專利名稱：基于廣播電視網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法及其路由方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及基于廣播電視網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法及其路由方 法。
背景技術(shù)：
“物聯(lián)網(wǎng)”起源于1999年MIT Auto-ID實(shí)驗(yàn)室提出的傳感器網(wǎng)絡(luò)。2005，國(guó)際電信 聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了《ITU Report 2005 :The Internet ofThings》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)，，這 一名詞。作為互聯(lián)網(wǎng)的自然延伸，“物聯(lián)網(wǎng)”被譽(yù)為互聯(lián)網(wǎng)浪潮之后的又一次科技革命，它 通過(guò)將日常生活中人以外的“物”聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)，使得人類在信息社會(huì)里面獲得一個(gè)新的溝通視 角，把任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的人與人之間的通信擴(kuò)展到人與物、物與物之間的通信，在個(gè)人 健康、平安家居、工業(yè)監(jiān)測(cè)、智能交通、環(huán)境保護(hù)、公共安全等領(lǐng)域均有重大應(yīng)用。近幾年來(lái)， 美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家大力發(fā)展和支持物聯(lián)網(wǎng)的研究和推廣工作，物聯(lián)網(wǎng)的概念正在全球 成為熱潮。目前，國(guó)際上的主要研究計(jì)劃包括美國(guó)的“智慧地球”戰(zhàn)略，日本的“i-Japan”計(jì) 劃及歐盟的“歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃”等，這些計(jì)劃都將物聯(lián)網(wǎng)提高到國(guó)家戰(zhàn)略高度，希望能 確定在此領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)包括信息的傳感、傳輸和應(yīng)用三個(gè)重要組成部分，傳感部分主要由射頻識(shí) 別(RFID)技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等組成，對(duì)“物”進(jìn)行感知和控制。由于信息需求的多樣化和網(wǎng) 絡(luò)應(yīng)用的多元化，物聯(lián)網(wǎng)面對(duì)的是一個(gè)極其復(fù)雜的無(wú)線環(huán)境，很多無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，如無(wú)線 局域網(wǎng)、藍(lán)牙、UWB、ZigBee等能夠同時(shí)同地共存。為了滿足低功耗的基本要求，物聯(lián)網(wǎng)中 的大量信息傳感節(jié)點(diǎn)傾向于采用基于反向散射(Backscatter)的無(wú)線技術(shù)，即以射頻識(shí)別 (RFID)技術(shù)為代表的短距離無(wú)線通信技術(shù)。因此，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)由異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和異構(gòu)節(jié)點(diǎn)組 成的復(fù)雜通信環(huán)境，物聯(lián)網(wǎng)中傳感節(jié)點(diǎn)類型豐富，在能耗、通信能力、傳輸距離、移動(dòng)性等方 面具有天然異構(gòu)特性，這使得基于同構(gòu)環(huán)境的傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及通信機(jī)制無(wú)法直接使用， 從而給物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。從國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀可知，直接面向物 聯(lián)網(wǎng)的研究并不是很多，目前主要的研究成果集中于傳感器網(wǎng)絡(luò)及其他一般性的無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 方面。同時(shí)，由于物聯(lián)網(wǎng)中“物”的數(shù)量巨大，物與物之間的相連，使得網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模迅速擴(kuò)大。 在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)的情況下，如何高效地收集匯聚大量傳感節(jié)點(diǎn)的信息并且在物 聯(lián)網(wǎng)中可靠而有效的傳輸這些信息，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的研究及其應(yīng)用至關(guān)重要。此外，發(fā)展低碳 經(jīng)濟(jì)已成為全人類的共識(shí)，實(shí)現(xiàn)低能耗的綠色物聯(lián)網(wǎng)是其成功推廣應(yīng)用的關(guān)鍵，而數(shù)量巨 大的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)無(wú)疑大大增加了低能耗物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)難度?，F(xiàn)有傳感器網(wǎng)絡(luò)中雖然已有一些 低能耗路由傳輸機(jī)制，但無(wú)法有效地直接用于異構(gòu)的、規(guī)模龐大的物聯(lián)網(wǎng)。