[發明專利]一種超低功耗無線數據傳輸網絡設計方法

有效

• 申請號: 201610099496.1
• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN105792305B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 焦杰;劉志
• 申請（專利權）人: 長春思拓電子科技有限責任公司;焦杰
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W52/02;G08C17/02
• 代理公司: 北京華識知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 趙永強

本發明公開了了一種超低功耗無線數據傳輸網絡設計方法，該方法包括設計數據傳輸網絡，建立低功耗的通迅，設計路由通信，節點注冊，網絡故障自動維護這幾步，設計的網格型網絡，具有各節點自適應自動智能協商組網能力，網絡可以自動計算最優路由，并且可以自動繞過個別節點故障節點。而且整個系統中，所有節點都工作在這種間歇供電的低功耗模式，集中器即可以低功耗，也可以用正常功耗模式。整個網絡支持集中器到節點的雙向通信，節點可以把抄表數據報送到集中器，集中器也可以把控制信息下發到指定節點，從而使工作效率更高。

技術領域

本發明屬于電子信息技術領域，具體涉及一種超低功耗無線數據傳輸網絡設計方法。

背景技術

在水力、電力、能源、廣播電視等行業的機房中，有一些需要定期抄表的監測數據，這類信息的特點是單次抄表數據數量小，并且對抄表的頻率和實時性要求都不高，但是它們位置卻很分散。例如溫濕度監測指標，對于一個大型機房來說，不同位置的溫濕度情況是不同的?？照{附近的溫度較低，而遠離空調處的溫度可能會高一些，所以需要在不同位置安裝多個監測傳感器。對于這類信息，采用無線傳輸的通信方式具有安裝維護方便的優勢。

對于無線通信來說，如果采集點附近有電源，可以方便直接利用。然而有些應用場合不方便有線供電，例如無人機房的水浸傳感器，如果真的發生了水浸，那么用有線供電的方式甚至可能會引起危險，因此在類似的應用中采取電池供電更為合適。如果能最大程度的降低整機的電源消耗，就可以減少電池更換。若采用小型光電池與微型蓄電池相結合，可實現免維護的目標。對于那些處于陰暗角落的水浸傳感器，可以用容量稍大點的一次性鋰電池，達到連續運行十幾年而無需更換的壽命。

為了省電的目標，需要適當降低無線發射功率，這就會減少數據傳輸的距離。另外，這些傳感器常常會同時多個放在附近一起應用，而不是孤零零單用。因此，如果可以進行級聯，讓每一個傳感器都具有數據接力轉發的能力，那么就可以彌補小功率無線通信距離較短的不足。采取這種手拉手的通信方式，組成了一個網格形的數據傳輸網，可以顯著地擴展通信距離。

發明內容

本發明的目的是提供一種超低功耗無線數據傳輸網絡設計方法，利用這種方法可以研制出一種成本低，功耗小的無線數據傳輸網系統。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種超低功耗無線數據傳輸網絡設計方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，設計數據傳輸網絡，該網絡由集中器和節點兩種設備組成，集中器下發指令遙控和匯總抄表數據，每個節點均受到集中器的控制，也可以上報抄表數據，并且，每個節點均是無線通信的中繼器，可以把無線數據級聯接力轉發到下一級，這樣，位于網絡最末端節點的數據可以利用其它節點逐級中繼上傳，最終送達集中器；

這種設計重點在于具有雙向數據傳輸能力的前提下，盡可能降低每個節點的功耗，每個節點都采取間歇供電工作模式，也就是采用休眠與接收兩種狀態交替工作的方法，讓節點在絕大多數時間里保持休眠，這時整機電流只有十幾微安；定時喚醒進入短暫的接收狀態，此時瞬間耗電有幾個毫安，偶爾還會進入數據發射狀態，此時耗電幾十毫安，因為數據量很小，發射時間會很短暫，發射機會又很少，盡管發射期間的電流稍大一些，但它也不是主要耗電部分，整個系統中，所有節點都工作在這種間歇供電的低功耗模式，集中器即可以低功耗，也可以用正常功耗模式，整個網絡支持集中器到節點的雙向通信，節點可以把抄表數據報送到集中器，集中器也可以把控制信息下發到指定節點。

步驟2，建立低功耗的通迅，采用FSK調制方式，通信的波特率采用25Kbps，最大數據有效負載不少于180字節，為保證在任意7毫秒之內均可以收到可識別的數據，將數據包按楨做分割，每楨均加上同步識別碼，并且保證每楨的傳輸時間均小于7毫秒；

步驟3，設計路由通信過程，路由通信協議的數據包格式如下：