一种微功率无线网络数据传输方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无线网络数据传输领域。具体地说涉及一种微功率无线抄表方法 及采用该方法的从节点。
【背景技术】
[0002] 随着物联网技术以及大数据分析等技术的普及，以及燃气公司对用户的用气数据 和特性、现场用气环境的实时性要求，大量的自动抄表系统应运而生。
[0003] 目前，自动抄表系统通常由燃气公司主站服务系统、远程GPRS通讯微功率无线集 中器、本地微功率无线采集器、本地微功率无线中继器和本地微功率无线IC卡燃气表组 成。
[0004] 燃气表负责计量及预付费控制、并通过微功率无线提供用气数据及现场环境信 息、也能执行微功率无线数据的转发；中继器实现微功率无线数据的转发、延展了无线数据 传输的距离、并能解决燃气表微功率无线通讯时发射功率大而耗能大的问题；采集器实现 了一个微功率无线网络的燃气数据采集，多个采集器采集各自的微功率无线网络的燃气数 据，使每个微功率无线网络不会拓展很远的距离、又能使整个系统可采集燃气表的数量大 增；集中器管理一个由多个微功率无线网络组成的燃气数据采集网络内所有的微功率无线 采集器，并通过公网实时GPRS在线和燃气公司主站服务系统实现实时的信息交互。所述的 微功率无线网络是指由一个主节点和多个从节点组成的无线通讯网络，每个设备指定一网 络ID，其中，如上述的采集器或集中器这样的采集设备可作为主节点，燃气表和中继器可作 为从节点。
[0005] 现有的无线抄表方法多采用基于zigbee等自组网的无线网络协议，通过主节点 和从节点之间的自协商多跳网络，或者通过指定路由的集中器-采集器/中继器/燃气 表-采集器/中继器/燃气表-燃气表多级传输方式来实现在集中器和燃气表之间的数据 传输。现有技术的组网方法需要燃气表定时唤醒，用于维护最新的网络结构，需要指定抄表 时间窗口，采集设备周期性的发出数据以确定微功率无线网络中各个设备的最佳路径。这 样的操作对燃气表时钟的准确性和功耗等都提出了较高的要求，燃气表之间需要一个较为 复杂的过程才能计算出最优的转发者，不利于系统的功耗和成本降低。
【发明内容】
[0006] 为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中需要周期性主动唤醒以及采集 设备需要主动发起路径探测造成系统功耗较高、成本高的问题。为此，本发明提出一种微功 率无线网络数据传输方法，所述微功率无线网络包括一个主节点和多个从节点，所述方法 包括：
[0007] 接收来自主节点发送的或上一路由级别中的从节点转发的唤醒帧；
[0008] 判断所述唤醒帧中的当前路由级别是否小于路由总级数，其中所述当前路由级别 表示接收到该唤醒帧数据的从节点所在的路由级别；
[0009] 当唤醒帧中的当前路由级别小于路由总级数时，根据唤醒帧中的数据计算从接收 到唤醒帧的时刻起到开始转发唤醒帧的时刻的第一时长Tl和从转发完唤醒帧的时刻起到 所有从节点同步唤醒时刻的第二时长T2 ;
[0010] 使该从节点从接收到唤醒帧的时刻起等待该第一时长Tl后开始转发唤醒帧，紧 接着在继续等待该第二时长T2后进入唤醒状态。
[0011] 优选地，所述的数据传输方法，还包括：
[0012] 当唤醒帧中的当前路由级别等于路由总级数时，根据唤醒帧中的数据计算从接收 到唤醒帧的时刻起到所有从节点同步唤醒时刻的第三时长T3 ;
[0013] 使该从节点从接收到唤醒帧的时刻起等待该第三时长T3后进入唤醒状态。
[0014] 优选地，所述的数据传输方法，在所有从节点同步唤醒之后还包括：
[0015] 接收来自主节点发送的或上一路由级别中的从节点转发的抄表数据帧；
[0016] 根据抄表数据帧中的目标从节点MAC地址数据判断是否寻址自己；
[0017] 当是寻址自己时，则根据抄表数据帧中的数据在指定时刻向主节点或上一路由级 别中的从节点发送应答抄表数据帧；
[0018] 当不是寻址自己时，则判断抄表数据帧中的当前路由级别是否小于目标路由级别 判断，如果小于，则根据抄表数据帧中的数据计算从接收到抄表数据帧的时刻起到开始转 发抄表数据帧的时刻的第四时长T4,使该从节点从接收到抄表数据帧起等待该第四时长 T4后开始转发抄表数据帧，所述目标路由级别表示所述抄表数据帧的发送目标从节点所在 的路由级别。