為了在節(jié)點(diǎn)數(shù)量 龐大、各節(jié)點(diǎn)特性異構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)高可靠和低能耗的信息收集和路由傳輸，我們必須 突破現(xiàn)有傳感器網(wǎng)絡(luò)和一般無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)限制，尋求解決這一問(wèn)題的有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是其一、如何設(shè)計(jì)一種能夠適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)中異構(gòu)節(jié)點(diǎn)快 速增長(zhǎng)需求的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；其二、如何實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)路由的高可靠和低功耗需求之間的平( 二)技術(shù)方案為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于廣播電視網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，所述 物聯(lián)網(wǎng)包括異構(gòu)節(jié)點(diǎn)，按照如下方式進(jìn)行組網(wǎng)將所述物聯(lián)網(wǎng)中的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)按照能耗特性 分為多層，且以廣播電視網(wǎng)作為所述物聯(lián)網(wǎng)的骨干網(wǎng)。其中，將物聯(lián)網(wǎng)中的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)按照能耗特性分為如下四層以無(wú)源節(jié)點(diǎn)作為最底 層；以有源節(jié)點(diǎn)作為第二層；以輪循節(jié)點(diǎn)作為第三層，該輪循節(jié)點(diǎn)為能夠給所述無(wú)源節(jié)點(diǎn) 提供無(wú)線電波能量的節(jié)點(diǎn)；以所述廣播電視網(wǎng)中的發(fā)射塔節(jié)點(diǎn)作為最高層。其中，所述無(wú)源節(jié)點(diǎn)包括采用基于射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)射機(jī)和基于二極管檢測(cè)器的 無(wú)源接收機(jī)。其中，所述輪循節(jié)點(diǎn)與發(fā)射塔節(jié)點(diǎn)相連；有源節(jié)點(diǎn)與其信號(hào)所覆蓋區(qū)域中的其它 有源節(jié)點(diǎn)、輪循節(jié)點(diǎn)或者無(wú)源節(jié)點(diǎn)相連；無(wú)源節(jié)點(diǎn)與其信號(hào)所覆蓋區(qū)域中的輪循節(jié)點(diǎn)相連。其中，所述輪循節(jié)點(diǎn)包括固定輪循節(jié)點(diǎn)與移動(dòng)輪循節(jié)點(diǎn)，分層之后，所述固定或移 動(dòng)輪循節(jié)點(diǎn)與有源節(jié)點(diǎn)構(gòu)成無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；所述固定或移動(dòng)輪循節(jié)點(diǎn)、有源節(jié)點(diǎn)和無(wú) 源節(jié)點(diǎn)構(gòu)成容遲、容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；將所述發(fā)射塔節(jié)點(diǎn)設(shè)為信息匯聚節(jié)點(diǎn)。其中，利用所述物聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的以下兩個(gè)自由度進(jìn)行路由部分節(jié)點(diǎn)的位 置信息和時(shí)間信息。其中，按照以下方式獲得節(jié)點(diǎn)的位置信息利用所述廣播電視網(wǎng)的定位功能對(duì)所 述輪循節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位以獲得其位置信息；基于所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)擴(kuò)散該輪循節(jié)點(diǎn)的位置信息以 實(shí)現(xiàn)所述無(wú)源節(jié)點(diǎn)和有源節(jié)點(diǎn)的定位。其中，按照以下方式獲得節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息利用所述廣播電視網(wǎng)的同步功能對(duì)所 述輪循節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同步以獲得其時(shí)間信息；基于所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)擴(kuò)散該輪循節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息以 獲得所述無(wú)源節(jié)點(diǎn)和有源節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息。其中，根據(jù)所述物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各層節(jié)點(diǎn)的能耗特性這個(gè)自由度實(shí)現(xiàn)低能耗高
可靠路由。(三)有益效果本發(fā)明通過(guò)基于物聯(lián)網(wǎng)中異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的能耗特性差異化的層次化設(shè)計(jì)，滿足了物聯(lián) 網(wǎng)中異構(gòu)節(jié)點(diǎn)規(guī)模呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)的需求；通過(guò)以廣播電視網(wǎng)為骨干網(wǎng)，充分利用了廣播 電視網(wǎng)的覆蓋和傳輸優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)路由的高可靠和低功耗需求之間的平衡。


