一種無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)快速喚醒方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)快速喚醒方法，同時(shí)也涉及相應(yīng)的傳感器及手持 機(jī)，屬于無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 無(wú)線傳感網(wǎng)（Wireless Sensor Networks，簡(jiǎn)稱為WSN)是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，它 的末梢是可以感知和檢測(cè)環(huán)境的傳感器。由于無(wú)線傳感網(wǎng)由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià) 微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無(wú)線通信方式形成一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活，設(shè) 備位置可以隨時(shí)更改，還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有線或無(wú)線方式的連接。當(dāng)下，無(wú)線傳感網(wǎng)被廣 泛應(yīng)用于軍事、交通、環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療衛(wèi)生、家居智能化等多個(gè)領(lǐng)域。
[0003] 伴隨著公共事業(yè)（水、電、燃?xì)猓┰谥袊?guó)的蓬勃發(fā)展，家居智能化得到了高速的發(fā) 展。作為家居智能化產(chǎn)業(yè)鏈中的一環(huán)一遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)也同時(shí)得到了蓬勃發(fā)展?，F(xiàn)有的遠(yuǎn)程 抄表系統(tǒng)大多是在無(wú)線傳感網(wǎng)下實(shí)現(xiàn)的。由于遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)采用電池供電，傳感器節(jié)點(diǎn)的 能量供應(yīng)有限，使得傳感器節(jié)點(diǎn)不能一直在線，因此，傳感器節(jié)點(diǎn)必須具有一定的休眠監(jiān)聽 時(shí)間，才能降低功耗，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
[0004] 由于遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)使用電池供電，電池的使用壽命有限，若表具的傳感器節(jié)點(diǎn)一 直處于工作狀態(tài)，那么其功率消耗大為增加。為降低功耗，延長(zhǎng)電池的使用壽命，表具的傳 感器節(jié)點(diǎn)不能一直處于工作狀態(tài)，因此為該傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)置周期性的對(duì)外監(jiān)聽機(jī)制，收到 喚醒數(shù)據(jù)包則進(jìn)入工作狀態(tài)，沒有收到外界發(fā)來(lái)的喚醒包，就繼續(xù)回到休眠狀態(tài)。這樣，可 以有效降低表具的傳感器節(jié)點(diǎn)的功率消耗，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
[0005] 目前，市面上需要一種既能滿足手持要求可以在隨機(jī)時(shí)間段內(nèi)快速喚醒傳感器節(jié) 點(diǎn)的手持式抄表系統(tǒng)，又要滿足于該節(jié)點(diǎn)不必一直處于在線監(jiān)聽的狀態(tài)；同時(shí)又能滿足在 手持機(jī)與傳感器節(jié)點(diǎn)相互通信時(shí)，可以以相對(duì)較高的速率進(jìn)行發(fā)送與接收，極大地減少了 傳感器節(jié)點(diǎn)的在線監(jiān)聽時(shí)間，在該節(jié)點(diǎn)結(jié)束監(jiān)聽后，可以立即進(jìn)入休眠狀態(tài)，該系統(tǒng)可以有 效減少傳感器節(jié)點(diǎn)的監(jiān)聽時(shí)間在休眠時(shí)間內(nèi)所占的比重，降低功率消耗，從而達(dá)到延長(zhǎng)電 池使用壽命的目的。
[0006] 在無(wú)線傳感網(wǎng)中，節(jié)點(diǎn)的喚醒方式有以下幾種：
[0007] (1)全喚醒模式：這種模式下，無(wú)線傳感網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)喚醒，探測(cè)并跟蹤網(wǎng) 絡(luò)中出現(xiàn)的目標(biāo)。雖然這種模式下可以得到較高的跟蹤精度，然而是以網(wǎng)絡(luò)能量的消耗巨 大為代價(jià)的。
