一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別設(shè)及一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN，WirelessSensor化twork)系統(tǒng)是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)，它的末梢是可W感知和檢查外部世界的傳感器節(jié)點(diǎn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的傳感器 節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線方式通信，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活，設(shè)備位置可W隨時(shí)更改，通過(guò)無(wú)線通信方式形 成一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
[0003] 目前，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在環(huán)境感知與監(jiān)測(cè)、無(wú)線定位與跟蹤、醫(yī)療監(jiān)護(hù)化及智 能家居等領(lǐng)域都展現(xiàn)出了廣泛的應(yīng)用前景。
[0004] 現(xiàn)有大多數(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，各設(shè)備一直處于工作狀態(tài)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的 功耗很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠降低系統(tǒng)的功耗等。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括：網(wǎng)絡(luò)管理器和傳感器節(jié)點(diǎn)；
[0008] 網(wǎng)絡(luò)管理器，用于每隔預(yù)定時(shí)長(zhǎng)則向下一級(jí)設(shè)備發(fā)送一次廣播帖，并當(dāng)存在待處 理的任務(wù)時(shí)，進(jìn)行任務(wù)處理；
[0009] 傳感器節(jié)點(diǎn)，用于當(dāng)初次接收到上一級(jí)設(shè)備發(fā)送來(lái)的廣播帖時(shí)，進(jìn)行入網(wǎng)處理，入 網(wǎng)成功后，進(jìn)入正常工作狀態(tài)循環(huán)模式，在該模式下，當(dāng)每次接收到上一級(jí)設(shè)備發(fā)送來(lái)的廣 播帖時(shí)，則進(jìn)行W下處理：根據(jù)接收到的廣播帖中攜帶的時(shí)間戳信息進(jìn)行時(shí)間同步，并進(jìn)入 休眠喚醒循環(huán)模式，當(dāng)每次根據(jù)需要從休眠狀態(tài)醒來(lái)時(shí)，若需要進(jìn)行廣播帖接收，則退出休 眠喚醒循環(huán)模式，否則，當(dāng)存在待處理的任務(wù)時(shí)，進(jìn)行任務(wù)處理。
[0010] 可見(jiàn)，采用本發(fā)明所述方案，傳感器節(jié)點(diǎn)僅在需要時(shí)醒來(lái)并進(jìn)行任務(wù)處理，其它時(shí) 間則處于休眠狀態(tài)，從而無(wú)需一直處于工作狀態(tài)，進(jìn)而降低了系統(tǒng)的功耗等。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本發(fā)明所述星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖。
[0012] 圖2為本發(fā)明所述樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖。
[0013] 圖3為本發(fā)明所述鏈狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖。
[0014] 圖4為本發(fā)明所述通信時(shí)間片及時(shí)隙的示意圖。
[0015] 圖5為本發(fā)明所述中繼器的運(yùn)行狀態(tài)機(jī)示意圖。
[0016] 圖6為本發(fā)明所述傳感器節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)機(jī)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明中提出一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括：網(wǎng)絡(luò) 管理器（醒，NetworkManager)和傳感器節(jié)點(diǎn)（SN,SensorNode)，另外還可進(jìn)一步包括：位 于網(wǎng)絡(luò)管理器和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的中繼器（RP，Repeater)。
[0018] 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議WIE邸Std802. 15. 4為基礎(chǔ)，完全兼容物理層協(xié)議，在媒體接入層 (MAC,MediaAccessControl)加入了時(shí)分多址（TDMA，timedivisionmultipleaccess) 和頻分多址（FDMA，化equen巧divisionmultipleaccess)技術(shù)，在多級(jí)級(jí)聯(lián)拓?fù)渲惺褂?時(shí)隙式通道跳頻（TSCH，TimeSlotted化annel化pping)技術(shù)，并在網(wǎng)絡(luò)層支持星型、樹(shù) 形、鏈狀=種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中，樹(shù)形和鏈狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，最大支持級(jí)聯(lián)數(shù)為15級(jí)。
[0019] 網(wǎng)絡(luò)管理器用于監(jiān)視和管理網(wǎng)絡(luò)性能并把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至主應(yīng)用程序（如PC機(jī)、服務(wù) 器、云端等）；中繼器用于轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)管理器和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的上下行數(shù)據(jù)等，支持TSCH模 式；傳感器節(jié)點(diǎn)用于數(shù)據(jù)的采集（如加速度、壓力、溫度、電壓、電流等），并通過(guò)無(wú)線鏈路將 所需要的數(shù)據(jù)傳輸至主應(yīng)用程序等。
