[發明專利]WSN終端節點及其基于ZigBee的低功耗偵聽方法

有效

• 申請號: 201310178312.7
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103313277A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 趙國安;李偉;薛琳強;郁斌
• 申請（專利權）人: 南京芯傳匯電子科技有限公司;趙國安
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00;H04W52/02
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 解政文

技術領域

本發明涉及一種無線傳感器網絡（Wireless?sensor?network，WSN）技術，尤其涉及一種WSN終端節點及其基于ZigBee的低功耗偵聽方法。

背景技術

低功耗向來是無線傳感器網絡的一個重要特性。由于一般情況下無線傳感器網絡的終端節點采用電池供電，為保證工作時間，往往需要采用關閉無線數據收發這個終端節點耗能的模塊來降低運行功耗。

為了解決無線傳感器網絡中的終端節點的能耗問題，世界范圍內已投入大量精力進行研究（包括MAC協議和路由協議等改進）。同時，隨著芯片技術的發展，芯片的功耗也在不斷的降低。以CC2530為例，其提供了休眠-喚醒模式，節點在休眠時的功耗為0.9uA，而在收發數據時的平均功耗為30mA，因此，在射頻關閉狀態下其功耗能夠得以大大節約。

可見，對于無線傳感器網絡中的終端節點的功耗控制主要就集中于對射頻的合理開關上。通常采用的方式是喚醒后，根據路由信息發送或者直接廣播發送節點信息。但是由于終端節點的可移動性，導致在根據路由信息發送上一次發送的地址可能由于移動變換而導致發送不成功。終端節點喚醒時向誰發送成為了這種工作模式的瓶頸；單純廣播發送往往容易造成通信的不可靠；而如果每次喚醒后，為了保證通信的可靠性仍需要建立連接，則建立連接的成本要遠遠高于發送采集信息的成本，發送一次數據可能需要終端節點間多次發送才能完成連接的建立，從而會消耗終端節點更多的能量。同時，在建立連接中使用廣播方式很可能引起信道占用沖突。此外，這種方式中，通常上層設備只能被動接收終端節點發送的發送自身狀態數據或報警數據，上層設備無法將環境等危險情況主動報警給終端節點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種WSN終端節點及其基于ZigBee的低功耗偵聽方法，以實現降低WSN終端節點的功耗的同時保證其雙向可靠通信。

為達到上述目的，本發明一方面提供了一種基于脈沖偵聽的ZigBee低功耗偵聽方法，包括以下步驟：

在從休眠周期轉入定時喚醒周期后，終端節點進行空頻檢測；

若檢測到與自身匹配的喚醒器，則進行相應的數據傳輸處理，否則關閉自身的射頻模塊而轉入休眠周期；其中，所述若檢測到與自身匹配的喚醒器，則進行相應的數據傳輸處理，具體為：

若檢測到與自身匹配的喚醒器，則進一步檢測是否有上層設備通過所述喚醒器下發的主動報警；如果有主動報警，則進行狀態存儲并報警，然后根據本地規則判斷是否需要上傳本地報警；如果沒有主動報警，則直接根據本地規則判斷是否需要上傳本地報警；

若需要上傳本地報警則返回所述本地報警；若不需要，則根據規則周期性返回自身數據；

將所述本地報警或所述自身數據通過所述射頻模塊通過發送至所述喚醒器，然后關閉自身的射頻模塊而轉入休眠周期，由所述喚醒器將其轉發給所述上層設備。

本發明的基于脈沖偵聽的ZigBee低功耗偵聽方法，當將所述本地報警或所述自身數據通過所述射頻模塊通過發送至所述喚醒器不成功時，將其保留狀態以待下次發送。

本發明的基于脈沖偵聽的ZigBee低功耗偵聽方法，所述空頻檢測的用時不超過所述終端節點的休眠周期的1/500。

再一方面，本發明還提供了一種WSN終端節點，其執行上述的基于脈沖偵聽的ZigBee低功耗偵聽方法。

本發明的WSN終端節點，其中，當將所述本地報警或所述自身數據通過所述射頻模塊通過發送至所述喚醒器不成功時，將其保留狀態以待下次發送。

本發明的WSN終端節點，其中，所述空頻檢測的用時不超過所述終端節點的休眠周期的1/500。

利用本發明的WSN終端節點的低功耗偵聽方法，當終端節點周圍有可靠接收節點（即喚醒器）時，這種偵聽方法僅需完成一次收發數據就能完成數據傳送，而現有技術連接的建立方式需要在單次傳輸數據前，通過多次多步的收發進行鏈接建立，因此，本發明的WSN終端節點的低功耗偵聽方法可以節省二到多倍的通信時間；當終端節點周圍無可靠接收節點時，僅需偵聽很短一段時間，即可判斷通訊正常是否正常，并在通訊不正常時立即進入睡眠狀態，而不必像現有技術那樣需要等待超時，因此，大大降低了WSN終端節點的能耗。此外，本發明的WSN終端節點中，上層設備到終端節點以及終端節點到上層設備均可實現按需報警，從而實現了雙向報警通信。

附圖說明

圖1為本發明的WSN終端節點的低功耗偵聽方法流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細描述：