[发明专利]专用频段的可自由组网的传感器网络无线模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于专用频段的可自由组网的传感器网络无线模块，尤其是利用电力、石油等行业已经分配的无线频点将智能仪表组成能够动态调整网络结构的传感器网络无线模块。该传感器网络无线模块由硬件和嵌入式软件两部分组成。

背景技术

传感器网络在本文中专指符合IEEE(Institute of Electrical andElectronics Engineers：电气电子工程师协会)802.15.4标准的无线网络。其主要技术特征是支持网络拓扑的动态变化，来源于该标准中数据链路层的定义。相对于以前星形等固定结构的无线网络来说，具有明显的技术优势。

我国电力、石油等行业都有自己的专用频点，如电力行业已经分配的无线频段为200～240MHz，不包含在IEEE 802.15.4定义的物理层标准中。IEEE 802.15.4定义了两个物理层标准，分别是2.4GHz物理层和868/915MHz物理层。因此完全符合IEEE 802.15.4标准的产品，在电力行业的应用由于物理层的不同将受到限制。而目前电力行业普遍应用的数传电台等星形网络结构的产品，又由于不具备IEEE 802.15.4数据链路层的技术特点，已经难以适应现代电力行业信息化发展对无线网络结构的需求。

发明内容

为了在电力等行业中应用能够动态调整网络结构的传感器网络技术，本发明提供一种基于专用频段的可自由组网的传感器网络无线模块，该模块在兼容IEEE 802.15.4标准之数据链路层规范基础上，采用与IEEE 802.15.4不同的物理层标准。基于电力行业的已分配频段200～240MHz，嵌入使用相应的R F芯片及相关器件，组成全新结构的传感器网络模块。

本发明的目的是这样实现的：它是将符合IEEE 802.15.4标准之数据链路层与满足电力专用频点之物理层的电子器件封装在一个模块内，即由16位以上的MC(单片机)、EEPROM(电可擦除只读存储器)、RF(射频)芯片组、DSSS(直序扩频)、RF芯片组、PA/LNA(功率放大/低噪音放大)和晶振构成。

本发明与现有技术方案相比，充分利用和结合电力、石油等行业频点资源与IEEE 802.15.4标准之数据链路层在网络结构上的技术优势，在在行业远程数据采集与传输等应用中更好地满足应用需求；同时由于使用已分配频谱，因此在发射功率和通信距离上，可以打破原国际标准IEEE 802.15.4的限制，从而能够以更优异的性价比替代现有的数传电台等通信模块，形成更加广泛的应用。

附图说明

附图是本发明的原理示意图。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

具体实施方式

参见附图，即(1)16位MCU(单片机)、(2)EEPROM(电可擦除只读存储器)、(3)RF(射频)芯片组、(4)DSSS(直序扩频)RF芯片组、(5)PA/LNA(功率放大/低噪音放大)、(6)晶振。具体说明如下：

(1)16位MCU(16位单片机)

16位单片机控制整个系统，包括控制串行通讯及无线通信。基于它内置的MAC(媒质访问控制)协议，控制无线通信的所有控制信号及信息程序。电可擦除只读存储器(EEPROM)被连到单片机上，从单片机上存储数据。电可擦除只读存储器的主要目的是在UART(串行通讯接口)和RF之间存储缓冲长数据流，能够保证更强劲的通信功能。

MCU作为应用层的主要器件可采用功耗较低的ARM系列(从长远考虑，嵌入式系统选择Arm+Linux结构)。

(2)EEPROM

电可擦除只读存储器被连接到(1)(16位MCU)上，从而MCU可以缓冲读写数据流。通过缓冲数据流，使通信可以减少错误。电可擦除只读存储器可以缓冲最多50Kbytes，所以接受和发送的数据流可以达到50Kbytes。

(3)RF芯片组

RF芯片组内建硬件控制器，负责低水平控制操作如启动信息包搜索，快速转化串行输入的8位字节，缓冲输入及输出数据，从而使MCU留出更多的空间处理高水平的操作。它通过内部并行总线从MCU发送及接收命令。

(4)DSSS RF芯片组

DSSS RF芯片组是物理层面元件，使用220～240MHz电力频段芯片，它允许从一端到另一端无线传输和接收数据。在RF芯片之间的通讯联接采用直序扩频(DSSS)方法。这个模块向RF芯片组的控制器收发串行数据，也向单片机发送接收信号强度指示(RSSI)，因此接收RF信号的强度是可以测量的。

(5)PA/LNA