[0008] (2)隨機(jī)喚醒模式：這種模式下，無(wú)線傳感網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)由給定的喚醒概率p隨機(jī)喚 醒。正是因?yàn)檫@個(gè)隨機(jī)概率P是不確定的，所以對(duì)于傳感器節(jié)點(diǎn)的傳輸時(shí)延也具有很大的 不確定性，因而對(duì)于傳感器節(jié)點(diǎn)的功率消耗就很大。
[0009] (3)由預(yù)測(cè)機(jī)制選擇喚醒模式：這種模式下，無(wú)線傳感網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)根據(jù)跟蹤任務(wù) 的需要，選擇性的喚醒對(duì)跟蹤精度收益較大的節(jié)點(diǎn)，預(yù)測(cè)目標(biāo)下一時(shí)刻的狀態(tài)，并喚醒節(jié) 點(diǎn)。
[0010] (4)任務(wù)循環(huán)喚醒模式：這種模式下，無(wú)線傳感網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)周期性的處于喚醒狀 態(tài)，這種工作模式的節(jié)點(diǎn)可以與其他工作模式的節(jié)點(diǎn)共存，并協(xié)助其他工作模式的節(jié)點(diǎn)工 作。
[0011] 遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中主要采用喚醒模式（1)和（3)。雖然表計(jì)平常是處于睡眠狀態(tài)，當(dāng) 需要抄表時(shí)，采集器需要喚醒附近的所有的表計(jì)節(jié)點(diǎn)被同時(shí)喚醒，采集器依次抄取數(shù)據(jù)，若 讀取成功，則結(jié)束抄表過程，否則再進(jìn)入到下一級(jí)的抄表循環(huán)中，雖然可以根據(jù)跟蹤精度一 步步讀取表計(jì)數(shù)據(jù)，但是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量消耗過大。
[0012] 在遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中，對(duì)于任務(wù)循環(huán)喚醒模式又可以細(xì)分為以下三種：主動(dòng)喚醒模 式、異步喚醒模式和同步喚醒模式。
[0013] 主動(dòng)喚醒模式是指?jìng)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)平時(shí)都是處于休眠狀態(tài)，只有在接收到外界設(shè)備的 喚醒信號(hào)后才被喚醒開始工作的主動(dòng)喚醒機(jī)制，這種喚醒機(jī)制可以最大程度的降低功耗， 但是在該方式中，通常會(huì)要求每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都配置兩套無(wú)線收發(fā)機(jī)，因此對(duì)硬件的設(shè)計(jì) 復(fù)雜度較高。
[0014] 在異步喚醒模式中，傳感器節(jié)點(diǎn)可分為工作期和休眠期，因此對(duì)于遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng) 中的每個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)，發(fā)送方在發(fā)送指定的數(shù)據(jù)包之前，都需要對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)先發(fā)送一個(gè)足 夠長(zhǎng)的喚醒前導(dǎo)，還要等待該節(jié)點(diǎn)被喚醒后才能與發(fā)送方建立連接，進(jìn)行抄表工作。因此， 雖然這種喚醒方式簡(jiǎn)單易行，但是喚醒時(shí)間過長(zhǎng)，能量的消耗相對(duì)較大。
[0015] 此外還有一種同步喚醒模式，它要求遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中所有的傳感器節(jié)點(diǎn)或臨近的 傳感器節(jié)點(diǎn)合作性的同時(shí)休眠，同時(shí)進(jìn)入工作狀態(tài)，雖然在能量消耗方面相對(duì)具有一定優(yōu) 勢(shì)，但是在實(shí)現(xiàn)手持機(jī)與表具傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)隨機(jī)通信時(shí)，則會(huì)顯得較為繁瑣，不能夠靈活 的在隨機(jī)時(shí)間段內(nèi)和該傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。
[0016] 現(xiàn)有的遠(yuǎn)程抄表方式主要有以下兩個(gè)缺陷：一、喚醒時(shí)間過長(zhǎng)，增加了不必要的數(shù) 據(jù)傳輸時(shí)間，大大增加了功率的消耗；二、手持機(jī)只能定時(shí)抄表，例如每月，或是每天的固定 時(shí)間，進(jìn)行抄表，影響了綜合管理系統(tǒng)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)的更新，大大降低了遠(yuǎn)程抄表的 靈活性與隨機(jī)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題在于提供一種無(wú)線傳感網(wǎng) 節(jié)點(diǎn)快速喚醒方法。
