[发明专利]自适应无线网络连接方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种自适应无线网络连接方法。

背景技术

随着无线网络技术的快速发展，越来越多的无线传感器网络的应用遍布于人们的生活中，例如：环境空气净度检测、温度/湿度检测、风向检测或公共场所的各种数据更新等。人们计划在目标区域内部署大量的传感器节点，这些节点能工作几个月或几年而不需要维护。在这些环境中，电池替换和手动充电几乎是无法在实际中应用的。因此，能源使用效率是关键。在许多实际应用中，传感器测量数据的采集一般每隔几个小时甚至几天。因此，测量数据本身，例如温度和湿度，仅仅用一个数字即可表示，通常只有很低的数据率。

为满足上述需求，传统技术中的IEEE802.15.4协议为低速率无线个人区域网指定介质访问控制子层和物理层，其目标是低速率、低能耗、低成本的无线网络应用。

传统技术中的IEEE802.15.4网络包括两种节点：协调器和一般节点。一般节点用于采集传感数据；协调器和一般节点相比，除了直接参与应用以外，还要完成成员身份管理、链路状态信息管理以及分组转发等任务。

IEEE802.15.4协议提供了信标使能通信模式，允许周期性的叫醒与节点同步校准。这一模式对于低负载循环应用可以起到节约能耗的作用，节点可以在大部分时间里处于休眠状态来节省能量。

信标使能通信模式规定了一种“超帧”的格式，协调器在超帧的开始发送信标帧，里面含有一些时序以及网络的信息，紧接着是竞争接入时期，在这段时间内各节点以竞争方式接入信道，再后面是非竞争接入时期，节点采用时分复用的方式接入信道，然后是非活跃时期，节点进入休眠状态，等待下一个超帧周期发送的信标帧。

传统技术中的IEEE802.15.4网络的所有节点都工作在同一个信道上，如果邻近的节点同时发送数据就有可能发生冲突。因此，所有数据利用分时的CSMA/CA在节点和协调器之间交换。

传统技术中的IEEE802.15.4协议里，一个协调器按时分的方式与一般节点通信，但最多只能分配7个保护时隙给一般节点传输数据。因此，当大量一般节点同时向协调器请求分配保护时隙时，会造成拥堵丢包。且在信标间隔(发送的两次相邻的信标帧之间的时间间隔)很大的情况下，保持信标同步的消耗大，同步丢失后很难恢复同步，导致传统的自适应无线网络连接方法存在传输效率低的问题。

因此，有必要提出一种新的自适应无线网络连接方法及系统来解决上述问题。

发明内容

本发明提供了一种传输速度高、方便快捷可实现无线网络的传输方法及系统。

本发明采用如下技术方案：

一种自适应无线网络连接方法，所述无线网络包括协调器和与协调器连接的一般节点，以下对照权利要求书进行修改所述传输方法包含以下步骤：

步骤001：将协调器的工作时段划分为由连续时隙组成的时隙序列，并对所述时隙序列中的时隙进行编号，所述时隙的编号组成的编号序列具有周期性；

步骤002：将在所述时隙序列中的时隙内工作的协调器虚拟成与所述时隙对应的虚拟协调器，且编号相同的时隙对应同一个虚拟协调器；

步骤003：当前活动的一般节点向所述虚拟协调器发送连接请求；

步骤004：当前活动的虚拟协调器根据每个虚拟协调器已连接的一般节点的数量向当前活动的一般节点发送连接请求回复信息；

步骤005：所述一般节点与所述虚拟协调器之间建立连接并进行传输数据。

优选的，相邻两个虚拟协调器的信标间隔相同。

优选的，在所述时隙序列中，与所述虚拟协调器对应的时隙即为所述虚拟协调器的活动期，与所述时隙序列首位的时隙对应的虚拟协调器的活动期长度为所有虚拟协调器的活动期长度的最大值。

优选的，步骤003的实现方法包括：

所述当前活动的一般节点在第一次收到虚拟协调器的信标帧之后，随机选择一个虚拟协调器并进入休眠，直至所述随机选择的虚拟协调器开始发送信标帧时，当前活动的一般节点停止休眠；

所述当前活动的一般节点收到所述随机选择的虚拟协调器的信标帧后，向所述随机选择的虚拟协调器发送连接请求。

优选的，采用载波监听避免碰撞的方式向所述随机选择的虚拟协调器发送连接请求。

优选的，在所述步骤004之后还包括：

确定编号最小且已连接节点数量小于最大可连接设备数量的虚拟调节器编号；

当前活动的一般节点收到所述连接请求回复信息后，与回复信息中的虚拟协调器编号相应的虚拟协调器成功建立连接。