[0020] 當(dāng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中僅包括網(wǎng)絡(luò)管理器和傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)，通常采用星型網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示，圖1為本發(fā)明所述星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖。
[0021] 當(dāng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中同時(shí)包括網(wǎng)絡(luò)管理器、中繼器和傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)，通常采 用樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或鏈狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2~3所示，圖2為本發(fā)明所述樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)拓 撲結(jié)構(gòu)的示意圖，圖3為本發(fā)明所述鏈狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖。 陽(yáng)0巧圖1~3中，立角形表示網(wǎng)絡(luò)管理器，圓形表示中繼器，長(zhǎng)方形表示傳感器節(jié)點(diǎn)，虛 線表示無(wú)線鏈路。
[0023] 具體的，網(wǎng)絡(luò)管理器，用于每隔預(yù)定時(shí)長(zhǎng)則向下一級(jí)設(shè)備發(fā)送一次廣播帖，并當(dāng)存 在待處理的任務(wù)時(shí)，進(jìn)行任務(wù)處理。
[0024] 傳感器節(jié)點(diǎn)，用于當(dāng)初次接收到上一級(jí)設(shè)備發(fā)送來(lái)的廣播帖時(shí)，進(jìn)行入網(wǎng)處理，入 網(wǎng)成功后，進(jìn)入正常工作狀態(tài)循環(huán)模式，在該模式下，當(dāng)每次接收到上一級(jí)設(shè)備發(fā)送來(lái)的廣 播帖時(shí)，則進(jìn)行W下處理：根據(jù)接收到的廣播帖中攜帶的時(shí)間戳信息進(jìn)行時(shí)間同步，并進(jìn)入 休眠喚醒循環(huán)模式，當(dāng)每次根據(jù)需要從休眠狀態(tài)醒來(lái)時(shí)，若需要進(jìn)行廣播帖接收，則退出休 眠喚醒循環(huán)模式，否則，當(dāng)存在待處理的任務(wù)時(shí)，進(jìn)行任務(wù)處理。
[00巧]中繼器，用于當(dāng)初次接收到上一級(jí)設(shè)備發(fā)送來(lái)的廣播帖時(shí)，進(jìn)行入網(wǎng)處理，入網(wǎng)成 功后，進(jìn)入正常工作狀態(tài)循環(huán)模式，在該模式下，當(dāng)每次接收到上一級(jí)設(shè)備發(fā)送來(lái)的廣播帖 時(shí)，則進(jìn)行W下處理：根據(jù)接收到的廣播帖中攜帶的時(shí)間戳信息進(jìn)行時(shí)間同步，并向下一級(jí) 設(shè)備發(fā)送廣播帖，之后進(jìn)入休眠喚醒循環(huán)模式，當(dāng)每次根據(jù)需要從休眠狀態(tài)醒來(lái)時(shí)，若需要 進(jìn)行廣播帖接收，則退出休眠喚醒循環(huán)模式，否則，當(dāng)存在待處理的任務(wù)時(shí)，進(jìn)行任務(wù)處理。 [00%] 可將上述預(yù)定時(shí)長(zhǎng)作為一個(gè)通信時(shí)間片，每個(gè)通信時(shí)間片內(nèi)包括四類(lèi)必選時(shí)隙和 一類(lèi)可選時(shí)隙，必選時(shí)隙包括：廣播帖時(shí)隙、常規(guī)通信時(shí)隙、應(yīng)答時(shí)隙和設(shè)備接入時(shí)隙，可選 時(shí)隙包括：特殊通信時(shí)隙。
[0027] 廣播帖時(shí)隙，用于網(wǎng)絡(luò)管理器發(fā)送廣播帖；
[0028] 特殊通信時(shí)隙，用于中繼器發(fā)送廣播帖，即用于級(jí)聯(lián)的中繼器發(fā)送廣播帖時(shí)使用， 由于中繼器支持TSCH模式，因此可W通過(guò)設(shè)置不同的下行信道復(fù)用該時(shí)隙，當(dāng)需要時(shí)，可 W通過(guò)人工或軟件配置，將特殊通信時(shí)隙設(shè)置為常規(guī)通信時(shí)隙；
[0029] 常規(guī)通信時(shí)隙，用于上下行數(shù)據(jù)傳輸，即用于網(wǎng)絡(luò)管理器和中繼器W及中繼器和 傳感器節(jié)點(diǎn)之間的上下行數(shù)據(jù)傳輸；
[0030] 應(yīng)答時(shí)隙，用于應(yīng)答帖傳輸，即用于對(duì)上行數(shù)據(jù)是否接收成功進(jìn)行應(yīng)答，網(wǎng)絡(luò)管理 器和中繼器在接收到數(shù)據(jù)之后會(huì)發(fā)送應(yīng)答帖進(jìn)行應(yīng)答，中繼器和傳感器節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之 后開(kāi)啟此時(shí)隙接收應(yīng)答帖來(lái)判斷是否需要重發(fā)上一個(gè)數(shù)據(jù)包；
[0031] 設(shè)備接入時(shí)隙，用于設(shè)備的入網(wǎng)接入，即用于設(shè)備組網(wǎng)時(shí)使用，該時(shí)隙可采用空閑 信道評(píng)估（CCA，Clear化annelAssessment)技術(shù)來(lái)保證組網(wǎng)的快速及可靠性。
[0032] 較佳的，每個(gè)通信時(shí)間片的時(shí)長(zhǎng)為125ms，每個(gè)通信時(shí)間片內(nèi)均包含62個(gè)時(shí)隙，分 別為時(shí)隙1~62,如圖4所示，圖4為本發(fā)明所述通信時(shí)間片及時(shí)隙的示意圖。
[0033] 每個(gè)通信時(shí)間片內(nèi)的各時(shí)隙的詳細(xì)情況可如下所示：
[0035] 表一每個(gè)通信時(shí)間片內(nèi)的各時(shí)隙詳細(xì)情況
[0036] 如上表所示，
[0037] 時(shí)隙1為廣播帖時(shí)隙； 陽(yáng)03引時(shí)隙59~61為應(yīng)答時(shí)