圖1是利用本發(fā)明實(shí)施例的方法所建立的物料網(wǎng)中各層異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的位置示意圖；圖2是利用本發(fā)明實(shí)施例的方法所建立的物聯(lián)網(wǎng)中由異構(gòu)節(jié)點(diǎn)組成的多跳網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)和容遲、容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是利用本發(fā)明實(shí)施例的方法所建立的物聯(lián)網(wǎng)中基于廣播電視網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)定位 示意圖；圖4是利用本發(fā)明實(shí)施例的方法所建立的物聯(lián)網(wǎng)中基于廣播電視網(wǎng)進(jìn)行輔助同步時(shí)，各節(jié)點(diǎn)之間的通信示意圖；圖5是利用本發(fā)明實(shí)施例的方法所建立的物聯(lián)網(wǎng)中在是否存在部分節(jié)點(diǎn)位置信 息的不同情況下不同路由選擇的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施 例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。廣播電視網(wǎng)已經(jīng)在全球大部分國(guó)家成功部署。廣播電視網(wǎng)具有天然的覆蓋(廣域 覆蓋)、廣播傳輸(下行單向傳輸)和穿透力強(qiáng)(發(fā)射信號(hào)功率高)等優(yōu)勢(shì)，通常一個(gè)城市 只需要個(gè)一個(gè)或者幾個(gè)發(fā)射塔就可以實(shí)現(xiàn)全城覆蓋，并且可實(shí)現(xiàn)全國(guó)甚至更大范圍內(nèi)的統(tǒng) 一組網(wǎng)。此時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)中各種異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均在廣播電視網(wǎng)巨大的覆蓋范圍內(nèi)，且部分節(jié) 點(diǎn)可以收到電視發(fā)射塔的信號(hào)。此外，廣播電視網(wǎng)還可以為覆蓋范圍內(nèi)的部分異構(gòu)節(jié)點(diǎn)提 供定位、定時(shí)等功能，這為一般意義上的物聯(lián)網(wǎng)路由機(jī)制提供了位置信息和時(shí)間信息這兩 個(gè)額外的設(shè)計(jì)自由度，而基于已知位置信息和時(shí)間信息的路由機(jī)制無(wú)疑在高可靠和低能耗 方面具有巨大的潛力。因此，隨著廣播電視網(wǎng)的廣泛部署，合理有效地利用廣播電視網(wǎng)，不 僅可以為物聯(lián)網(wǎng)中的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)提供一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，而且為實(shí)現(xiàn)低功耗的綠色物聯(lián)網(wǎng)提供 了一種新的契機(jī)。本發(fā)明根據(jù)以上思路提出了一種基于廣播電視網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法及其路由方法。本發(fā)明的最突出特點(diǎn)之一是提出了基于廣播電視網(wǎng)的層次化異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)全 新概念，即在存在各種異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的物聯(lián)網(wǎng)中引入了廣播電視網(wǎng)，并以此作為骨干網(wǎng)建立層 次化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。具體而言，本發(fā)明的層次化異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)中各異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的能耗特性，將異構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行層次化劃分，即基于異構(gòu) 節(jié)點(diǎn)能耗特性差異化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次化。其中，網(wǎng)絡(luò)次化劃分的層數(shù)(》2)可根據(jù)網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)的性能和復(fù)雜度來(lái)綜合決定。從物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中的無(wú)線通信的發(fā)射機(jī)來(lái)看，可以分 為三類，即可以提供無(wú)線電波能量給應(yīng)答器的發(fā)射機(jī)、普通采用無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)、藍(lán)牙 (BLUETOOTH)、UWB、ZigBee等技術(shù)的有源發(fā)射機(jī)以及基于RFID技術(shù)的超低功率發(fā)射機(jī)。有 源發(fā)射機(jī)能耗大，但傳輸距離遠(yuǎn)；超低功率發(fā)射機(jī)能耗小，但傳輸距離近，附近必須有提供 無(wú)線電波能量的發(fā)射機(jī)。從物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中的無(wú)線通信的接收機(jī)來(lái)看，也可以分為三類，即可 以接收很弱的RFID反射信號(hào)的大功率接收機(jī)、普通有源接收機(jī)、及基于二極管檢測(cè)器的無(wú) 源接收機(jī)。有源接收機(jī)能耗大，但接收靈敏度高；無(wú)源接收機(jī)能耗小，但接受靈敏度低。