阅读说明：本技术 一种互不干扰的户用无线通信系统及其组网方法 (Non-interfering household wireless communication system and networking method thereof ) 是由 徐国鹏 高纪凡 孙凯 董伟 全鹏 冯成 于 2019-11-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种互不干扰的户用无线通信系统及其组网方法,包括S1.更改待组网协调器和待组网协调器通信范围内所有路由从机的个人局域网ID为同一广播个人局域网ID；S2.由待组网协调器向所有指定路由发送修改指令并接收响应消息,指定路由修改个人局域网ID为待组网协调器的原个人局域网ID,非指定路由则恢复回各自的原个人局域网ID；S3.在所有指定路由修改完成后,待组网协调器恢复回原个人局域网ID,以由指定路由和待组网协调器组建待组网网络。本发明全程软件组网,方便高效,操作简单,省去了额外配置按键的过程,并且能够对同网络或不同网络内指定路由进行修改设置的同时保证相邻网络不受影响。(The invention provides a mutual noninterference user wireless communication system and a networking method thereof, which comprises S1, changing personal local area network IDs of a coordinator to be networked and all routing slave machines in the communication range of the coordinator to be networked into the same broadcasting personal local area network ID; s2, sending modification instructions to all the designated routes by the coordinator to be networked and receiving response messages, wherein the ID of the designated route modification personal local area network is the ID of the original personal local area network of the coordinator to be networked, and the IDs of the non-designated routes are recovered to the respective IDs of the original personal local area networks; and S3, after all the designated routes are modified, recovering the original personal area network ID by the coordinator to be networked so as to establish the network to be networked by the designated routes and the coordinator to be networked. The invention has the advantages of whole-course software networking, convenience, high efficiency and simple operation, saves the process of additionally configuring keys, and can modify and set the designated routes in the same network or different networks while ensuring that the adjacent networks are not influenced.)

一种互不干扰的户用无线通信系统及其组网方法

技术领域

本发明属于光伏监控和控制技术领域技术领域，尤其是涉及一种互不干扰的户用无线通信系统及其组网方法。

背景技术

随着户用光伏市场规模的不断扩大，户用发电量的提升以及家庭用电安全问题受到日益广泛的关注，智能组件的作用也日趋凸显。智能组件相较于常规组件的优势在于，可以实时监控每块组件的发电量以及在发生危险时及时断开组件间的电气连接来为救援提供便利。智能组件采用Zigbee无线通信的方式进行数据传输，如何防止相邻两家组件间的无线串扰对智能组件的正常运行具有重要的意义。户用光伏组件有着其特殊性，不能增加额外的按键，必须要满足可以自主自动的自改网络，在修改网络的同时，又不能影响其相邻的网络的正常运行。

Zigbee采用自组织网络和动态路由的方式建立网络并以PANID(Personal AreaNetwork ID，即个人局域网ID)来区分每个独立的网络。当前户用zigbee组网方式是通过按键的方式进行选择相应的网络创建或加入网络，或者通过按键来选择可以加入的时间，例如中国专利公开的一种ZigBee组网模块及ZigBee组网方法[公开号：CN106998562A],该方案就是通过按键次数来允许设备是否加入Zigbee网络。又如，一种无线通信组网的通信设置修改方法[公开号：CN106162701A和CN]，这两种方案虽然避免了额外按键的使用，且能够进行无线通信组网的通信设置修改，但是仅针对同一个网络的修改，且需要对该同一个网络内的所有从机进行个人局域网ID和/或信道修改，若存在两个以上的网络，则无法实现对相邻网络中路由从机的修改，否则会影响其相邻网络的正常运行。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种互不干扰的户用无线通信系统；

本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种互不干扰的户用无线通信系统的组网方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种互不干扰的户用无线通信方法，包括用于组建待组网网络的待组网协调器和分别位于待组网网络内和/或网络外的多个路由从机，所述方法包括：

S1.更改待组网协调器和待组网协调器通信范围内所有路由从机的个人局域网ID为同一广播个人局域网ID以使待组网协调器能够与所有路由从机进行通信；

S2.由待组网协调器向所有指定路由发送修改指令并接收响应消息，指定路由修改个人局域网ID为待组网协调器的原个人局域网ID，非指定路由则恢复回各自的原个人局域网ID；

S3.在所有指定路由修改完成后，待组网协调器恢复回原个人局域网ID，以由指定路由和待组网协调器组建所述待组网网络。

在上述互不干扰的户用无线通信方法中，在步骤S1中，待组网协调器通过zstack协议栈中的跨网络通信技术向周围网络广播发送更改广播个人局域网ID命令以使待组网协调器和所有路由从机更改为同一广播个人局域网ID。

