gwsn―基于实用433mhz无线传感网实践

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1、GWSN—基于实用433MHz无线传感网实践五、GWSN组网通信过程及机制要点(1)网络部件。网关：类似于Zigbee的协调点。管理全网无线终端节点，汇接各无线终端节点采集来的数据到管理中心；分发管理中心来的控制数据到各无线终端节点。通过无线通信方式与无线终端通信；通过有线通信方式与管理中心通信。网关可以管理253个主节点。主节点：类似于Zigbee的路由节点。以自组网方式与网关通信，采集传感器、控制器或外部设备数据并上报网关及管理中心；接收网关及管理中心数据，管理传感器、控制器和外部设备。每个主节点还可以管

2、理254个副节点。副节点：非路由节点。以星型方式与主节点或网关通信,采集传感器、控制器或外部设备数据并上报主节点或网关及管理中心；接收主节点或网关及管理中心数据，管理传感器、控制器和外部设备。副节点可以有省电功能。全网共6.4万个副节点。(2)组网过程GWSN是一个基于时钟的网络，因为在一个实用的网络中，对时钟的需求无处不在，所以组网时，GWSN的网关是在管理中心的管理下才能工作。网关上电后，首先向管理中心请求获得系统时间，在获得系统时间后才启动无线组网工作。网关启动无线组网工作后，定时发出无线信标，在无线通

3、信覆盖区域内的主节点在感知到网关的无线信标后，就以网关为中心由里到外，使用GWT-R路由算法，自动寻找最佳路径，逐跳（层）入网，并告知网关及管理中心该主节点的上层节点（入网）地址、接收场强和入网跳数（深度）。主节点在入网后依据GWT-R路由算法，也定时发送无线信标，还会根据自身周围的无线通信环境按GWT-R路由算法自动调整路由（路由调整时间间隔设计为10秒），并上报网关及管理中心新的入网地址、接收场强和入网跳数。主节点在感知自己不能和上层主节点有效通信时，会自动脱离通信，按GWT-R路由算法重新寻找入网路径。

4、主节点脱网后，它的上层主节点会及时感知到并通报给网关及管理中心。网关和主节点存有上、下行路由表，当主节点入网或脱网时路由表自动更新。GWSN是一+同频半双工无线网络，无线通信的碰撞在所难免。为提高通信的可靠性，GWT-R组网方式采取TDM通信和随机通信混和使用方式，用TDM通信维护路由，随机通信用于应用数据，这样既减少碰撞又提供通信效率。（3）机制要点GWSN网关与网内的节点通信采用一对一或广播方式。整个通信分为链路层和应用层，而基于简约的原则，通信地址并未分层，只采用链路层地址。链路层完成链路管理，载波帧听

5、、防碰撞重发（芯片级）,控制帧的转发，进行帧的CRC校验，设备掉线识别。应用层完成设备出、入网控制，设备配置，数据和报警上传等。各数据包的总长度为W50字节/包。a.地址分配与管理网关有两个地址，一个是无线侧地址，与主节点进行通信；另一个是有线侧地址，与管理中心通信。网关无线地址:用一个字节表示，为0x01。网关在无线一侧地址和主节点地址是统一编址的。主节点无线地址：用一个字节表示，为2-254,地址为0x02-0xfeo共253个。副节点地址：1-16382,地址为0x0001-0x3ffe,用两个字节表示

6、。副节点地址由主节点管理，仅与所属主节点进行星型通信，地址为0x0001-0x00fe,共254个。这类地址各个主节点可以复用，全网共有64262个。GWSN网络终端节点地址并没有使用自动分配方式，而是采用出厂默认和工程现场配置方式。在大多数实际使用当中，终端节点的物理位置是管理人员必须关心的。终端节点地址的自动分配并不能省去管理人员到现场获得其物理位置的过程，反而会因为其地址的自动变更带来管理上的不便。b.基本通信网关和主节点配置有路由表，可以识别、管理和自动选择通信路由。同时还配置有邻节点感知功能，可以感

7、知网关、主节点和副节点的脱网状态，并上报。副节点没有路由表，不能自动选择路由。副节点具有感知网关和主节点的功能，不能感知其他副节点。a.GWT-RGWT-R是GWSN路由算法和组网方式的统称。GWSN路由管理并未遵循某一特定的路由算法，而是结合Adhoc路由算法和表驱动路由协议的各自有用的部分，根据链路层和网络层的实际管理需要以及整个网络稳定性和灵活性的需求自主研发的。在整个组网方式中，跳数最少并不意味着路径最优，所以维护网络的稳定性和灵活性是两个及其重要且对立的路由指标。路由的稳定性可防止节点过度调整路由而

8、不能正常收发应用数据；路由的灵活性可增强节点调整路由的频繁度以改变网络的深度从而增加网络的稳定性。节点在什么情况下可以调整路由，通常是根据节点现有的网络深度和接收场强来确定的。调整接收场强的路由调整阀值将直接影响网络的稳定性和灵活性（见图1）。路由调整的最短间隔时间设计为10秒。b.通信转发GWSN网络中的主节点担当无线通信的转发器作用，为避免无线通信碰撞，其转发的延时时间是随机的，设计为8-250