括：信道選擇單元：用于根據預定原則為無線節點進行信道選擇；信道競爭控制單元：用于當信道選擇首次發生信道競爭時，控制發生信道競爭的多個所述無線節點各自退避固定時長，每一所述無線節點的所述固定時長與該無線節點的競爭優先級負相關；退避完成后控制無線節點再次進行信道連接；以及當信道連接再次發生信道競爭時，控制再次發生信道競爭的多個所述無線節點在各自的預設時間段內退避隨機時長；退避完成后控制無線節點再次進行信道連接。在一種實施例中，所述預設時間段與所述無線節點的信道競爭次數或優先級相關。根據第三方面，本申請提供的城域蜂窩物聯網的具有信道競爭控制功能的無線節點，包括：信道選擇單元：用于根據預定原則進行信道選擇；信道競爭控制單元：用于當信道選擇首次發生信道競爭時，控制所述無線節點退避固定時長，所述固定時長與該無線節點的競爭優先級負相關；退避完成后控制無線節點再次進行信道連接；以及當信道連接再次發生信道競爭時，控制無線節點在預設時間段內退避隨機時長；退避完成后控制無線節點再次進行信道連接。根據第四方面，本申請提供了一種具有信道競爭控制功能的窄帶通信系統，包括基站控制器、基站廣播模塊、多個基站收發模塊和多個無線節點；所述基站廣播模塊用于廣播基站收發模塊對應的信道狀態；所述多個無線節點用于收聽基站廣播模塊的廣播信息，根據廣播信息中得知的信道狀態，選擇一基站收發模塊對應的信道向基站控制器進行網絡請求；所述基站控制器用于根據一無線節點的所述網絡請求，從該無線節點選擇的所述信道向該無線節點進行回應；其中當信道選擇首次發生信道競爭時，發生信道競爭的多個所述無線節點各自退避固定時長，每一所述無線節點的所述固定時長與該無線節點的競爭優先級負相關；退避完成后無線節點再次進行信道連接；當信道連接再次發生信道競爭時，再次發生信道競爭的多個所述無線節點在各自的預設時間段內退避隨機時長；退避完成后無線節點再次進行信道連接。本申請的有益效果在于：能有效避免無線節點過多次的競爭同一信道，提高基站與無線節點之間的通訊效率。附圖說明圖1為本申請一種實施例的窄帶通信系統的網絡結構圖；圖2為本申請一種實施例的無線節點的信道競爭控制方法的總體流程圖；圖3示出了本申請一種實施例的具有信道競爭控制功能的無線節點的內部結構及其網絡連接；圖4為本申請一種實施例的無線節點的信道競爭控制方法的具體流程圖。具體實施例下面通過具體實施例結合附圖對本專利技術作進一步詳細說明。參照圖1，本申請一種實施例的窄帶通信系統，其網絡結構包括三個部分：基站控制器(服務器)100、基站模組200，其包括廣播模塊201和收發模塊202，以及無線節點300。每一個網絡通常由一臺基站控制器100、數個基站收發模塊(1～n)202和若干無線節點(1～N)300組成。其中，n和N分別代表基站收發模塊和無線節點的數量，通常n<<N。一臺基站控制器100可以同時管理多個基站。因此，基站模組200可以是一個邏輯分組，并不代表實際的物理分組。圖1僅示意性地表示從邏輯上，基站模組200一般可以由一個廣播模塊201和n個收發模塊202組成。每一個基站收發模塊202負責接收/發送信道信號，但通常只能接收/發送特定信道中的信號。一般的，每一個基站收發模塊對應一個信道。廣播模塊201運行于單一發送模式，不斷(或周期性)地發送各個基站收發模塊202的信道狀態，例如，每一基站收發模塊202對應的信道處于忙碌狀態還是空閑狀態。一個無線節點300只能連接一個網絡，其默認可以接收該網絡的基站廣播模塊201發送的廣播信息。而后，無線節點300根據廣播信息中各個收發模塊202的忙閑狀態，選擇其通信的基站收發模塊202進行配對。選中配對的收發模塊202后，無線節點300即可以采用該收發模塊202對應的信道向其發送網絡請求。服務器100在收到從基站收發模塊202轉發來的無線節點300的網絡請求后，通過同一個基站收發模塊202進行回應。盡管無線節點300可以通過收聽基站廣播模塊201的廣播信息而得知各個基站收發模塊202的忙閑狀態、占空比、以及通信質量等參數，由此進行信道選擇。但是由于物聯網中無線節點300的數量龐大，其數量將遠大于基站收發模塊202的數量，即使有很優秀的信道選擇算法也會出現多個無線節點300選擇同一個基站收發模塊202，導致信息交換失敗。參照圖2，本申請一實施例提供的窄帶通信網絡，例如城本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種城域蜂窩物聯網無線節點的信道競爭控制方法，其特征在于，包括：無線節點根據預定原則進行信道選擇；當信道選擇首次發生信道競爭時，發生信道競爭的多個所述無線節點各自退避固定時長，每一所述無線節點的所述固定時長與該無線節點的競爭優先級負相關；退避完成后無線節點再次進行信道連接；當信道連接再次發生信道競爭時，再次發生信道競爭的多個所述無線節點在各自的預設時間段內退避隨機時長；退避完成后無線節點再次進行信道連接。

【技術特征摘要】
1.一種城域蜂窩物聯網無線節點的信道競爭控制方法，其特征在于，包括：無線節點根據預定原則進行信道選擇；當信道選擇首次發生信道競爭時，發生信道競爭的多個所述無線節點各自退避固定時長，每一所述無線節點的所述固定時長與該無線節點的競爭優先級負相關；退避完成后無線節點再次進行信道連接；當信道連接再次發生信道競爭時，再次發生信道競爭的多個所述無線節點在各自的預設時間段內退避隨機時長；退避完成后無線節點再次進行信道連接。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：無線節點根據預定原則進行信道選擇包括：無線節點根據信道的忙閑狀態、占空比、以及通信質量進行信道選擇。3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述無線節點通過收聽來自基站廣播模塊的廣播信息而獲知所述信道的忙閑狀態、占空比、以及通信質量。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于：信道競爭設置有最大次數，當所述無線節點在競爭所述最大次數后仍不能完成信道連接，則重新進行信道選擇。5.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述預設時間段與所述無線節點的信道競爭次數相關。6.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述預設時間段與所述無線節點的優先級相關。7.一種城域蜂窩物聯網無線節點的信道競爭控制系統，其特征在于，包括：信道選擇單元：用于根據預定原則為無線節點進行信道選擇；信道競爭控制單元：用于當信道選擇首次發生信道競爭時，控制發生信道競爭的多個所述無線節點各自退避固定時長，每一所述無線節點的所述固定時長與該無線節點的競爭優先級負相關；退避完成后控制無線節點再次進行信道連接；以及當信道連接再...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐伯星，曾敬武，何春舅，王新安，雍珊珊，
申請(專利權)人：北京大學深圳研究生院，
類型：發明
國別省市：廣東;44