在上述互不干扰的户用无线通信方法中，步骤S1具体包括：

S11.待组网协调器扫描周围网络，并存储网络信息；

S12.待组网协调器将自身个人局域网ID临时修改为广播个人局域网ID，并向周围网络广播发送更改广播个人局域网ID命令；

S13.任意路由从机接收到广播信息时将自己临时设置成广播个人局域网ID，再向周围的非同网段的路由从机广播发送广播个人局域网ID，直至通信范围内的所有路由从机都改为同一广播个人局域网ID以使待组网协调器能够与所有路由从机进行通信。

在上述互不干扰的户用无线通信方法中，在步骤S12中，待组网协调器在将自身个人局域网ID临时修改为广播个人局域网ID之前先存储原个人局域网ID；在步骤S13中，各路由从机在接收到广播信息并更改为广播个人局域网ID之前均存储原个人局域网ID。

在上述互不干扰的户用无线通信方法中，在步骤S2中，各路由从机根据修改指令中的绑定ID判断自己是否为指定路由。

在上述互不干扰的户用无线通信方法中，步骤S22具体包括：

S21.由待组网协调器向所有指定路由发送修改指令并接收响应消息；

S22.若路由从机接收到修改指令且修改指令中的绑定ID与本设备ID一致，则修改个人局域网ID为待组网协调器的原个人局域网ID；

若路由从机在预等待时间段后没有接收到含有的绑定ID与本设备ID一致的修改指令，则恢复个人局域网ID为各自的原个人局域网ID以回到原网络中。

在上述互不干扰的户用无线通信方法中，步骤S3具体包括：

S31.当接收到所有指定路由修改成功的响应信息后，待组网协调器更改其个人局域网ID为原个人局域网ID并组建所述待组网网络。

在上述互不干扰的户用无线通信方法中，在步骤S1中，在更改路由从机个人局域网ID的同时识别网络拓扑结构：

S111.所有路由从机在更改为广播个人局域网ID后向待组网协调器发送响应消息；

S112.待组网协调器从所述响应消息中提取每个路由从机的本节点设备地址和/或父节点设备地址以识别网络拓扑结构。

在上述互不干扰的户用无线通信方法中，在步骤S2中，待组网协调器根据所述网络拓扑结构判断每个路由从机的位置，并由远及近地发送修改指令至指定路由。

一种基于上述互不干扰的户用无线通信方法的互不干扰的户用无线通信系统。

本发明的优点在于：1.全程软件组网，方便高效，操作简单，省去了额外配置按键的过程，在进行大批量的设备参数设置时，能够节省人力成本和时间成本；2.在修改网络过程中，邻近的路由从机未接收到修改指令，则在过程结束时恢复成各自的原个人局域网ID，并加入到原网络中，因此能够保证原网络不受影响；3.自动识别每个路由从机在网络中的位置，形成相应的网络拓扑结构，并根据网络拓扑由远及近的发送修改指令，保证每个指定路由都能够及时接收到修改指令，可靠性高。

附图说明

图1是本发明待组网协调器端的工作流程图；

图2是本发明路由从机端的工作流程图；

图3是本发明通信系统原始状态图；

图4是本发明通信系统过程状态图；

图5是本发明通信系统结束状态图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

本实施例公开了一种互不干扰的户用无线通信方法，包括用于组建待组网网络的待组网协调器和分别位于待组网网络内和/或网络外的多个路由从机，具体方法包括：

1.待组网协调器(Coordinator)上电，扫描周围网络，并且存储网络信息和自身个人局域网ID；

2.待组网协调器将自身个人局域网ID临时设置成广播个人局域网ID(PANID)，通过zstack协议栈中的跨网络(inter-PAN)通信技术向周围网络广播发送更改广播个人局域网ID命令；

3.路由从机(Router)接收到更改广播个人局域网ID命令后，将自己临时设置成广播个人局域网ID，再向周围的非同网段的路由从机(Router)广播发送广播个人局域网ID，直至通信范围内的所有路由从机都已改为同一个局域网ID，即前述广播个人局域网ID，这样，在广播局域网网络中，待组网协调器能够和所有通信范围内的路由从机进行通信以便于后续工作；各路由从机在接收到广播信息并更改为广播个人局域网ID之前均存储原个人局域网ID；

