一种基于ZigBee技术的休眠唤醒的节能方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通信技术领域，特别是ZigBee技术的应用技术领域，涉及一种基于ZigBee技术的休眠唤醒的节能方法。
【背景技术】
[0002]在Zigbee技术的一些应用场景中，要求Zigbee系统处在长期无人值守的工作状态，系统中节点采用电池供电的方式并且能够满足工作时间上的要求。例如在一些工业监控中，采用电池供电的节点需要系统能够正常工作几年;在桥梁隧道安全监测中，为大量的Zigbee节点频繁地更换电池的方式也是不现实的；而在一些无线抄表等系统应用中，不需要实时监测数据，但是使系统能够满足2年以上使用时间上的要求。因此，在这些典型的Zigbee系统应用场景中中存在以下几个问题:(I)数据信息采集周期长，节点数据收发时间短，节点大部分时间都处在空闲工作状态，浪费了节点大量的能量。(2)Zigbee系统中网络负载不均衡，网络中关键节点能量消耗快，关键节点的工作时间决定了整个网络的正常使用。(3)Zigbee节点本身能量供应有限，而且Zigbee系统中节点一旦出现能量供应不足，就会影响到整个系统的正常使用，同时增加了系统的维护难度和成本。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于ZigBee技术的休眠唤醒的节能方法，该方法在ZigBee系统中采用增加休眠时间的节能方法达到节能的目的。
[0004]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0005]—种基于ZigBee技术的休眠唤醒的节能方法，该方法包括以下步骤:
[0006]S1:协调器节点组建树簇状网络，终端节点和路由节点加入协调器组建的网络中；
[0007]S2:将网络进行分级，网络节点逐级与上一级进行时间同步，最后达到与协调器的全网时间同步；
[0008]S3:终端节点和路由节点进入工作期，终端节点进行数据的采集传输，路由节点将数据转发到上一级节点；
[0009]S4:协调器接收到终端节点上传的数据后，向路由节点发送休眠控制信息，路由节点向终端节点转发休眠控制信息；
[0010]S5:节点收到休眠指令，设置休眠时间控制参数，并进入休眠状态；
[0011]S6:休眠时间到，节点同步唤醒加入网络进入工作状态。
[0012]进一步，在步骤S4中，所述休眠控制信息中包含何时进入休眠以及休眠时间长度两个参数。
[0013]本发明的有益效果在于:本发明将休眠唤醒的节能方法应用于Zigbee系统，通过增加休眠时间使Zigbee节点长期处在低功耗状态，适用于长周期性工作的休眠的Zigbee系统。本发明不仅能够降低Zigbee系统能量的消耗，提高能量利用率，延长Zigbee系统的使用时间，同时也能降低网络的维护成本，有利于推广Zigbee技术在各领域的应用。
【附图说明】
[0014]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明:
[0015]图1为ZigBee系统中节点周期性的工作模式示意图；
[0016]图2为ZigBee系统架构图；
[0017]图3为ZigBee节点休眠唤醒节能方法工作流程图；
[0018]图4为ZigBee节点时间同步方法流程图；
[0019]图5为ZigBee节点时间同步流程图；
[0020]图6为ZigBee长时间定时休眠的方法流程图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0022]图1所示为ZigBee系统中节点周期性的工作模式。节点工作模式中包含工作状态和休眠状态，其中工作状态包含节点时间同步以及工作期，工作期进行数据的采集和转发，休眠期节点进入低功耗状态。
[0023]图2所示为ZigBee系统架构图，系统采用树簇状网络拓扑，便于协调器管理网络以及对网络进行分级。图中ZC为协调器，Ri(i = l，2，3)为路由器，ZDi(i = l，2，3...)为终端节点。其中协调器ZC组建网络，路由节点进行数据转发，终端节点ZDi进行数据的采集上传。
[0024]ZigBee节点周期性的工作模式中包含工作状态和休眠状态，其具体的工作流程如图3所示。工作状态中的任务是完成网络节点的时间同步以及数据传输，休眠状态中节点处在低功耗状态，ZigBee节点在工作状态和休眠状态之间进行循环切换。
[0025]ZigBee节点的休眠模式采用浅休眠方式。此方式适用于节点周期性的工作模式，定时器工作能够为ZigBee网络提供准确的定时唤醒。休眠状态中节点进入低功耗状态，其中低功耗状态中节点的无线收发器关闭、存储器关闭，网络信息存储在非易失性存储器中，低频振荡器工作，为休眠定时器提供本地时钟。
[0026]ZigBee节点的同步方法采用逐级同步的思路。如图4所示，将网络进行分级，协调器作为O级，路由节点作为I级，终端节点作为2级。将协调器时钟作为ZigBee网络的标准时钟。路由节点与协调器进行时间同步，终端节点与路由节点进行时间同步，最后达到基于协调器时间的全网时间同步。
[0027]Z i gBe e节点长时间休眠定时采用休眠定时器循环工作的方法达到长时间定时(如图5所示)。具体实现方法中采用“取模”的方法，通过设置定时参数M和定时器的时间T来达到长时间定时的目的，定时时间到，休眠定时器产生中断信号唤醒ZigBee节点。图6为ZigBee长时间定时休眠的方法流程图。
[0028]最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1.一种基于ZigBee技术的休眠唤醒的节能方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: S1:协调器节点组建树簇状网络，终端节点和路由节点加入协调器组建的网络中； S2:将网络进行分级，网络节点逐级与上一级进行时间同步，最后达到与协调器的全网时间同步； S3:终端节点和路由节点进入工作期，终端节点进行数据的采集传输，路由节点将数据转发到上一级节点； S4:协调器接收到终端节点上传的数据后，向路由节点发送休眠控制信息，路由节点向终端节点转发休眠控制信息； S5:节点收到休眠指令，设置休眠时间控制参数，并进入休眠状态； S6:休眠时间到，节点同步唤醒加入网络进入工作状态。2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的休眠唤醒的节能方法，其特征在于:在步骤S4中，所述休眠控制信息中包含何时进入休眠以及休眠时间长度两个参数。
【专利摘要】本发明涉及一种基于ZigBee技术的休眠唤醒的节能方法，该方法包括以下步骤：S1：协调器节点组建树簇状网络，终端节点和路由节点加入协调器组建的网络中；S2：将网络进行分级，网络节点逐级与上一级进行时间同步，最后达到与协调器的全网时间同步；S3：终端节点和路由节点进入工作期，终端节点进行数据的采集传输，路由节点将数据转发到上一级节点；S4：协调器接收到终端节点上传的数据后，向路由节点发送休眠控制信息，路由节点向终端节点转发休眠控制信息；S5：节点收到休眠指令，设置休眠时间控制参数，并进入休眠状态；S6：休眠时间到，节点同步唤醒加入网络进入工作状态。该方法能够降低系统能量的消耗，提高能量利用率，延长系统使用时间，同时也能降低网络的维护成本。
【IPC分类】H04W84/18, H04W52/02, H04W56/00
【公开号】CN105636183
【申请号】CN201610098786
【发明人】张毅, 程威, 李开宁, 何琰
【申请人】重庆邮电大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年2月23日