因 此，本發(fā)明實(shí)施例將物聯(lián)網(wǎng)中的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)按照其能耗特性分為以下四層1)最底層是最低能耗的(簡(jiǎn)單)無(wú)源節(jié)點(diǎn)SP (Simple Passive)；SP節(jié)點(diǎn)采用基于RFID技術(shù)的超低功率的發(fā)射機(jī)和基于二極管檢測(cè)器的無(wú)源接收 機(jī)。顯然，SP節(jié)點(diǎn)只能用于短距離通信，并且在外界提供無(wú)線電波能量的時(shí)候才能工作；2)第二層是較低能耗的(簡(jiǎn)單)有源節(jié)點(diǎn)SA (Simple Active)；SA節(jié)點(diǎn)采用基于無(wú)線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、UWB、ZigBee等技術(shù)的有源發(fā)射機(jī)和接收機(jī)， SA節(jié)點(diǎn)能用于中等距離的無(wú)線通信；3)第三層是能給SP節(jié)點(diǎn)提供無(wú)線電波能量的輪循節(jié)點(diǎn)PN(Polling Node)；
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PN節(jié)點(diǎn)采用較大功率的有源發(fā)射機(jī)和能接收微弱RFID反射信號(hào)的大功率接收 機(jī)，PN節(jié)點(diǎn)能用于中等距離的無(wú)線通信；4)最高層是廣播電視的發(fā)射塔BT (Broadcasting Transmitter)；BT節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率可以達(dá)到上千瓦，具有很強(qiáng)的覆蓋能力，能夠進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)幾十公里 的遠(yuǎn)距離傳輸，能耗較大但對(duì)能耗并不敏感，因?yàn)锽T —般配有高功率電源，還能為覆蓋范 圍內(nèi)的PN節(jié)點(diǎn)提供定位、同步等信息。如圖1所示，異構(gòu)節(jié)點(diǎn)集中于物聯(lián)網(wǎng)的骨干接入和感知匯聚兩個(gè)層面上，它們?cè)?能耗、通信能力、傳輸距離、移動(dòng)性等方面均存在異構(gòu)特性，因此提出了基于廣播電視網(wǎng)的 層次化異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)層次化劃分為由SA、SP、PN、BT異構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的 四層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，PN節(jié)點(diǎn)包括固定輪循節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)輪循節(jié)點(diǎn)，PN節(jié)點(diǎn)直接與BT節(jié)點(diǎn)相連；SA 節(jié)點(diǎn)與其信號(hào)所覆蓋區(qū)域中的其它SA節(jié)點(diǎn)、PN或者SP節(jié)點(diǎn)相連；SP節(jié)點(diǎn)可以與其信號(hào)所 覆蓋區(qū)域中的PN節(jié)點(diǎn)相連。如圖2所示，在基于廣播電視網(wǎng)的層次化異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，PN節(jié)點(diǎn)與SA節(jié) 點(diǎn)構(gòu)成無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；PN節(jié)點(diǎn)、SA節(jié)點(diǎn)和SP節(jié)點(diǎn)構(gòu)成容遲、容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；BT節(jié)點(diǎn)則 為信息匯聚節(jié)點(diǎn)。上述廣播電視網(wǎng)可以是美國(guó)的ATSC數(shù)字電視網(wǎng)、歐洲的DVB-T數(shù)字電視網(wǎng)、日本 的ISDB-T數(shù)字電視網(wǎng)和中國(guó)的DTMB數(shù)字電視網(wǎng)之一，或者是基于上述幾種電視網(wǎng)的融合 網(wǎng)。本發(fā)明的另一突出特點(diǎn)是，在本發(fā)明提出的基于廣播電視網(wǎng)的層次化異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，充分利用廣播電視網(wǎng)提供的定位、同步等功能，為異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)中的部分 節(jié)點(diǎn)提供位置和/或時(shí)間信息，為高可靠低能耗的路由機(jī)制提供新的設(shè)計(jì)自由度，從而協(xié) 同實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的高可靠和低功耗之間的最優(yōu)平衡。具體而言，本發(fā)明的高可靠 低能耗的路由機(jī)制原理如下首先，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的同步網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明實(shí)施例主要借助由主發(fā)射臺(tái)、次發(fā)射臺(tái) 和多個(gè)補(bǔ)點(diǎn)器構(gòu)成的單頻廣播電視網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)覆蓋范圍內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)部分節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘、時(shí)間等同 步(同步方案為現(xiàn)有技術(shù))。