一种无线传感网节点快速唤醒方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无线传感网节点快速唤醒方法，同时也涉及相应的传感器及手持 机，属于无线传感网技术领域。
【背景技术】
[0002] 无线传感网（Wireless Sensor Networks，简称为WSN)是一种分布式传感网络，它 的末梢是可以感知和检测环境的传感器。由于无线传感网由部署在监测区域内大量的廉价 微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成一个多跳自组织网络，因此网络设置灵活，设 备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。当下，无线传感网被广 泛应用于军事、交通、环境监控、医疗卫生、家居智能化等多个领域。
[0003] 伴随着公共事业（水、电、燃气）在中国的蓬勃发展，家居智能化得到了高速的发 展。作为家居智能化产业链中的一环一远程抄表系统也同时得到了蓬勃发展。现有的远程 抄表系统大多是在无线传感网下实现的。由于远程抄表系统采用电池供电，传感器节点的 能量供应有限，使得传感器节点不能一直在线，因此，传感器节点必须具有一定的休眠监听 时间，才能降低功耗，延长电池的使用寿命。
[0004] 由于远程抄表系统使用电池供电，电池的使用寿命有限，若表具的传感器节点一 直处于工作状态，那么其功率消耗大为增加。为降低功耗，延长电池的使用寿命，表具的传 感器节点不能一直处于工作状态，因此为该传感器节点设置周期性的对外监听机制，收到 唤醒数据包则进入工作状态，没有收到外界发来的唤醒包，就继续回到休眠状态。这样，可 以有效降低表具的传感器节点的功率消耗，延长电池的使用寿命。
[0005] 目前，市面上需要一种既能满足手持要求可以在随机时间段内快速唤醒传感器节 点的手持式抄表系统，又要满足于该节点不必一直处于在线监听的状态；同时又能满足在 手持机与传感器节点相互通信时，可以以相对较高的速率进行发送与接收，极大地减少了 传感器节点的在线监听时间，在该节点结束监听后，可以立即进入休眠状态，该系统可以有 效减少传感器节点的监听时间在休眠时间内所占的比重，降低功率消耗，从而达到延长电 池使用寿命的目的。
[0006] 在无线传感网中，节点的唤醒方式有以下几种：
[0007] (1)全唤醒模式：这种模式下，无线传感网中的所有节点同时唤醒，探测并跟踪网 络中出现的目标。虽然这种模式下可以得到较高的跟踪精度，然而是以网络能量的消耗巨 大为代价的。
[0008] (2)随机唤醒模式：这种模式下，无线传感网中的节点由给定的唤醒概率p随机唤 醒。正是因为这个随机概率P是不确定的，所以对于传感器节点的传输时延也具有很大的 不确定性，因而对于传感器节点的功率消耗就很大。
[0009] (3)由预测机制选择唤醒模式：这种模式下，无线传感网中的节点根据跟踪任务 的需要，选择性的唤醒对跟踪精度收益较大的节点，预测目标下一时刻的状态，并唤醒节 点。
[0010] (4)任务循环唤醒模式：这种模式下，无线传感网中的节点周期性的处于唤醒状 态，这种工作模式的节点可以与其他工作模式的节点共存，并协助其他工作模式的节点工 作。
[0011] 远程抄表系统中主要采用唤醒模式（1)和（3)。虽然表计平常是处于睡眠状态，当 需要抄表时，采集器需要唤醒附近的所有的表计节点被同时唤醒，采集器依次抄取数据，若 读取成功，则结束抄表过程，否则再进入到下一级的抄表循环中，虽然可以根据跟踪精度一 步步读取表计数据，但是整个网络的能量消耗过大。
[0012] 在远程抄表系统中，对于任务循环唤醒模式又可以细分为以下三种：主动唤醒模 式、异步唤醒模式和同步唤醒模式。
[0013] 主动唤醒模式是指传感器节点平时都是处于休眠状态，只有在接收到外界设备的 唤醒信号后才被唤醒开始工作的主动唤醒机制，这种唤醒机制可以最大程度的降低功耗， 但是在该方式中，通常会要求每个传感器节点都配置两套无线收发机，因此对硬件的设计 复杂度较高。
