一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信控制方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信控制 方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種無基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)，它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技 術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無線通信技術(shù)，能夠協(xié)作地實(shí)時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域 內(nèi)的各種環(huán)境或被監(jiān)測對象的信息，并對該些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得詳盡而準(zhǔn)確的信息，傳送 至IJ需要該些信息的用戶。在密集分布的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，相鄰節(jié)點(diǎn)的距離非常短，低功耗 的多跳通信模式節(jié)省了功耗，同時也增強(qiáng)了通信的隱蔽性，避免了長距離的無線通信易受 外界噪聲干擾的影響。
[0003]近年來，低功耗通信技術(shù)在無線傳感網(wǎng)、無線自組織網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的研究 和應(yīng)用。許多學(xué)者根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和無線自組織網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在物理層和媒體接 入控制層提出了各種降低功耗的方法，大量實(shí)驗(yàn)研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層調(diào)制編碼 與能量消耗的關(guān)系；并有系統(tǒng)利用區(qū)域簇首節(jié)點(diǎn)集算法實(shí)現(xiàn)了Zi濁ee狂i濁ee是基于 IE邸802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議，根據(jù)該個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗 的無線通信技術(shù)）網(wǎng)絡(luò)時間同步，為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的同步休眠與激活提供了可靠保證；也有研 究提出了基于兀余節(jié)點(diǎn)休眠和分階段激活策略的傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制方法，提高了傳感器 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能。
[0004]Zi濁ee協(xié)議找由一組子層構(gòu)成。每層為其上層提供一組特定的服務(wù)；一個數(shù)據(jù)實(shí) 體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，一個管理實(shí)體提供全部其他服務(wù)。每個服務(wù)實(shí)體通過一個服務(wù)接入 點(diǎn)（SA巧為其上層提供服務(wù)接口，并且每個SAP提供了 一系列的基本服務(wù)指令來完成相應(yīng) 的功能。
[0005]IE邸802. 15. 4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)主要用于低速無線個人區(qū)域網(wǎng)及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，是Zi濁ee的物理層和MAC層的主要支撐技術(shù)。該標(biāo)準(zhǔn)由于采用了簡單的物理層和MAC層協(xié)議 而使得其具有低功耗、低成本等特征，從而使得Zi濁ee更適合于工業(yè)監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家 庭監(jiān)控等應(yīng)用。同時，采用分層式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠在基站位置較遠(yuǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)分散的無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)一步節(jié)省功率。
[0006]基于電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集對傳輸實(shí)時性要求W及周期性特點(diǎn)與現(xiàn)有的許多民用 工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有著較大差異，在現(xiàn)有技術(shù)中，缺乏一種高效、可靠的低功 耗通信技術(shù)W適應(yīng)電力無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的無高效可靠的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗通信技術(shù)的問 題，本發(fā)明提出了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信控制方法和裝置。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信控制方法，包括：
[0009] 根據(jù)設(shè)定的工作周期激活傳感器節(jié)點(diǎn)，采集周期性監(jiān)測數(shù)據(jù)并備份到傳感器節(jié) 占. ;、、、?