4.此时待组网协调器和所有路由从机均处于同一网络中，待组网协调器从所有路由从机通过更改广播个人局域网ID响应的消息中提取每个路由从机的本节点设备地址和/或父节点设备地址，用来识别相应的网络拓扑结构；

5.依据该网络拓扑结构，待组网协调器自主判断每个路由从机的位置，并由远及近的修改指定路由的信道及个人局域网ID。每个路由从机根据接收到的修改指令判断，若修改指令中的绑定ID与本路由从机的设备ID相等，则在预设时间后的重启工作前更改相应路由从机的个人局域网ID为待组网协调器的原个人局域网ID；若不相等，则累计等待时间；

6.待组网协调器依据指定路由的响应消息判断所有指定设备都已接收到消息并完成修改，若未完成修改，则重复5步骤；若已完成修改，则将待组网协调器自身恢复成其原个人局域网ID，开始组建自身的网络，等待指定路由设计加入本网络；

7.若路由从机的累计等待时间超过预等待时间还未接收到更改个人局域网ID的命令，则相应路由从机恢复个人局域网ID为各自的原个人局域网ID以回到原网络中，不影响原网络的正常运行。

下面分别从待组网协调器和路由从机角度说明本方法步骤：

如图1所示，待组网协调器的工作流程如下：

1.上电时扫描周围网络，并保存至其缓存中，同时存储自身个人局域网ID，缓存可以为内部非易失性存储器、外部EEPROM和外部FLASH等模块。

2.临时将自身修改为广播个人局域网ID，并通过zstack协议栈的跨网络通信技术广播至周围网络中；

3.发送修改指令至指定路由，并接收响应消息以判断相应指定路由是否修改完；

4.收到所有指定路由的响应消息，将自身恢复为原个人局域网ID并组建网络；

5.等待所有路由从机加入网络后，此过程结束。

如图2所示，路由从机的工作流程如下：

1.接收到更改为广播个人局域网ID的指令，则存储原个人局域网ID，并将自身更改为广播个人局域网ID，加入广播局域网络；

2.接收到修改指令，判断修改指令中的绑定ID是否跟本设备ID相等，若是，则修改本设备个人局域网ID并在预设时间后重启，加入到新网络中，即待组网网络中；

3.若判断修改指令中的绑定ID与本设备ID不相等，则累计等待时间，若等待时间超过预等待时间，则路由从机更改为自身的原个人局域网ID，加入到原网络中，若等待时间未超过预等待时间，则重复上述2、3的过程。

本方法根据网络拓扑结构发送修改指令，能够保证在待组网协调器通信范围内的所有路由从机都可以接收到修改指令；并且在预等待时间内指定路由接受修改指令修改个人局域网ID(PANID)的同时，未接收到修改指令的路由从机(Router)恢复成各自的原个人局域网ID(PANID)，以避免影响原网络的正常通信。

下面结合具体实例对本方案进行详细说明：

在通信系统的初始状态下原已有协调器1，个人局域网ID为0x1111，已有路由从机1(个人局域网ID为0x2222)、路由从机2(个人局域网ID为0x1234)、路由从机3(个人局域网ID为0x5678)、路由从机4(个人局域网ID为0x1234)以及个人局域网ID都为0x1111的路由从机5-8，现在该系统新进一个协调器2，该协调器2即前述待组网协调器，个人局域网ID为0x2222，现在系统中各设备的连接关系如图3所示，协调器1上连接着路由从机5-8，协调器2上连接着路由从机1，路由从机2-4不依附于任何一个协调器主机所在的局域网网络中。

此时我们设置，将路由从机1-4全部加入到协调器2所在网络中，步骤为：协调器2将自身修改为广播个人局域网ID为0x0001，再通过zstack协栈的跨网络通信技术广播发送至周围网络中，让周围路由从机的个人局域网ID全改为广播个人局域网ID(0x0001)，如图4所示，此时广播局域网网络中，协调器2和所有通信范围内的路由从机都可进行通信。

最后，协调器2发送修改指令至指定的路由从机1-4，更改它们的个人局域网ID为0x2222，并接收其修改成功的响应消息，全部修改成功后，协调器2改回原个人局域网ID(0x2222),未接收到修改指令的路由从机5-8，在预等待时间结束后，自行更改回各自原个人局域网ID(0x1111)，此时系统中的连接关系如图5所示，协调器1上连接着路由从机5到路由从机8，协调器2上连接着路由从机1到路由从机4，此次更改过程全部结束。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围，本发明的连接指直接连接或间接连接。

尽管本文较多地使用了待组网协调器、路由从机、指定路由、个人局域网ID、广播个人局域网ID等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。