專利名稱:節(jié)點(diǎn)休眠方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域,具體而言,涉及ー種節(jié)點(diǎn)休眠方法及裝置。
背景技術(shù):
目前,IEEE802. 15. 4支持兩種運(yùn)行模式信標(biāo)使能模式和非信標(biāo)使能模式,信標(biāo)使能模式下,網(wǎng)絡(luò)采用超幀定時(shí),超幀的非活躍期,節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行休眠,節(jié)省能量。信標(biāo)使能模式多用于星型拓?fù)?,但星型結(jié)構(gòu)只適用于節(jié)點(diǎn)數(shù)目一般不超過30個(gè)的小網(wǎng),且節(jié)點(diǎn)到協(xié)調(diào)器的距離為一跳。信標(biāo)使能模式用于大網(wǎng),只能使用樹形結(jié)構(gòu)。但是多跳網(wǎng)絡(luò)存在嚴(yán)重的信標(biāo)沖突問題,而在非信標(biāo)使能模式下,節(jié)點(diǎn)不能進(jìn)入休眠狀態(tài),不能有效節(jié)省能量。在現(xiàn)有技術(shù)中的樹形結(jié)構(gòu)中,在802. 15. 4的非信標(biāo)模式下卻很少有研究節(jié)點(diǎn)休眠的機(jī)制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種節(jié)點(diǎn)休眠方法及裝置,以至少解決上述問題。根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面,提供了一種節(jié)點(diǎn)休眠方法,所述節(jié)點(diǎn)位于樹形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中,該方法包括如下步驟所述節(jié)點(diǎn)接收到網(wǎng)關(guān)sink節(jié)點(diǎn)廣播的同步巾貞;所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)該節(jié)點(diǎn)在所述樹形結(jié)構(gòu)中的深度對(duì)該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙進(jìn)行調(diào)度,其中,相同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度相同,不同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度不同;所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)調(diào)度后的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和進(jìn)入休眠狀態(tài)。優(yōu)選地,在所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)調(diào)度后的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前,所述方法還包括所述節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的信息,其中,該信息攜帯有該信息的發(fā)送節(jié)點(diǎn)所使用的信道的標(biāo)識(shí)信息,所述信道包括用于接收數(shù)據(jù)的信道和/或用于發(fā)送數(shù)據(jù)的信道;所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)在所述樹形結(jié)構(gòu)中的深度和所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)所使用的信道確定所述節(jié)點(diǎn)處傳輸數(shù)據(jù)所使用的信道,其中,深度相同的節(jié)點(diǎn)使用的信道不同。優(yōu)選地,深度相同的節(jié)點(diǎn)所使用的信道不同包括深度相同的節(jié)點(diǎn)在接收時(shí)隙使用不同的信道接收數(shù)據(jù),子節(jié)點(diǎn)在發(fā)送時(shí)隙使用其父節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)所使用的信道發(fā)送數(shù)據(jù)。優(yōu)選地,所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)在所述樹形結(jié)構(gòu)中的深度和所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)所使用的信道確定所述節(jié)點(diǎn)處傳輸數(shù)據(jù)所使用的信道包括在所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)為與所述節(jié)點(diǎn)同深度的節(jié)點(diǎn)的情況下,所述節(jié)點(diǎn)記錄所述信息中的用于發(fā)送數(shù)據(jù)的信道為已使用過的信道;在所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)為所述節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)的情況下,所述節(jié)點(diǎn)選擇所述信息中的用于接收數(shù)據(jù)的信道為所述節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)所使用的信道。優(yōu)選地,所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)調(diào)度后的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸包括在所述節(jié)點(diǎn)與同深度的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)沖突之后,所述節(jié)點(diǎn)以第一預(yù)定概率P在當(dāng)前的發(fā)送時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù),以第二預(yù)定概率在當(dāng)前的發(fā)送時(shí)隙之后的發(fā)送時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)。優(yōu)選地,所述節(jié)點(diǎn)與同深度的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)沖突超過預(yù)定次數(shù)之后,所述節(jié)點(diǎn)以第三預(yù)定概率延遲最大交互幀所需要時(shí)間后,開始后退。