[0010] 建立數(shù)據(jù)傳輸信道，為每個傳感器節(jié)點(diǎn)分別建立特征編號ID控制信道和數(shù)據(jù)信 道；
[0011] 各主干節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)周期性監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)ID控制信道判斷周期性監(jiān)測數(shù)據(jù)是否 屬于自身的域，如果周期性監(jiān)測數(shù)據(jù)屬于自身的域，則接收周期性監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0012] 本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信控制方法，針對電力無線傳感網(wǎng)業(yè)務(wù)的周期性特 點(diǎn)和傳感器野外長時間工作要求，基于休眠激活機(jī)制提出了一種用于電力無線傳感網(wǎng)的超 低功耗通信技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)上的所有傳感器節(jié)點(diǎn)在沒有數(shù)據(jù)采集及發(fā)送時處于休眠狀態(tài)，而在 數(shù)據(jù)采集機(jī)傳輸數(shù)據(jù)前定時激活并完成數(shù)據(jù)收發(fā)。本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信控制方 法能夠大幅降低通信設(shè)備的功耗，保證線路上所有傳感器節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信控制裝置，包括：
[0014]第一激活模塊，用于根據(jù)設(shè)定的工作周期激活傳感器節(jié)點(diǎn)，采集周期性監(jiān)測數(shù)據(jù) 并備份到傳感器節(jié)點(diǎn)；
[0015] 信道建立模塊，用于建立數(shù)據(jù)傳輸信道，為每個傳感器節(jié)點(diǎn)分別建立特征編號ID 控制信道和數(shù)據(jù)信道；
[0016] 數(shù)據(jù)接收模塊，用于各主干節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)周期性監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)ID控制信道判斷周 期性監(jiān)測數(shù)據(jù)是否屬于自身的域，如果周期性監(jiān)測數(shù)據(jù)屬于自身的域，則接收周期性監(jiān)測 數(shù)據(jù)。
[0017] 本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信控制裝置，針對電力無線傳感網(wǎng)業(yè)務(wù)的周期性特 點(diǎn)和傳感器野外長時間工作要求，基于休眠激活機(jī)制提出了一種用于電力無線傳感網(wǎng)的超 低功耗通信技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)上的所有傳感器節(jié)點(diǎn)在沒有數(shù)據(jù)采集及發(fā)送時處于休眠狀態(tài)，而在 數(shù)據(jù)采集機(jī)傳輸數(shù)據(jù)前定時激活并完成數(shù)據(jù)收發(fā)。本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信控制方 法能夠大幅降低通信設(shè)備的功耗，保證線路上所有傳感器節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0018] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明 書、權(quán)利要求書、W及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
[0019] 下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0020] 附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0021] 圖1為本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信控制方法的流程圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖；
[0023] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的傳輸非實(shí)時業(yè)務(wù)時的邏輯時序圖；
[0024] 圖4為本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保 護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0026]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的無高效可靠的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗通信技術(shù)的問 題，本發(fā)明提出了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信控制方法和裝置。
[0027] 輸電線路狀態(tài)監(jiān)測業(yè)務(wù)包括周期性監(jiān)測業(yè)務(wù)和突發(fā)實(shí)時監(jiān)測業(yè)務(wù)，周期性監(jiān)測業(yè) 務(wù)的數(shù)據(jù)平均采集間隔為5-lOmin。在上行方向（輸電桿培至變電站）沒有監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸 時，通信設(shè)備可W周期性處于休眠狀態(tài)。突發(fā)實(shí)時監(jiān)測業(yè)務(wù)是由主站發(fā)起的實(shí)時高清視頻 監(jiān)控業(yè)務(wù)，要求實(shí)現(xiàn)連續(xù)實(shí)時高清視頻數(shù)據(jù)傳輸。
[0028] 在突發(fā)業(yè)務(wù)傳輸期間，線路上的通信設(shè)備必須處于激活狀態(tài)。根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測業(yè)務(wù) 的W上特點(diǎn)，依靠網(wǎng)絡(luò)時間同步機(jī)制，可W保證線路上所有通信設(shè)備在同一時刻休眠W及 激活。在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間間隔內(nèi)，通信設(shè)備將關(guān)閉相關(guān)端口和通信模塊，降低設(shè)備平均 功耗，節(jié)省電池電量。
[0029] 為有效降低線路上所有通信設(shè)備的功耗，本發(fā)明應(yīng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是；在沒有狀態(tài)監(jiān) 測數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹芷趦?nèi)，通信設(shè)備能夠自動進(jìn)入休眠狀態(tài)；在需要傳輸狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的周期 內(nèi)，通信設(shè)備可W被及時、快速激活并完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)；通信設(shè)備在休眠狀態(tài)下能夠隨時 被主站激活。
[0030] 如圖1所示，本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信控制方法包括：
[0031] 步驟S101 ;初始化所有傳感器節(jié)點(diǎn)信息，并將所有傳感器節(jié)點(diǎn)信息備份到臨近的 有源主站，傳感器節(jié)點(diǎn)信息包括接收業(yè)務(wù)類型和節(jié)點(diǎn)特征編號ID;
[0032] 初始化所有傳感器節(jié)點(diǎn)信息的步驟具體包括：
[0033] 將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個域，每個域包括一個主干節(jié)點(diǎn)；
[0034] 主干節(jié)點(diǎn)為本域內(nèi)所有傳感器節(jié)點(diǎn)分配特征編號ID，建立鄰接節(jié)點(diǎn)列表，檢測周 圍的其他節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)其信號強(qiáng)度進(jìn)行加入或者刪除；
[00巧]將周期性數(shù)