[發(fā)明專利]一種基于非實時應答機制的無線傳感網絡數(shù)據(jù)傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410423121.7
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN104243110B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 羅孝兵;華濤;凌琪;藍彥;劉果;李桂平;景波云;呂敏;鄧檢華;熊光亞;叢山樺;李冰;姜曉;程銳;陳俊生
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院;南京南瑞集團公司
• 主分類號: H04L1/18
• 分類號: H04L1/18;H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林,許婉靜

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于非實時應答機制的無線傳感網絡數(shù)據(jù)傳輸方法，屬于無線傳感網絡技術領域。

背景技術

目前，無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，以下簡稱WSN）技術應用越來越廣泛， 無線傳感器網絡是由大量低成本的傳感器節(jié)點組成的自組織網絡。節(jié)點具備無線通信能力，不僅負責環(huán)境信息的采集、處理，還要收、發(fā)自身和網絡的數(shù)據(jù)。由于此類無線傳感器網絡常安裝于野外，各節(jié)點只能采用電池供電，電池不便更換，基本要求各節(jié)點正常工作1年以上，因此最大限度的降低節(jié)點能耗是系統(tǒng)必須要解決的關鍵問題之一。

隨著應用的推廣和研究的投入，已經有各種降低節(jié)點功耗的技術方法及產品，這些技術及產品主要涉及到WSN網絡的射頻模塊 MAC（介質接入控制）協(xié)議和路由協(xié)議、硬體功耗、軟體優(yōu)化等方面內容。然而，大部分對WSN功耗要求較高的場合實際也是數(shù)據(jù)發(fā)送量較少和發(fā)送頻率較低的場合，通常是在分鐘級別的發(fā)送頻率，每次單個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)量僅在幾個到幾十個字節(jié)范圍內。針對此類應用場合，目前比較先進的基于同步休眠的MESH網絡，其已沒有終端節(jié)點、路由節(jié)點、協(xié)調器之分別，各節(jié)點均具有路由功能，可以實現(xiàn)所有節(jié)點之間任意組網，是一個徹底的自組網技術。其節(jié)點內部均有RTC，可以實現(xiàn)全網同步休眠，并按設定時間間隔同步喚醒，并通過其狀態(tài)引腳同步喚醒無線傳感器中的數(shù)據(jù)采集MCU，響應遠程控制或進行數(shù)據(jù)采集和傳輸通信，最大限度地降低無線傳感器節(jié)點的功耗,實現(xiàn)網絡節(jié)點能在長期不更換電池情況下工作。由于所有的節(jié)點只同時在規(guī)定的時間范圍內通訊，其它時間節(jié)點進入深度睡眠，從而能夠保持最小的功耗，并且能夠長時間的穩(wěn)定工作；同時，其每個節(jié)點都具有路由功能，無需任何中繼就可以組成網狀網絡，提高了系統(tǒng)的網絡健壯性，特別適用于各類野外WSN系統(tǒng)的應用。然而，因每個節(jié)點需要為其余節(jié)點提供路由服務，因此其路由開銷是最耗能的部分，這雖然在相應的MESH網絡里從 MAC（介質接入控制）協(xié)議和路由協(xié)議里進行了優(yōu)化設計，但是，其并未規(guī)范應用層中相關通信協(xié)議，而不同的應用層通信協(xié)議對通信數(shù)據(jù)流量具有明確的影響，影響節(jié)點能耗量。

目前已有的降低通信數(shù)據(jù)量方法較多，具有代表性的包括基于非應答機制的數(shù)據(jù)幀重傳法和無線傳感器網絡中的邀請重傳法。基于非應答機制的數(shù)據(jù)幀重傳法主要應用于大數(shù)據(jù)量的網絡傳輸，操作較復雜，各類組合幀字節(jié)較多，相對小數(shù)據(jù)量的無線傳感器網絡而言并不能有效降低數(shù)據(jù)流量。無線傳感器網絡中的邀請重傳法，其僅在一個通信周期內有效，不能跨周期操作，因而對于短時隙通信周期系統(tǒng)不太適用。其他如數(shù)據(jù)壓縮法、數(shù)據(jù)聚合法等均主要用于大數(shù)量傳輸網絡，在這種小數(shù)據(jù)量的無線傳感器網絡中沒有明顯效果。

中國發(fā)明專利（申請?zhí)枮?00510098469.4，公開日為2006年7月12日）公開了一種基于非應答機制的數(shù)據(jù)幀重傳方法和系統(tǒng)，其方法和系統(tǒng)核心均為：無線接入終端確定出現(xiàn)基于非應答機制的被誤幀，無線接入終端將該被誤幀所在載波鏈路中已正確接收的數(shù)據(jù)幀的標識信息傳輸至網絡側，網絡側根據(jù)其接收的標識信息確定需要進行數(shù)據(jù)重傳的數(shù)據(jù)幀，并進行數(shù)據(jù)重傳。該發(fā)明大大簡化了無線接入終端檢測被誤幀的處理過程，簡化了無線接入終端與網絡側傳輸?shù)南热荩筃AK控制消息的長度減小，從而實現(xiàn)了提高無線繼而終端對被誤幀的響應速度、提高數(shù)據(jù)幀重傳效率、提高多載波DO系統(tǒng)中有效數(shù)據(jù)傳輸效率的目的。但是，其需要將上層分組數(shù)據(jù)進行打包，并為每個RLP包分配連續(xù)的SAR_Seq序號，然后，將具有連續(xù)SAR_Seq序號的RLP包根據(jù)調度算法分配到不同的載波鏈路上發(fā)送，每個載波鏈路對其上傳輸?shù)腞LP包分配連續(xù)的ARQ_Seq序號；無線接入終端根據(jù)各RLP包的ARQ_Seq序號的連續(xù)性來檢測該載波鏈路上是否有誤幀產生，而RLP包的SAR_Seq序號則用于將多個載波鏈路上接收到的RLP包重新排序，以便提交到上層處理；如果無線接入終端檢測到某個載波鏈路上ARQ_Seq序號不連續(xù)，則說明該載波鏈路上有誤幀產生，無線接入終端需要通過NAK控制消息請求網絡側重新發(fā)送被誤幀的RLP包。該發(fā)明是針對大數(shù)據(jù)流而設計的；在無線傳感器網絡里，大部分對WSN功耗要求較高的場合實際也是數(shù)據(jù)發(fā)送量較少和發(fā)送頻率較低的場合，通常是在分鐘級別的發(fā)送頻率，每次單個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)量僅在幾個到幾十個字節(jié)范圍內，如果采用此技術，經過打包、增加幀序號等相關操作過程，反而增加了需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，因此在WSN環(huán)境下不適用。