一种无线传感器网络的通信控制方法和装置的制造方法_2

文档序号:9203237阅读:来源:国知局
据监测业务分配给相应的节点,并将数据监测业务与相应的节点的特 征编号ID绑定,且将绑定关系备份到本域的主干节点。
[0036] 步骤S102;根据设定的工作周期激活传感器节点,采集周期性监测数据并备份到 传感器节点;
[0037] 步骤S103 ;建立数据传输信道,为每个传感器节点分别建立特征编号ID控制信道 和数据信道;
[0038] 步骤S104 ;各主干节点转发周期性监测数据,并根据ID控制信道判断周期性监测 数据是否属于自身的域,如果周期性监测数据属于自身的域,则接收周期性监测数据。
[0039] 步骤S105;主干节点接收周期性监测数据结束后,无线传感器网络进入休眠状态 等待激活。
[0040] 具体的,当数据采集和传输结束后,关闭采集和传输系统:
[0041] 在休眠状态关闭数据采集功能,关闭无线发射功能,进入时钟计时低功耗状态,进 入激活等待状态,等待激活。
[0042] 步骤S106;当需要传输周期性监测数据时,或者接收到主站的通信请求时,主干 节点激活本域,并根据域状态判断网络是否完整;
[0043] 步骤S107;主干节点将通信数据中的ID信息和数据信息进行分离,根据ID信息 W及本地存储的节点特征编号ID与数据监测业务的绑定关系将数据信息发送到相应的传 感器节点。
[0044] 本发明的无线传感器网络的通信控制方法,针对电力无线传感网业务的周期性特 点和传感器野外长时间工作要求,基于休眠激活机制提出了一种用于电力无线传感网的超 低功耗通信技术。网络上的所有传感器节点在没有数据采集及发送时处于休眠状态,而在 数据采集机传输数据前定时激活并完成数据收发。本发明的无线传感器网络的通信控制方 法能够大幅降低通信设备的功耗,保证线路上所有传感器节点的稳定运行。
[0045]W下对无线传感器网络中的节点工作状态转换过程作出详细说明,如图2所示, 将网络中所有通信节点的工作状态分为设备初始化(INI)、休眠(SL巧和激活(ACT)3种。 其中,INI状态用于完成设备在网络中的注册和路由、
[0046] 端口等初始化配置;当处于SLP状态时,通信设备关闭业务数据收发端口,
[0047] 仅保留低功耗的信号检测功能继续工作,设备供电保持在最低水平;当处于ACT 状态时,通信设备各端口可W进行数据的收发,包括实时业务和非实时业务的传输。
[0048]SLP和ACT状态的保持时间由相应的定时器和特定触发条件决定,SLP状态的默认 周期长度由休眠状态定时器timer_slp控制;ACT状态的默认周期长度由激活状态定时器 timer_act控制。
[0049] 工作状态转换说明如下,在W下过程中,timer_slp递减到0表示设备需要开始传 输周期性监测数据,VS _ flag = 1表示通信设备收到了主站发起的视频业务传输请求,需 要立即为视频业务数据建立传输链路,VS_flag = 0表示通信设备没有收到主站发起的传 输请求,timer_act递减到0表示传输周期性监测数据结束。
[0050] (1) INI to ACT ;当设备上电初始化结束后,即进入ACT状态。同时,定时器timer_ act启动。
[0051] (2)ACT to SLP ;当timer_act递减到0且VS_flag=0时,由ACT状态进入SLP 状态。
[0052] (3)SLPtoACT;当timer_slp递减到 0 或者VS_flag= 1 时,则由SLP状态立 即切换到ACT状态。此时,无论timer_slp是否递减到0,设备均要从SLP状态立即切换到 ACT状态。
[005引 (4)ACTtoACT:当timer_act递减到0时,若实时视频监控业务尚未传输结束,即 VS_flag= 1,则继续保持在ACT状态。
[0054]巧)SLPtoINI;当设备在休眠状态下出现掉电等异常故障,重新启动后,则重新 进入INI状态。
[00巧]本发明的无线传感器网络的控制方法,给出了一种典型的定时器初始值设置,女口 下表所示。
[0056] Tablelstartingvaluesoftimers
[0057]
[0058] 由于网络中各通信设备与变电站间的距离跨度较大,特别是对于无线通信方式, 容易引起较大的传输时延。因此,化必须大于主站到无线传感器网络中最远端监测设备的 通信链路建立时间、数据处理和转发时延W及数据传输时延H者之和。
[0059] 每个ACT周期内需要传输的非实时业务数据量约为10Mbit。因此,无论是采用无 线专网传输方式还是光传输方式,act周期的长度均能够保证周期性业务全部被即时发送。 当位于杆培上的通信设备收到来自主站的实时视频业务传输指令并成功建立传输通道后, 通信设备将一直处于act状态,无论ACT周期是否结束(结束后定时器保持为0,直到下一 个ACT周期开始才重新置数)。当下行方向收到主站的视频业务终止指令后,若timer_ACT 为0,则进入节电休眠状态。
[0060] 传输非实时业务时的逻辑时序如图3所示
[0061] 结合非实时监测业务的周期性特点,所有通信设备的内部定时模块每隔一定时间 触发状态切换操作,优选的可W为30min;在SLP状态结束后,通信设备立即切换至ACT状 态,接收来自状态监测代理(CMA)或相邻通信设备的状态监测数据,并完成数据的中继转 发;ACT周期结束后,设备立刻切换到SLP状态。各状态间的切换时间近似为10s,切换过程 主要包括通信端口的激活、端口检测、用户注册、路由表更新等操作。
[0062] 实现输电线路上所有通信设备同时激活与休眠的关键在于时间同步,如果时间同 步的误差过大,必然影响整个传输链路的同步建立,从而无法保证数据从监测终端设备到 变电站汇聚通信设备的可靠传输。为确保网络中所有设备休眠与激活的同步性,要求时间 同步误差不超过200ms。目前,输电线路状态监测通信系统可W采用网络时间同步协议来消 除累计时间误差,主要包括简单网络时间协议(SNT巧、NTP、IE邸1588等。
[0063] 如图4所示,本发明的无线传感器网络的通信控制装置包括:
[0064] 第一激活模块10,用于根据设定的工作周期激活传感器节点,采集周期性监测数 据并备份到传感器节点;
[0065] 信道建立模块20,用于建立数据传输信道,为每个传感器节点分别建立特征编号 ID控制信道和数据信道;
[0066] 数据接收模块30,用于各主干节点转发周期性监测数据,并根据ID控制信道判断 周期性监测数据是否属于自身的域,如果周期性监测数据属于自身的域,则接收周期性监 测数据;
[0067] 初始化模块40,用于初始化所有传感器节点信息,并将所有传感器节点信息备份 到临近的有源主站,传感器节点信息包括接收业务类型和节点特征编号ID;
[006引初始化模块具体包括:
[0069] 网络划分子模块401,用于将无线传感器网络划分为若干个域,每个域包括一个主 干节点;
[0070] 编号分配子模块402,用于主干节点为本域内所有传感器节点分配特征编号ID, 建立邻接节点列表,检测周围的其他节点,并根据其信号强度进行加入或者删除;
[0071] 业务分配子模块403,用于将周期性数据监测业务分配给相应的节点,并将数据监 测业务与相应的节点的特征编号ID绑定,且将绑定关系备份到本域的主干节点;
[0072] 节点休眠模块50,用于主干节点接收周期性监测数据结束后,无线传感器网络进 入休眠状态等待激活;
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