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于異構(gòu)節(jié)點(diǎn)中的全部或部分PN節(jié)點(diǎn)，可以得到 其精確的同步信息，對(duì)于其他不同類型的節(jié)點(diǎn)同步而言，PN節(jié)點(diǎn)依靠節(jié)點(diǎn)間的分層結(jié)構(gòu)擴(kuò) 散其同步信息，實(shí)現(xiàn)SA節(jié)點(diǎn)和/或SP節(jié)點(diǎn)的同步。具體方案如下利用SA/SP與PN之間 的分層結(jié)構(gòu)和物理信道，當(dāng)SA和PN存在通信路徑時(shí)，將同步信息擴(kuò)散至SA ；當(dāng)SP節(jié)點(diǎn)處 于工作狀態(tài)時(shí)，PN節(jié)點(diǎn)將同步信息擴(kuò)散至SP。從而可以大致獲取層次化異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)中全部 或部分節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息；其次，通過(guò)廣播電視網(wǎng)的提供的定位功能(定位算法為現(xiàn)有技術(shù))。如圖3所示， 可以實(shí)現(xiàn)層次化物聯(lián)網(wǎng)中全部或部分PN節(jié)點(diǎn)等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的定位，而對(duì)于其他不同類型的 節(jié)點(diǎn)定位，PN節(jié)點(diǎn)依靠節(jié)點(diǎn)間的分層結(jié)構(gòu)擴(kuò)散其位置信息，實(shí)現(xiàn)SP節(jié)點(diǎn)和/或SA節(jié)點(diǎn)的 定位。具體方案如下由于SP節(jié)點(diǎn)通過(guò)基于反向散射方式的RFID技術(shù)和PN節(jié)點(diǎn)通信，通 信距離比較短，通常在0. lm到3m之間，所以通過(guò)PN節(jié)點(diǎn)的位置信息傳輸可以大致實(shí)現(xiàn)SP 節(jié)點(diǎn)的定位；另外，由于極低功耗的無(wú)源收發(fā)射機(jī)的限制，SP節(jié)點(diǎn)和SA節(jié)點(diǎn)的通信距離也 很短，所以通過(guò)SP節(jié)點(diǎn)的位置信息傳輸可以基本實(shí)現(xiàn)SA節(jié)點(diǎn)的定位。從而可以大致獲取 層次化異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)中全部或部分節(jié)點(diǎn)的位置信息。
然后，如圖4所示，基于全部或部分節(jié)點(diǎn)的已知時(shí)間信息，可以在廣播電視網(wǎng)的輔 助下為物聯(lián)網(wǎng)中需要通信的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)快速建立起通信鏈路，從而避免了傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)中由于 異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的異步時(shí)間信息導(dǎo)致的在建立通信鏈路時(shí)的時(shí)延和功耗。最后，基于層次化異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)中全部或部分節(jié)點(diǎn)的已知位置信息，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境 自適應(yīng)的高可靠低能耗的路由機(jī)制，即借助部分節(jié)點(diǎn)的位置信息，在通信環(huán)境優(yōu)越，即存 在端到端路由路徑時(shí)采用冗余的多路徑路由，這樣可以提高信息的反饋速度和路由的可靠 性；在通信環(huán)境惡劣時(shí)，采用基于位置預(yù)測(cè)的容遲容錯(cuò)機(jī)會(huì)路由機(jī)制，盡可能的利用通信資 源，這樣可以提高路由的可用性。圖5給出了在是否存在部分節(jié)點(diǎn)位置信息的不同情況下 不同路由選擇的示意圖。在上述過(guò)程中，結(jié)合層次化物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中對(duì)各異構(gòu)節(jié)點(diǎn)能耗特性的劃分，在 路由選擇時(shí)可以綜合考慮路由中各節(jié)點(diǎn)的能耗大小，從而實(shí)現(xiàn)高可靠低能耗的路由機(jī)制。由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明通過(guò)基于物聯(lián)網(wǎng)中異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的能耗特性的層次化 設(shè)計(jì)，滿足了物聯(lián)網(wǎng)中異構(gòu)節(jié)點(diǎn)規(guī)模呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)的需求；通過(guò)以廣播電視網(wǎng)為骨干網(wǎng)， 充分利用了廣播電視網(wǎng)的覆蓋和傳輸優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)路由的高可靠和低功耗需求之間的 平衡。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種基于廣播電視網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，所述物聯(lián)網(wǎng)包括異構(gòu)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，按照如下方式進(jìn)行組網(wǎng)將所述物聯(lián)網(wǎng)中的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)按照能耗特性分為多層，且以廣播電視網(wǎng)作為所述物聯(lián)網(wǎng)的骨干網(wǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于廣播電視網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在于，將物聯(lián)網(wǎng) 中的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)按照能耗特性分為如下四層以無(wú)源節(jié)點(diǎn)作為最底層；以有源節(jié)點(diǎn)作為第二 層；以輪循節(jié)點(diǎn)作為第三層，該輪循節(jié)點(diǎn)為能夠給所述無(wú)源節(jié)點(diǎn)提供無(wú)線電波能量的節(jié)點(diǎn)； 以所述廣播電視網(wǎng)中的發(fā)射塔節(jié)點(diǎn)作為最高層。
