[發明專利]路由器、無線傳感網絡以及監控終端節點的方法

有效

• 申請號: 201110449517.5
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102571573A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 藍建棟
• 申請（專利權）人: 上海頂竹通訊技術有限公司
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04W24/00;H04W40/24;H04W84/18
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 孫佳胤;翟羽

技術領域

本發明涉及無線傳感網絡領域，尤其涉及一種路由器、無線傳感網絡以及監控終端節點的方法。

背景技術

隨著無線通信技術和傳感技術的發展，無線傳感網絡的應用場合已經越來越普遍。ZigBee是一種主要應用于無線傳感網絡中的通信協議，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915?MHz(美國流行)3個頻段上，分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，它的傳輸距離在10-75m的范圍內，但可以繼續增加。

作為一種無線通信技術，基于ZigBee協議的無線傳感網絡的主要特點在于低功耗和低成本。在功耗方面，由于ZigBee協議的傳輸速率低，發射功率僅為1mW，而且采用了休眠模式，因此功耗很低。據估算，基于ZigBee協議的無線傳感網絡的終端設備僅靠兩節5號電池就可以維持長達6個月到2年左右的使用時間，這是其它無線設備望塵莫及的。在成本方面，ZigBee模塊的初始成本在6美元左右，估計很快就能降到1.5至2.5美元，并且ZigBee協議是免專利費的。低成本對于基于ZigBee協議的無線傳感網絡也是一個關鍵的因素。

上述關于ZigBee協議的描述中，最關鍵的就是“低功耗”，該特性也在很大程度上影響了基于ZigBee協議的無線傳感網絡的節點成本，因此可以說ZigBee協議技術最關鍵的特性就是低能耗。但實際采用該技術進行組網時，只有精簡功能節點/全功能節點（RFD/FFD）作為終端葉子節點的時候，才能夠達到平均發射功率為1mW的低能耗程度，而作為路由器（Router）或者協調器（Coordinator），在使用時的平均功耗將達到200~500mW左右。而上述平均功耗還僅僅是ZigBee協議芯片本身的功耗，還要加上外圍電路的耗電量，其總功耗還將進一步增大。實測表明，采用普通的一次性鋰電池供電的ZigBee路由器節點只能持續工作2~3天。

現有技術中解決功耗問題的方案主要包括：采用有線供電；TI公司和德國的Micropelt公司共同推出新能源的ZigBee協議節點，該節點采用Micropelt公司的熱電發電機給TI公司的ZigBee協議的路由器提供電源；采用太陽能蓄電池給基于ZigBee協議的無線傳感網絡供電；采用超高能特種電池給基于ZigBee協議的無線傳感網絡供電。

采用有線供電的缺點在于會使基于ZigBee協議的無線傳感網絡變成了有線網絡，這樣就無法體現無線傳感網絡靈活機動的優勢。基于ZigBee協議的無線傳感網絡的節點之間距離一般在幾米~幾十米，如果所有路由器和協調器都要采用有線供電，那么密如蜘蛛網的電源線將會使基于ZigBee協議的無線傳感網絡變成令人厭惡的產品，很難被用戶接受。

TI公司和德國的Micropelt公司共同推出新能源的ZigBee協議節點采用Micropelt公司的熱電發電機給TI公司的ZigBee協議路由器提供電源，這一技解決方案的缺點在于新型的熱電發電機價格昂貴，將會完全沖銷基于ZigBee協議的無線傳感網絡成本低廉的優勢。此外，熱電發電機只適用于冷熱交替比較劇烈的環境，絕大部分應用場合無法使用熱電發電機。

采用太陽能蓄電池給基于ZigBee協議的無線傳感網絡供電的技術方案的缺點在于，太陽能發電板和蓄電池的價格遠遠超過基于ZigBee協議的無線傳感網絡節點的價格，且很多應用場合無法保證足夠的太陽光照射。

而采用超高能特種電池給基于ZigBee協議的無線傳感網絡供電的缺點在于超高能特種電池價格非常昂貴，只有極少數不計成本的場合會使用這種解決方案。

因此，能夠提供一種廉價的解決基于ZigBee協議的無線傳感網絡供電的技術方案，并且不破壞無線傳感網絡靈活機動的優勢，是現有技術中亟待解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種廉價的解決基于ZigBee協議的無線傳感網絡供電的技術方案，并且不破壞無線傳感網絡靈活機動的優勢。