专利名称：基于rtc的低功耗无线传感器节点的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无线网络传感器节点，尤其涉及一种能耗较小的且能够稳定 工作的无线网络传感节点。
背景技术：
目前无线传感器网络技术越来越得到重视，其应用也越来越广泛，但是能耗问题 一直是制约其快速发展的一个重要因素。无线传感器的节点从一开始就特别注重能量问 题，由于一般情况下节点是使用电池形式供电的，而无线数据收发又是极耗能量的，同时无 线传感网络的应用一般又要求节点能够长时间的工作，基本上要求在1年以上。因此即使 当今世界上最优秀的射频芯片，其耗电量也是一般电池所难以承受。为了解决无线传感器网络的能耗问题，全世界有大量的人在投入精力和时间在研 究。研究学者认为可以从MAC协议和路由协议上来解决能耗问题。因此以前的研究大部分 集中于对于尽量低能耗的MAC协议和路由协议上，研究学者做了大量的理论研究，仿真实 验甚至于各种硬件平台上的实验。但是这种研究并没有给实际的应用带来质的改变，因为 这种节省的能耗总是相当的有限的。例如X-MAC协议是通过低功耗侦听来实现的，也就是 在收发数据时通过一定占空比的侦听周期来减少两个点间单次射频传输的能耗。而实际的 情况是，由于这种方法所对应的周期非常的小，所以要求开关次数很频率，失败率较高，而 且一般是通过开关射频模块来完成的，实际上没有使整个节点进入深度休眠状态。因此，这 种方法所能减少的能量有限，而且丢包率较高，无法应用到真实的环境中，来使节点可以稳 定工作一年以上。例如路由协议也通常是选择路由的上面做工作，通常通过一定的算法实现最优路 径的选择。在理论上证明多次短距离的射频传输比一次长距离的射频传输功耗要来得小。 而实现的情况是一般硬件平台上，由于多次传输碰撞的机会较大，耗能更多。且由于射频的 功耗主要耗费在接收功耗上，这种减少发送数据时的瞬时功耗所带来的效果是不显著的。 缺点多次传输实际耗能大，减少发送数据时的瞬时功耗对于功耗的减少是有限的。因此， 如何解决无线传感器节点能耗过大的问题，成为现有技术中值得解决问题之一。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种低功耗的无线传感器节点，其能降低能 耗，同时又能长时间稳定的工作。为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案一种基于RTC的低功耗 无线传感器节点，包括电源与射频芯片，其中所述网络中的所有节点都配备有一个全局的 实时时钟模块。作为本实用新型所述的基于RTC的低功耗无线传感器节点的一种优选方案，其中 所述各个节点配备的实时时钟为时间同步的时钟模块。作为本实用新型所述的基于RTC的低功耗无线传感器节点的一种优选方案，其中
3所述各个节点数据收发同步。作为本实用新型所述的基于RTC的低功耗无线传感器节点的一种优选方案，其中 所述各个节点休眠控制同步。作为本实用新型所述的基于RTC的低功耗无线传感器节点的一种优选方案，其中 所述节点通过射频网络与基站点连接。作为本实用新型所述的基于RTC的低功耗无线传感器节点的另一种优选方案，其 中所述基站点与网管连接。采用了本实用新型的所述的结构与设计后，由于所有的节点只同时在规定的时间 范围内通讯，其它时间节点进入深度睡眠，从而能够保持最小的功耗，并且能够长时间的稳 定工作，同时这种设计节省的能够与其他现有技术相比是比较大的，丢包率不高，在真实环 境中，一般可以使得节点稳定工作一年以上。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步详细的说明。
图1为本实用新型所述低功耗无线传感器节点系统架构示意图。
具体实施方式
我们分析了真实应用里对无线传感网络低功耗的要求，大部分对于功耗要求较高 的场合实际也是数据发送量较少和发送频率较低的场合，通常是在分钟级别的发送频率。 因此提出了一种解决方案让网络中的所有节点都配备一个全局的RTC(Real-Time Clock 实时时钟)模块，将这些时钟时间同步，然后让所有的节点只同时在规定的时间范围内通 讯，其它时间节点进入深度睡眠，保持最小的功耗。如图1所示，其中1为RF射频网络，2为 实时时钟模块，3为传感器节点，4为基站点，5为网管。我们在实现时以CC2430节点作为硬件平台。先做一个计算，假设应用场合中要求 节点每5分钟上报一个传感器数据(比如温度数据等)。则由于节点通讯的时候实际需要 的时间很短，基本上在5秒钟之类，可以保证100个节点全部的数据传输完成。CC2430节点 在休眠时的功耗为0. 9uA,而在收发数据时的平均功耗为30mA。则每小时节点收发时间为 12*5 = 60s，每天收发数据耗电60*24*30/3600 = 12mAh。以一节2400mAh的电池为例，则 可以工作200天左右，忽略休眠时功耗。在实现时主要涉及到如下几部分工作RTC时钟芯片的设计与实现；时间同步；休 眠控制与数据收发。通过自主研制的无线传感器网络节点在目标区域部署，节点自组织成网状网络， 在无人值守的情况下通过节点上的传感器采集部署区域内的数据信息，将信息汇总至同样 是自主研制的基站点，再由基站点将采集并数据上报，并实现了 PC、手机、PDA等多种终端 的信息浏览和应用功能。整个系统的使用，使得观测者可以远程、不定期、多方式的自由浏 览和统计被观测区域内长时间的信息资料。应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照 较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实 用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求一种基于RTC的低功耗无线传感器节点，包括电源与射频芯片，其特征在于无线网络中的所有所述节点(3)都配备有一个全局的实时时钟模块(2)。
2.根据权利要求1所述的基于RTC的低功耗无线传感器节点，其特征在于所述各个 节点(3)配备的实时时钟为时间同步的时钟模块(2)。
3.根据权利要求2所述的基于RTC的低功耗无线传感器节点，其特征在于所述各个 节点(3)数据收发同步。
4.根据权利要求2所述的基于RTC的低功耗无线传感器节点，其特征在于所述各个 节点(3)休眠控制同步。
5.根据权利要求1所述的基于RTC的低功耗无线传感器节点，其特征在于所述节点 (3)通过射频网络⑴与基站点⑷连接。
6.根据权利要求5所述的基于RTC的低功耗无线传感器节点，其特征在于所述基站 点⑷与网管(5)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种基于RTC的低功耗无线传感器节点，包括电源与射频芯片，其中所述网络中的所有节点都配备有一个全局的实时时钟模块。采用了本实用新型的所述的结构与设计后，由于所有的节点只同时在规定的时间范围内通讯，其它时间节点进入深度睡眠，从而能够保持最小的功耗，并且能够长时间的稳定工作，同时这种设计节省的能够与其他现有技术相比是比较大的，丢包率不高，在真实环境中，一般可以使得节点稳定工作一年以上。
文档编号H04W52/02GK201718048SQ20102017414
公开日2011年1月19日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者刘玉龙, 田明, 薛琳强, 赵国安, 郁斌 申请人:赵国安