[0014] 在异步唤醒模式中，传感器节点可分为工作期和休眠期，因此对于远程抄表系统 中的每个传感节点，发送方在发送指定的数据包之前，都需要对传感器节点先发送一个足 够长的唤醒前导，还要等待该节点被唤醒后才能与发送方建立连接，进行抄表工作。因此， 虽然这种唤醒方式简单易行，但是唤醒时间过长，能量的消耗相对较大。
[0015] 此外还有一种同步唤醒模式，它要求远程抄表系统中所有的传感器节点或临近的 传感器节点合作性的同时休眠，同时进入工作状态，虽然在能量消耗方面相对具有一定优 势，但是在实现手持机与表具传感器节点实时随机通信时，则会显得较为繁琐，不能够灵活 的在随机时间段内和该传感器节点进行通信。
[0016] 现有的远程抄表方式主要有以下两个缺陷：一、唤醒时间过长，增加了不必要的数 据传输时间，大大增加了功率的消耗；二、手持机只能定时抄表，例如每月，或是每天的固定 时间，进行抄表，影响了综合管理系统对传感器节点的数据的更新，大大降低了远程抄表的 灵活性与随机性。
【发明内容】
[0017] 针对现有技术的不足，本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种无线传感网 节点快速唤醒方法。
[0018] 本发明所要解决的另一技术问题在于提供相应的传感器及手持机。
[0019] 为实现上述的发明目的，本发明采用下述技术方案：
[0020] 一种无线传感网节点快速唤醒方法，所述无线传感网有多个传感器，包括如下步 骤：
[0021] 所述传感器在监听窗口到达时，以高速率接收数据包，
[0022] 所述高速率是指所述传感器以及与所述传感器交互的手持机两者均能支持的最 高速率。
[0023] 其中较优地，所述高速率大于在没有收到数据包时所述传感器进行监听所用的速 率。
[0024] 其中较优地，所述传感器判断所述数据包是否为唤醒数据包，如果是则读取数据 包；如果不是则丢包。
[0025] 其中较优地，所述监听窗口的时间包括所述手持机传输唤醒数据包的时间，
[0026] 所述手持机传输唤醒数据包的时间等于所述唤醒数据包大小除以所述高速率。
[0027] 其中较优地，所述监听窗口的时间包括所述手持机传输所述唤醒数据包的时间， 以及所述手持机等待所述传感器回应的数据包的时间。
[0028] 一种用于无线传感网的传感器，包括：
[0029] 第一数据处理部，与所述第一数据处理部连接的设置部、第一发射部以及第一接 收部，
[0030] 所述第一数据处理部对所述第一接收部接收到的来自所述手持机的数据包进行 读取，并发送给所述设置部，
[0031] 所述设置部对所述第一数据处理部进行设置，使其产生回应信息，通过所述第一 发射部发送给所述手持机，
[0032] 其中，所述第一接收部以高速率进行工作，
[0033] 所述高速率是指所述传感器以及与所述传感器交互的手持机两者均能支持的最 高速率。
[0034] -种用于无线传感网的手持机，包括：
[0035] 第二数据处理部，与所述第二数据处理部连接的输入/输出部、第二发射部以及 第二接收部，
[0036] 所述第二数据处理部对所述第二接收部接收到的来自传感器的数据包进行读取， 并发送给所述输入/输出部，
[0037] 所述输入/输出部对所述第二数据处理部进行设置，使其产生回应信息，通过所 述第二发射部发送给所述传感器，
[0038] 其中，所述第二发射部以高速率进行工作，
[0039] 所述高速率是指所述传感器以及与所述传感器交互的手持机两者均能支持的最 高速率。
[0040] 与现有技术相比较，本发明所提供的无线传感网节点快速唤醒方法具有传感网络 唤醒时间短，功率消耗小，可以在随机时间段内与手持机建立通信连接，节约人工，适用范 围广等突出特点。
【附图说明】
[0041] 图1为本无线传感网节点快速唤醒方法的流程图；
[0042] 图2为手持机发送数据包的状态的示意图；
[0043] 图3为传感器没有收到手持机发送的数据包状态的示意图；
[0044] 图4为传感器监听窗口大小的示意图；
[0045] 图5为用于无线传感网的传感器的整体结构示意图；
[0046] 图6为用于无线传感网的手持机的整体结构示意