[发明专利]一种无线传感器网络及无线信道处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信和信息传播领域，尤其涉及一种无线传感器网络及无线信道处理方法。

背景技术

无线传感器网络作为新一代网络，具有广泛的应用前景，其发展和应用将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。美国商业周刊和MIT（Massachusetts Institute of Technology，麻省理工学院）技术评论分别将其列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10个技术之一。

对于无线通信，处于同一物理区域内的节点共用无线信道，为了避免冲突和干扰、增加信道利用率、保证通信的有效可靠性，需要设计一个优良的MAC（Media Access Control，媒体访问控制）协议。目前，各无线节点可使用TDMA（Time Division Multiple Access，时分多址）、FDMA（Frequency Division Multiple Access，频分多址）、CDMA（Code Division Multiple Access，码分多址）等方式接入信道，这些接入方式需要进行一定的分配和协调。

目前，较为成熟的无线传感器网络的结构框图，如图1所示。每个传感器节点均配置一个微控制器单元（Micro Controller Unit，MCU），由MCU和接收器间进行协调，实现数据的发送和接收。其中，微控制器单元的外围电路通常包含存储模块、显示电路、报警电路、接口电路等，利用微控制器单元及其外围电路，可以方便地实现无线信道的分配和协调。但是，由于微控制器单元及其外围电路的存在，使得传感器节点的体积和成本均有不同程度的增加，从而成为无线传感器网络中难以突破的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线传感器网络及无线信道处理方法，其无线传感器的结构简单，体积小、重量轻、成本低，适用于要求传感器节点的功能相对较为单一，只是将采集到的数据实时发送给接收器，无需具备数据存储、报警、数据显示等功能。

为实现本发明目的而提供的一种无线传感器网络，所述传感器节点由传感器模块和发射模块组成；

所述发射模块包括发射器和无线信道管理单元；

所述发射器与传感器模块之间通信连接，所述发射器与无线信道管理单元之间通信连接，所述发射器与接收器之间无线通信连接；

所述无线信道管理单元，用于对发射器和接收器之间的无线信道进行分配和协调，采用多路访问/冲突避免机制竞争接入信道，在接入信道传输数据时，在发送数据前使用空闲信道评估技术对信道进行侦测，如果信道忙，则使用退避算法来避免冲突和干扰。

优选的，所述退避算法为非坚持CSMA或者1-坚持CSMA算法；

优选的，所述退避算法为P-坚持CSMA算法。

优选的，所述无线传感器网络，还包括计算机，所述计算机与接收器之间通信连接。

为实现本发明目的还提供一种无线传感器网络的无线信道处理方法，包括如下步骤：

在对无线传感器网络的发射器和接收器之间的无线信道进行分配和协调时，采用多路访问/冲突避免机制竞争接入信道；

在接入信道传输数据时，在发送数据前使用空闲信道评估（CCA）技术对信道进行侦测，如果信道忙，则使用退避算法避免冲突和干扰。

优选的，所述退避算法为非坚持CSMA或者1-坚持CSMA算法。

优选的，所述退避算法为P-坚持CSMA算法。

优选的，所述使用退避算法避免冲突和干扰，包括如下步骤：

监测信道，如果当前信道处于空闲状态，则以P的概率发送数据，以（1-P）的概率延迟一段时间T；

其中，P为小于1的正小数；T为正整数；

延迟一段时间T后，重复监测信道的步骤；

如果当前信道处于非空闲状态，则继续监测，直至当前信道空闲并重复监测信道的步骤。

本发明的本发明的无线传感器网络及无线信道处理方法，其结构简单，体积小，重量轻，成本低，适用于需求传感器节点的功能相对较为单一，仅需将采集到的数据实时发送给接收器，无需具备数据存储、报警、数据显示等功能，同时传感器节点应尽可能地满足体积小、重量轻、成本低等要求。

附图说明

图1是现有技术的无线传感器网络的结构框图；

图2是本发明的传感器节点的结构框图；

图3是本发明的无线传感器网络的结构框图；

图4是本发明无线传感器网络的信道处理方法流程图。

具体实施方式