[0018] 本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供相應(yīng)的傳感器及手持機(jī)。
[0019] 為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0020] 一種無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)快速喚醒方法，所述無(wú)線傳感網(wǎng)有多個(gè)傳感器，包括如下步 驟：
[0021] 所述傳感器在監(jiān)聽窗口到達(dá)時(shí)，以高速率接收數(shù)據(jù)包，
[0022] 所述高速率是指所述傳感器以及與所述傳感器交互的手持機(jī)兩者均能支持的最 高速率。
[0023] 其中較優(yōu)地，所述高速率大于在沒有收到數(shù)據(jù)包時(shí)所述傳感器進(jìn)行監(jiān)聽所用的速 率。
[0024] 其中較優(yōu)地，所述傳感器判斷所述數(shù)據(jù)包是否為喚醒數(shù)據(jù)包，如果是則讀取數(shù)據(jù) 包；如果不是則丟包。
[0025] 其中較優(yōu)地，所述監(jiān)聽窗口的時(shí)間包括所述手持機(jī)傳輸喚醒數(shù)據(jù)包的時(shí)間，
[0026] 所述手持機(jī)傳輸喚醒數(shù)據(jù)包的時(shí)間等于所述喚醒數(shù)據(jù)包大小除以所述高速率。
[0027] 其中較優(yōu)地，所述監(jiān)聽窗口的時(shí)間包括所述手持機(jī)傳輸所述喚醒數(shù)據(jù)包的時(shí)間， 以及所述手持機(jī)等待所述傳感器回應(yīng)的數(shù)據(jù)包的時(shí)間。
[0028] 一種用于無(wú)線傳感網(wǎng)的傳感器，包括：
[0029] 第一數(shù)據(jù)處理部，與所述第一數(shù)據(jù)處理部連接的設(shè)置部、第一發(fā)射部以及第一接 收部，
[0030] 所述第一數(shù)據(jù)處理部對(duì)所述第一接收部接收到的來(lái)自所述手持機(jī)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行 讀取，并發(fā)送給所述設(shè)置部，
[0031] 所述設(shè)置部對(duì)所述第一數(shù)據(jù)處理部進(jìn)行設(shè)置，使其產(chǎn)生回應(yīng)信息，通過所述第一 發(fā)射部發(fā)送給所述手持機(jī)，
[0032] 其中，所述第一接收部以高速率進(jìn)行工作，
[0033] 所述高速率是指所述傳感器以及與所述傳感器交互的手持機(jī)兩者均能支持的最 高速率。
[0034] -種用于無(wú)線傳感網(wǎng)的手持機(jī)，包括：
[0035] 第二數(shù)據(jù)處理部，與所述第二數(shù)據(jù)處理部連接的輸入/輸出部、第二發(fā)射部以及 第二接收部，
[0036] 所述第二數(shù)據(jù)處理部對(duì)所述第二接收部接收到的來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)包進(jìn)行讀取， 并發(fā)送給所述輸入/輸出部，
[0037] 所述輸入/輸出部對(duì)所述第二數(shù)據(jù)處理部進(jìn)行設(shè)置，使其產(chǎn)生回應(yīng)信息，通過所 述第二發(fā)射部發(fā)送給所述傳感器，
[0038] 其中，所述第二發(fā)射部以高速率進(jìn)行工作，
[0039] 所述高速率是指所述傳感器以及與所述傳感器交互的手持機(jī)兩者均能支持的最 高速率。
[0040] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)快速喚醒方法具有傳感網(wǎng)絡(luò) 喚醒時(shí)間短，功率消耗小，可以在隨機(jī)時(shí)間段內(nèi)與手持機(jī)建立通信連接，節(jié)約人工，適用范 圍廣等突出特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0041] 圖1為本無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)快速喚醒方法的流程圖；
[0042] 圖2為手持機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包的狀態(tài)的示意圖；
[0043] 圖3為傳感器沒有收到手持機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)包狀態(tài)的示意圖；
[0044] 圖4為傳感器監(jiān)聽窗口大小的示意圖；
[0045] 圖5為用于無(wú)線傳感網(wǎng)的傳感器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046] 圖6為用于無(wú)線傳感網(wǎng)的手持機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意