優(yōu)選地,在所述節(jié)點(diǎn)接收所述sink節(jié)點(diǎn)廣播的同步巾貞之前,所述方法還包括所述sink節(jié)點(diǎn)定期廣播所述同步幀,其中,所述同步幀中攜帯有時(shí)隙調(diào)度方式,所述時(shí)隙調(diào)度方式用于調(diào)整時(shí)隙的大小。優(yōu)選地,所述同步幀中還攜帯有用于調(diào)整占空比的信息。優(yōu)選地,所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)該節(jié)點(diǎn)的在所述樹形結(jié)構(gòu)中的深度對(duì)該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙進(jìn)行調(diào)度包括所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)其自身的深度值循環(huán)左移與深度值對(duì)應(yīng)數(shù)量的時(shí)隙作為該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度。優(yōu)選地,所述節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙包括同步時(shí)隙、發(fā)送時(shí)隙、接收時(shí)隙和休眠時(shí)隙。根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)方面,還提供了一種節(jié)點(diǎn)休眠裝置,所述裝置位于樹形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中,所述裝置包括第一接收模塊,用于接收到網(wǎng)關(guān)sink節(jié)點(diǎn)廣播的同步幀;調(diào)度模塊,用于根據(jù)該節(jié)點(diǎn)在所述樹形結(jié)構(gòu)中的深度對(duì)該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙進(jìn)行調(diào)度,其中,相同深度的 節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度相同,不同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度不同;傳輸模塊,用于根據(jù)調(diào)度后的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和進(jìn)入休眠狀態(tài)。優(yōu)選地,所述節(jié)點(diǎn)還包括第二接收模塊,用于接收來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的信息,其中,該信息攜帯有該信息的發(fā)送節(jié)點(diǎn)所使用的信道標(biāo)識(shí)信息,所述信道包括用于接收數(shù)據(jù)的信道和/或用于發(fā)送數(shù)據(jù)的信道;確定模塊,用于根據(jù)所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)在所述樹形結(jié)構(gòu)中的深度和所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)所使用的信道確定所述節(jié)點(diǎn)處傳輸數(shù)據(jù)所使用的信道,其中,深度相同的節(jié)點(diǎn)使用的信道不同。優(yōu)選地,深度相同的節(jié)點(diǎn)在接收時(shí)隙使用不同的信道接收數(shù)據(jù),子節(jié)點(diǎn)在發(fā)送時(shí)隙使用其父節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)所使用的信道發(fā)送數(shù)據(jù)。優(yōu)選地,所述調(diào)度模塊用于根據(jù)其自身的深度值循環(huán)左移與深度值對(duì)應(yīng)數(shù)量的時(shí)隙作為該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度。通過本發(fā)明,解決了現(xiàn)有技術(shù)中樹形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)無(wú)法進(jìn)入休眠狀態(tài)的問題,進(jìn)而能夠使節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài),有效節(jié)省了能量。
此處所說明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)ー步理解,構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分,本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明,并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)休眠方法的流程圖;圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖;圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)框圖;圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的位于不同深度的節(jié)點(diǎn)的ー個(gè)時(shí)隙劃分示意圖;圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度示意圖;圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)時(shí)隙調(diào)度的優(yōu)選示例的示意圖。
具體實(shí)施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
