一种无线传感器网络系统的制作方法_2

文档序号:9649365阅读:来源:国知局
隙;
[0039] 时隙62为设备接入时隙;
[0040] 当存在特殊通信时隙时,时隙2~16为特殊通信时隙,时隙17~58为常规通信 时隙;
[0041] 当不存特殊通信时隙时,时隙2~58均为常规通信时隙。
[0042] 整个无线传感器网络系统中至少包括一个网络管理器,该设备每隔125ms发送一 次广播帖,整个无线传感器网络系统的时间同步的维系、下行命令的发送W及网络状态的 指示和控制等均通过广播帖机制来完成。
[0043] 广播帖的组成结构可如下所示:
[0045] 表二广播帖的组成结构
[0046] 如上表所示,广播帖中包括帖头、帖状态、时间戳、下行唤醒设备地址、校验位;
[0047] 帖头:用于指示通信帖开始; W48] 帖状态:用于网络的指示和控制(如重新组网、广播帖的深度等级等); W例时间戳:无线传感器网络系统的网络时间,用于时间同步;
[0050] 下行唤醒设备地址:通知设备有下行命令,需要在自身对应(自己独有)的时隙醒 来;
[0051] 校验位:用于帖校验,保证数据的完整性和真实性。
[0052] 如前所述,网络管理器、中继器和传感器节点需要分别进行各自的任务处理。
[0053] 其中,网络管理器处理的任务可包括:发送下行数据、接收上行数据(并进行处 理)、发送应答帖和处理入网请求。
[0054] 传感器节点处理的任务可包括:接收下行数据(并进行处理)、发送上行数据和接 收应答帖(并进行处理)。 阳化5] 中继器处理的任务可包括:接收下行数据(并进行处理)、发送下行数据、接收上 行数据(并进行处理)、发送上行数据、接收应答帖(并进行处理)、发送应答帖和处理入网 请求。
[0056] 对于中继器或传感器节点,当需要进行上行数据发送时,利用预先设定的、自身对 应的常规通信时隙进行数据发送。
[0057] 对于网络管理器或中继器,当需要进行下行数据发送时,利用预先设定的、接收方 对应的常规通信时隙进行数据发送。
[0058] 每个中继器和传感器节点对应的常规通信时隙数为一个或大于一个,并支持动态 调整。
[0059] 基于前述介绍,传感器节点和中继器还可进一步用于,从休眠状态醒来,初次接收 到上一级设备发送来的广播帖后,再次进入休眠状态,并在设备接入时隙醒来,确定预先设 定的与上一级设备进行通信的通信信道是否空闲,若是,则向上一级设备发送入网请求,若 否,则进行时间退避,若退避之后信道空闲,则向上一级设备发送入网请求,若退避之后仍 不空闲,则再次进行时间退避,直至退避次数达到预先设定的最大退避次数;入网成功后, 根据获取到的网络参数进行网络参数配置,之后进入正常工作状态循环模式。
[0060] 另外,中继器还可进一步用于,当处于正常工作状态循环模式时,若接收到广播 帖,则切换到预先设定的与下一级设备进行通信的通信信道上进行广播帖发送。
[0061] 中继器还可进一步用于,当进行任务处理时,若需要与上一级设备进行通信,则切 换到预先设定的与上一级设备进行通信的通信信道上进行任务处理,若需要与下一级设备 进行通信,则切换到预先设定的与下一级设备进行通信的通信信道上进行任务处理。
[0062] 再有,中继器和传感器节点还可进一步用于,当处于正常工作状态循环模式时,若 从开始接收到超过最大失锁时间仍未接收到广播帖,则退出正常工作状态循环模式。
[0063] 综合上述介绍,可得到网络管理器的运行状态机如下:
[0064] 网络管理器一直处于工作状态,即一直不休眠,每隔125ms发送一次广播帖,并当 有任务需要进行处理时,实时进行处理,包括: 阳0化]发送下行数据,比如,网络管理器需要向下一级的某一中继器发送下行数据,那么 则在该中继器对应的常规通信时隙发送该下行数据;
[0066] 接收上行数据并发送给主应用程序,如PC机、服务器、云端等;
[0067] 发送应答帖,具体采用哪个应答帖时隙来发送应答帖可预先设定;
[0068] 处理入网请求,即对接收到的入网请求进行处理,如何处理为现有技术。 W例图5为本发明所述中继器的运行状态机示意图。
[0070] 如图5所示,主要包括W下两部分:
[0071] 1)中继器休眠定时唤醒,从休眠状态醒来,初次接收到上一级设备发送来的广播 帖后,再次进入休眠状态,并在设备接入时隙醒来,确定预先设定的与上一级设备进行通信 的通信信道是否空闲,若是,则向上一级设备发送入网请求,若否,则进行时间退避,若退 避之后信道空闲,则向上一级设备发送入网请求,若退避之后仍不空闲,则再次进行时间退 避,直至退避次数达到预先设定的最大退避次数,当达到最大退避次数后,等待下一次广播 帖的接收;入网成功后,根据获取到的网络参数进行网络参数配置,之后进入正常工作状态 循环模式。
[0072] 2)当处于正常工作状态循环模式时,若从开始接收到超过最大失锁时间仍未接收 到广播帖,则退出正常工作状态循环模式;
[0073] 当处于正常工作状态循环模式时,若每次接收到广播帖,则根据接收到的广播帖 中携带的时间戳信息进行时间同步,并切换到预先设定的与下一级设备进行通信的通信信 道上进行广播帖发送,之后进入休眠唤醒循环模式;
[0074] 当处于休眠唤醒循环模式时,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(即处于接收广播帖时隙),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,其中,若需要与上一级设备进行通信,则切换到预先设定的与上一级 设备进行通信的通信信道上进行任务处理,若需要与下一级设备进行通信,则切换到预先 设定的与下一级设备进行通信的通信信道上进行任务处理;
[00巧]所述任务处理包括:接收下行数据、发送下行数据、接收上行数据、发送上行数据、 接收应答帖、发送应答帖和处理入网请求。
[0076] 中继器何时需要醒来可根据实际情况而定,比如,中继器根据接收到的广播帖中 携带的下行唤醒设备地址获知网络管理器需要向自身下发数据,那么则可在自身对应的常 规通信时隙醒来,W接收下行数据,又比如,中继器预先能够知道下一级传感器节点对应的 常规通信时隙,那么可在该时隙醒来,W查看传感器节点是否会发送上行数据等。
[0077] 图6为本发明所述传感器节点的运行状态机示意图。 阳07引如图6所示,主要包括W下两部分:
[0079] 1)传感器节点休眠定时唤醒,从休眠状态醒来,初次接收到上一级设备发送来的 广播帖后,再次进入休眠状态,并在设备接入时隙醒来,确定预先设定的与上一级设备进行 通信的通信信道是否空闲,若是,则向上一级设备发送入网请求,若否,则进行时间退避,若 退避之后信道空闲,则向上一级设备发送入网请求,若退避之后仍不空闲,则再次进行时间 退避,直至退避次数达到预先设定的最大退避次数,当达到最大退避次数后,等待下一次广 播帖的接收;入网成功后,根据获取到的网络参数进行网络参数配置,之后进入正常工作状 态循环模式。
[0080] 2)当处于正常工作状态循环模式时,若从开始接收到超过最大失锁时间仍未接收 到
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