3.如權(quán)利要求2所述的基于廣播電視網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在于，所述無(wú)源節(jié) 點(diǎn)包括采用基于射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)射機(jī)和基于二極管檢測(cè)器的無(wú)源接收機(jī)。
4.如權(quán)利要求2所述的基于廣播電視網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在于，所述輪循節(jié) 點(diǎn)與發(fā)射塔節(jié)點(diǎn)相連；有源節(jié)點(diǎn)與其信號(hào)所覆蓋區(qū)域中的其它有源節(jié)點(diǎn)、輪循節(jié)點(diǎn)或者無(wú) 源節(jié)點(diǎn)相連；無(wú)源節(jié)點(diǎn)與其信號(hào)所覆蓋區(qū)域中的輪循節(jié)點(diǎn)相連。
5.如權(quán)利要求4所述的基于廣播電視網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在于，所述輪循節(jié) 點(diǎn)包括固定輪循節(jié)點(diǎn)與移動(dòng)輪循節(jié)點(diǎn)，分層之后，所述固定或移動(dòng)輪循節(jié)點(diǎn)與有源節(jié)點(diǎn)構(gòu) 成無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；所述固定或移動(dòng)輪循節(jié)點(diǎn)、有源節(jié)點(diǎn)和無(wú)源節(jié)點(diǎn)構(gòu)成容遲、容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)；將所述發(fā)射塔節(jié)點(diǎn)設(shè)為信息匯聚節(jié)點(diǎn)。
6.一種基于權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述物聯(lián)網(wǎng)的路由方法，其特征在于，利用所述物聯(lián) 網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的以下兩個(gè)自由度進(jìn)行路由部分節(jié)點(diǎn)的位置信息和時(shí)間信息。
7.如權(quán)利要求6所述的路由方法，其特征在于，按照以下方式獲得節(jié)點(diǎn)的位置信息利 用所述廣播電視網(wǎng)的定位功能對(duì)所述輪循節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位以獲得其位置信息；基于所述拓?fù)?結(jié)構(gòu)擴(kuò)散該輪循節(jié)點(diǎn)的位置信息以實(shí)現(xiàn)所述無(wú)源節(jié)點(diǎn)和有源節(jié)點(diǎn)的定位。
8.如權(quán)利要求6所述的路由方法，其特征在于，按照以下方式獲得節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息利 用所述廣播電視網(wǎng)的同步功能對(duì)所述輪循節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同步以獲得其時(shí)間信息；基于所述拓?fù)?結(jié)構(gòu)擴(kuò)散該輪循節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息以獲得所述無(wú)源節(jié)點(diǎn)和有源節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息。
9.如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的路由方法，其特征在于，根據(jù)所述物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中 各層節(jié)點(diǎn)的能耗特性這個(gè)自由度進(jìn)行路由。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于廣播電視網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，所述物聯(lián)網(wǎng)包括異構(gòu)節(jié)點(diǎn)，按照如下方式進(jìn)行組網(wǎng)將所述物聯(lián)網(wǎng)中的異構(gòu)節(jié)點(diǎn)按照能耗特性分為多層，且以廣播電視網(wǎng)作為所述物聯(lián)網(wǎng)的骨干網(wǎng)。本發(fā)明還提供了一種基于所述物聯(lián)網(wǎng)的路由方法。本發(fā)明通過(guò)基于物聯(lián)網(wǎng)中異構(gòu)節(jié)點(diǎn)的能耗特性的層次化設(shè)計(jì)，滿足了物聯(lián)網(wǎng)中異構(gòu)節(jié)點(diǎn)規(guī)模呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)的需求；通過(guò)以廣播電視網(wǎng)為骨干網(wǎng)，充分利用了廣播電視網(wǎng)的覆蓋和傳輸優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)路由的高可靠和低功耗需求之間的平衡。
文檔編號(hào)H04L29/08GK101902499SQ20101021853
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者戴凌龍, 李勇, 潘長(zhǎng)勇, 王昭誠(chéng), 金德鵬 申請(qǐng)人:清華大學(xué)