[0019] 优选地，所述的数据传输方法，根据抄表数据帧中的数据在指定时刻向主节点或 上一路由级别中的从节点发送应答抄表数据帧的步骤包括：
[0020] 根据抄表数据帧中的数据计算从接收到抄表数据帧的时刻起到所述指定时刻的 第五时长T5 ;
[0021] 使该从节点从接收到抄表数据帧的时刻起等待该第五时长T5后向主节点或上一 路由级别中的从节点发送应答抄表数据帧。
[0022] 本发明还提出一种微功率无线网络数据传输系统，所述微功率无线网络包括一个 主节点和多个所述从节点，包括：
[0023] 第一接收单元，用于接收来自主节点发送的或上一路由级别中的从节点转发的唤 醒帧；
[0024] 第一判断单元，用于判断所述唤醒帧中的当前路由级别是否小于路由总级数，其 中所述当前路由级别表示接收到该唤醒帧数据的从节点所在的路由级别；
[0025] 第一计算单元，用于当唤醒帧中的当前路由级别小于路由总级数时，根据唤醒帧 中的数据计算从接收到唤醒帧的时刻起到开始转发唤醒帧的时刻的第一时长Tl和从转发 完唤醒帧的时刻起到所有从节点同步唤醒时刻的第二时长T2 ;
[0026] 第一唤醒单元，用于使该从节点从接收到唤醒帧的时刻起等待该第一时长Tl后 开始转发唤醒帧，紧接着在继续等待该第二时长T2后进入唤醒状态。
[0027] 优选地，所述的微功率无线网络数据传输系统，还包括：
[0028] 第二计算单元，用于当唤醒帧中的当前路由级别等于路由总级数时，根据唤醒帧 中的数据计算从接收到唤醒帧的时刻起到所有从节点同步唤醒时刻的第三时长T3 ;
[0029] 第二唤醒单元，用于使该从节点从接收到唤醒帧的时刻起等待该第三时长T3后 进入唤醒状态。
[0030] 优选地，所述的微功率无线网络数据传输系统，还包括：
[0031] 第二接收单元，用于接收来自主节点发送的或上一路由级别中的从节点转发的抄 表数据帧；
[0032] 第二判断单元，用于根据抄表数据帧中的目标从节点MAC地址数据判断是否寻址 自己；
[0033] 第一应答单元，用于当是寻址自己时，根据抄表数据帧中的数据在指定时刻向主 节点或上一路由级别中的从节点发送应答抄表数据帧；
[0034] 第二应答单元，用于当不是寻址自己时，判断抄表数据帧中的当前路由级别是否 小于目标路由级别判断，如果小于，则需要转发所述抄表数据帧，此时，根据抄表数据帧中 的数据计算从接收到抄表数据帧的时刻起到开始转发抄表数据帧的时刻的第四时长T4,使 该从节点从接收到抄表数据帧起等待该第四时长T4后开始转发抄表数据帧，所述目标路 由级别表示所述抄表数据帧的发送目标从节点所在的路由级别。
[0035] 优选地，所述的微功率无线网络数据传输系统，所述第一应答单元包括：
[0036] 第三计算单元，用于根据抄表数据帧中的数据计算从接收到抄表数据帧的时刻起 到所述指定时刻的第五时长T5,该从节点从接收到抄表数据帧的时刻起等待该第五时长 T5后向主节点或上一路由级别中的从节点发送应答抄表数据帧。
[0037] 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0038] 1、本发明所采用的微功率无线网络数据传输方法其中的微功率无线网络包括一 个主节点和多个从节点，该方法由主节点（例如可以是采集器设备（采集器/集中器））发 送唤醒帧即发起唤醒指令，该唤醒帧在网络内逐级转发，最终使所有从节点（例如可以是 燃气表或中继器设备）都接收到唤醒帧进而统一在一个时间点集体唤醒，为实现全网的数 据抄读做好准备。该方法无需定时唤醒从节点进行组网，无需主节点周期性的发出无线网 络路径维护数据维护网络，只有当需要进行抄表时，才由主节点发出唤醒指令，该方法使得 抄表可以在任何的时间进行，并无抄表时间窗口限制。
[0039] 2、本发明所采用的方法中，将从节点分为需要转发唤醒帧的从节点以及不需要转 发唤醒帧的从节点，根据不同的情况精确计算不同的等待时长，从而精确地实现在同一个 时间点集体唤醒，为后续实现全网的数据抄读做好充