一种基于zigbee中继网络的节能控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于zigbee中继网络的节能控制方法。
【背景技术】
[0002]ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE802.15.4标准的规定。
[0003]ZigBee网络主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee网络中的设备可分为协调器(Coordinator)、汇聚节点(Router)、传感器节点(EndDevice)等三种角色。
[0004]ZigBee是一种无线连接，可工作在2.4GHz (全球流行)、868MHz (欧洲流行)和915MHz (美国流行)3个频段上，分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内，但可以继续增加。
[0005]在zigbee网络中，一般不设立中心控制站，因而无线资源的使用不能进行集中式统一调度和分配，只能由各中继站点自行决定是否、以及如何使用无线通信资源。中继站点使用无线通信资源的规则和依据，对网络吞吐量、资源利用效率都有重要影响。不仅始发站点需要采用一定的规则来与相邻站点竞争使用无线资源，而且中继站点为了完成转发任务也需要竞争使用无线资源，任何在使用无线资源时发生的冲突都将导致感测数据无法正确或者及时地传输。而无线资源的竞争使用规则通常由中继站点采用的媒体接入控制方法确定。
[0006]基于zigbee网络的优点，所述zigbee网络经常会被设置在无需工作人员经常在场的环境中，尤其是一些恶劣的环境中，以便完成相关感测任务。因此，在所述zigbee网络的各个组成中继站点无法得到实时维护的情况下，节能控制技术就显得越来越重要。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0008]根据本发明的实施方式，提出一种基于zigbee中继网络的节能控制方法，所述节能控制方法包括对zigbee网络的各个中继站点进行传输功率的自适应调节，具体包括
[0009]S1、当中继站点有感测数据要发送时执行节能控制；
[0010]S2、当中继站点没有感测数据需要发送时执行节能控制。
[0011]根据本发明的实施方式，所述步骤SI的当中继站点有感测数据要发送时，节能控制方法包括:
[0012]Al、中继站点A从本站点的计划发送数据堆栈中取出感测数据，根据感测数据中的目的地址，确定接收站点为该感测数据中目的地址指向的站点B ;
[0013]A2、中继站点A使用共用调制码向接收站点B发送申请发送序列，中继站点A开始计时，进入步骤A6;
[0014]A3、接收站点B使用共用调制码接收并解调中继站点A发送的申请发送序列，并通过解析得到申请发送序列的信干比SIRs，取出申请发送序列中始发站点的识别码替换本接收站点B选定的识别码；
[0015]A4、将步骤A3得到的申请发送序列信干比SIRs与传感器网络预设的信干比阈值SIRp进行比较，若SIRs < SIRp，则接收站点B不向中继站点A发送允许发送序列，进入步骤A3 ;否则，接收站点B计算余量信干比SIRa，SIRa = SIRs-SIRp，并根据步骤A2所述申请发送序列中传输功率项的值PT，确定本接收站点B的传输功率为PT-f (SIRa)；
[0016]A5、接收站点B以步骤A4确定的传输功率PT_f (SIRa)向中继站点A发送允许发送序列；
[0017]A6、如果中继站点A在Tt时间内收到接收站点B发送的允许发送序列，则进入步骤A7，否则，中继站点A进入步骤A9 ;
[0018]A7、中继站点A根据步骤A6接收到的允许发送序列中传输功率项的值，确定本中继站点A在随后向接收站点B发送感测数据时，所使用的传输功率，该传输功率的值取允许发送序列中传输功率项的值；
[0019]A8、中继站点A使用本站点A的识别码和步骤A7确定的传输功率向接收站点B发送感测数据，接收站点B使用步骤A3中确定的识别码接收并解调感测数据，然后向中继站点A发送成功接收响应序列；
[0020]A9、中继站点A将传输功率增加delta (t)，并将申请发送序列中传输功率项的值增加delta(t)，当累计重复发送次数小于最大允许重复发送次数Rm，并且传输功率小于等于最大允许传输功率时，中继站点A以增加delta(t)后的传输功率重新向接收站点B发送一次申请发送序列，并返回步骤A6，否则，将接收站点B作为无法完成通信处理；
[0021]A10、接收站点B无法完成通信，中继站点A将感测数据加入到本站点计划发送数据堆栈中，重新进入步骤Al。
[0022]根据本发明的实施方式，所述申请发送序列包含有类别项、始发地址项、始发站点识别码项、目的地址项、以及传输功率项，其中类别项填入表示该序列为申请发送序列的识别码，始发地址项填入中继站点A的地址，始发站点识别码项填入中继站点A的识别码，目的地址项填入接收站点B的地址，传输功率项填入中继站点A发送申请发送序列所使用的传输功率PT，PT = Pp, Pp为中继站点预设启动功率，站点预设启动功率Pp与传感器网络预设的信干比阈值SIRp之间满足函数关系Pp = f (SIRp)，f O表示函数关系。
[0023]根据本发明的实施方式，所述允许发送序列包含有类别项、始发地址项、目的地址项、以及传输功率项，其中类别项填入表示该序列为允许发送序列的识别码，始发地址项填入接收站点B的地址，目的地址项填入中继站点A的地址，传输功率项填入步骤A5确定的接收站点B的传输功率值PT-f (SIRa)。
[0024]根据本发明的实施方式，所述步骤S2的当中继站点没有感测数据需要发送时，节能控制方法包括:
[0025]B1、中继站点A使用共用调制码接收并解调控制序列，并通过解析得到接收控制序列的信干比为SIRs ;根据接收控制序列中类别项的值，判断接收控制序列是否为申请发送序列，如果接收到的控制序列为申请发送序列，则进入步骤B2，否则，中继站点A重新执行步骤BI ;
[0026]B2、判断本中继站点A的地址与申请发送序列中的目的地址是否相同，若不相同，则中继站点A判定路由拥塞，推迟At时间后，重新执行步骤BI ;否则，取出申请发送序列中始发站点的识别码替换本中继站点A的识别码；
[0027]B3、将步骤BI中得到的接收控制序列信干比SIRs与传感器网络预设的信干比阈值SIRp进行比较，如果SIRs < SIRp,则中继站点A进入步骤BI ;否则，中继站点A计算余量信干比SIRa，SIRa = SIRs_SIRp，根据步骤BI接收控制序列中传输功率项的值PT，确定本中继站点A的传输功率为PT-f (SIRa)；