一种无线传感器网络系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及网络技术，特别设及一种无线传感器网络系统。
【背景技术】
[0002] 无线传感器网络（WSN，WirelessSensor化twork)系统是一种分布式传感网络系 统，它的末梢是可W感知和检查外部世界的传感器节点。无线传感器网络系统中的传感器 节点通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可W随时更改，通过无线通信方式形 成一个多跳自组织网络系统。
[0003] 目前，无线传感器网络系统在环境感知与监测、无线定位与跟踪、医疗监护化及智 能家居等领域都展现出了广泛的应用前景。
[0004] 现有大多数无线传感器网络系统中，各设备一直处于工作状态，从而导致系统的 功耗很大。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种无线传感器网络系统，能够降低系统的功耗等。
[0006] 为了达到上述目的，本发明的技术方案是运样实现的：
[0007] 一种无线传感器网络系统，包括：网络管理器和传感器节点；
[0008] 网络管理器，用于每隔预定时长则向下一级设备发送一次广播帖，并当存在待处 理的任务时，进行任务处理；
[0009] 传感器节点，用于当初次接收到上一级设备发送来的广播帖时，进行入网处理，入 网成功后，进入正常工作状态循环模式，在该模式下，当每次接收到上一级设备发送来的广 播帖时，则进行W下处理：根据接收到的广播帖中携带的时间戳信息进行时间同步，并进入 休眠唤醒循环模式，当每次根据需要从休眠状态醒来时，若需要进行广播帖接收，则退出休 眠唤醒循环模式，否则，当存在待处理的任务时，进行任务处理。
[0010] 可见，采用本发明所述方案，传感器节点仅在需要时醒来并进行任务处理，其它时 间则处于休眠状态，从而无需一直处于工作状态，进而降低了系统的功耗等。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明所述星型网络拓扑结构的示意图。
[0012] 图2为本发明所述树形网络拓扑结构的示意图。
[0013] 图3为本发明所述链状网络拓扑结构的示意图。
[0014] 图4为本发明所述通信时间片及时隙的示意图。
[0015] 图5为本发明所述中继器的运行状态机示意图。
[0016] 图6为本发明所述传感器节点的运行状态机示意图。
【具体实施方式】
[0017] 针对现有技术中存在的问题，本发明中提出一种无线传感器网络系统，包括：网络 管理器（醒，NetworkManager)和传感器节点（SN,SensorNode)，另外还可进一步包括：位 于网络管理器和传感器节点之间的中继器（RP，Repeater)。
[0018] 网络协议WIE邸Std802. 15. 4为基础，完全兼容物理层协议，在媒体接入层 (MAC,MediaAccessControl)加入了时分多址（TDMA，timedivisionmultipleaccess) 和频分多址（FDMA，化equen巧divisionmultipleaccess)技术，在多级级联拓扑中使用 时隙式通道跳频（TSCH，TimeSlotted化annel化pping)技术，并在网络层支持星型、树 形、链状=种网络拓扑结构。其中，树形和链状网络拓扑结构，最大支持级联数为15级。
[0019] 网络管理器用于监视和管理网络性能并把数据转发至主应用程序（如PC机、服务 器、云端等）；中继器用于转发网络管理器和传感器节点之间的上下行数据等，支持TSCH模 式；传感器节点用于数据的采集（如加速度、压力、溫度、电压、电流等），并通过无线链路将 所需要的数据传输至主应用程序等。
[0020] 当无线传感器网络系统中仅包括网络管理器和传感器节点时，通常采用星型网络 拓扑结构，如图1所示，图1为本发明所述星型网络拓扑结构的示意图。
[0021] 当无线传感器网络系统中同时包括网络管理器、中继器和传感器节点时，通常采 用树形网络拓扑结构或链状网络拓扑结构，如图2~3所示，图2为本发明所述树形网络拓 扑结构的示意图，图3为本发明所述链状网络拓扑结构的示意图。 阳0巧图1~3中，立角形表示网络管理器，圆形表示中继器，长方形表示传感器节点，虚 线表示无线链路。
[0023] 具体的，网络管理器，用于每隔预定时长则向下一级设备发送一次广播帖，并当存 在待处理的任务时，进行任务处理。
[0024] 传感器节点，用于当初次接收到上一级设备发送来的广播帖时，进行入网处理，入 网成功后，进入正常工作状态循环模式，在该模式下，当每次接收到上一级设备发送来的广 播帖时，则进行W下处理：根据接收到的广播帖中携带的时间戳信息进行时间同步，并进入 休眠唤醒循环模式，当每次根据需要从休眠状态醒来时，若需要进行广播帖接收，则退出休 眠唤醒循环模式，否则，当存在待处理的任务时，进行任务处理。
[00巧]中继器，用于当初次接收到上一级设备发送来的广播帖时，进行入网处理，入网成 功后，进入正常工作状态循环模式，在该模式下，当每次接收到上一级设备发送来的广播帖 时，则进行W下处理：根据接收到的广播帖中携带的时间戳信息进行时间同步，并向下一级 设备发送广播帖，之后进入休眠唤醒循环模式，当每次根据需要从休眠状态醒来时，若需要 进行广播帖接收，则退出休眠唤醒循环模式，否则，当存在待处理的任务时，进行任务处理。 [00%] 可将上述预定时长作为一个通信时间片，每个通信时间片内包括四类必选时隙和 一类可选时隙，必选时隙包括：广播帖时隙、常规通信时隙、应答时隙和设备接入时隙，可选 时隙包括：特殊通信时隙。
[0027] 广播帖时隙，用于网络管理器发送广播帖；
[0028] 特殊通信时隙，用于中继器发送广播帖，即用于级联的中继器发送广播帖时使用， 由于中继器支持TSCH模式，因此可W通过设置不同的下行信道复用该时隙，当需要时，可 W通过人工或软件配置，将特殊通信时隙设置为常规通信时隙；
[0029] 常规通信时隙，用于上下行数据传输，即用于网络管理器和中继器W及中继器和 传感器节点之间的上下行数据传输；
[0030] 应答时隙，用于应答帖传输，即用于对上行数据是否接收成功进行应答，网络管理 器和中继器在接收到数据之后会发送应答帖进行应答，中继器和传感器节点在发送数据之 后开启此时隙接收应答帖来判断是否需要重发上一个数据包；
[0031] 设备接入时隙，用于设备的入网接入，即用于设备组网时使用，该时隙可采用空闲 信道评估（CCA，Clear化annelAssessment)技术来保证组网的快速及可靠性。
[0032] 较佳的，每个通信时间片的时长为125ms，每个通信时间片内均包含62个时隙，分 别为时隙1~62,如图4所示，图4为本发明所述通信时间片及时隙的示意图。
[0033] 每个通信时间片内的各时隙的详细情况可如下所示：
[0035] 表一每个通信时间片内的各时隙详细情况
[0036] 如上表所示，
[0037] 时隙1为广播帖时隙； 阳03引时隙59~61为应答时