考慮到現(xiàn)有技術(shù)中在信標(biāo)模式下MAC節(jié)能的研究主要集中在星型網(wǎng)絡(luò),針對(duì)非信標(biāo)模式下的研究?jī)H限于參數(shù)的修改,并沒有涉及到節(jié)點(diǎn)如何進(jìn)入休眠狀態(tài)的研究,在以下實(shí)施例中提供了在樹形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)下,在802. 15. 4的非信標(biāo)模式下的節(jié)點(diǎn)休眠方案,需要說明的是,雖然以下實(shí)施例為了解決802. 15. I的非信標(biāo)模式下的休眠,但是也可以應(yīng)用于其他的存在相似問題的情景中。在本實(shí)施例中提供了一種節(jié)點(diǎn)休眠方法,節(jié)點(diǎn)位于樹形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中,圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)休眠方法的流程圖,如圖I所示,該流程包括如下步驟步驟S102,節(jié)點(diǎn)接收到網(wǎng)關(guān)(sink)節(jié)點(diǎn)廣播的同步巾貞;在該步驟中,sink節(jié)點(diǎn)的通信范圍是可調(diào)節(jié)的,最大可覆蓋到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。步驟S104,節(jié)點(diǎn)根據(jù)本節(jié)點(diǎn)在樹形結(jié)構(gòu)中的深度對(duì)本節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙進(jìn)行調(diào)度,其中,相同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度相同,不同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度不同。
步驟S106,該節(jié)點(diǎn)根據(jù)調(diào)度后的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和進(jìn)入休眠狀態(tài)。通過上述步驟,是不同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙不同,這樣就在時(shí)隙對(duì)不同深度的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收進(jìn)行了調(diào)度,在其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送和/或接收時(shí),如果占用了本節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙,那么本節(jié)點(diǎn)就可以進(jìn)入休眠狀態(tài),從而節(jié)約了能量。對(duì)于相同深度的節(jié)點(diǎn)而言,由于其調(diào)度的時(shí)隙相同,那么相同深度的節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)也可能產(chǎn)生沖突,為了解決沖突的問題,可以采用現(xiàn)有的IEEE 802. 15. 4中的解決沖突的方式來(lái)進(jìn)行解決。在本實(shí)施例中,提供了一種優(yōu)選的實(shí)施方式也可以在一定程度上解決沖突的問題,下面對(duì)該優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本優(yōu)選實(shí)施方式中,在節(jié)點(diǎn)根據(jù)調(diào)度后的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前,該節(jié)點(diǎn)可以接收來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的信息,其中,該信息攜帯有該信息的發(fā)送節(jié)點(diǎn)所使用的信道的標(biāo)識(shí)信息,該信道包括用于接收數(shù)據(jù)的信道和/或用于發(fā)送數(shù)據(jù)的信道;該節(jié)點(diǎn)根據(jù)發(fā)送節(jié)點(diǎn)在樹形結(jié)構(gòu)中的深度和發(fā)送節(jié)點(diǎn)所使用的信道確定節(jié)點(diǎn)處傳輸數(shù)據(jù)所使用的信道,其中,深度相同的節(jié)點(diǎn)使用的信道不同。在該優(yōu)選實(shí)施例方式中,不同深度的節(jié)點(diǎn)所使用的信道不同,這樣就可以在一定程度上避免沖突的問題??紤]到樹形網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),該樹形網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)大部分是從普通節(jié)點(diǎn)流向sink節(jié)點(diǎn),即從子節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)給父節(jié)點(diǎn),在本優(yōu)選實(shí)施例中,可以使深度相同的節(jié)點(diǎn)在接收時(shí)隙使用不同的信道接收數(shù)據(jù),而子節(jié)點(diǎn)在發(fā)送時(shí)隙使用其父節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)所使用的信道發(fā)送數(shù)據(jù)。例如,在發(fā)送節(jié)點(diǎn)為與該節(jié)點(diǎn)同深度的節(jié)點(diǎn)的情況下,該節(jié)點(diǎn)記錄信息中的用于發(fā)送數(shù)據(jù)的信道為已使用過的信道;在發(fā)送節(jié)點(diǎn)為該節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)的情況下,該節(jié)點(diǎn)選擇信息中的用于接收數(shù)據(jù)的信道為節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)所使用的信道。當(dāng)然,即使采用了上述的優(yōu)選實(shí)施方式仍然有可能發(fā)生沖突(當(dāng)然,發(fā)生沖突的概率會(huì)減少很多),在本實(shí)施例中,還提供了一種優(yōu)選的沖突的解決方式,即在該節(jié)點(diǎn)與同深度的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)沖突之后,該節(jié)點(diǎn)以第一預(yù)定概率P在當(dāng)前的發(fā)送時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù),以第二預(yù)定概率在當(dāng)前的發(fā)送時(shí)隙之后的發(fā)送時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)。例如,該節(jié)點(diǎn)可以以50%的概率在當(dāng)前的發(fā)送時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù),而以50%的概率在下一個(gè)發(fā)送時(shí)隙重新發(fā)送數(shù)據(jù)。更優(yōu)地,該節(jié)點(diǎn)可以在與同深度的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)沖突超過預(yù)定次數(shù)之后,以第三預(yù)定概率延遲最大交互幀所需要時(shí)間后,開始后退(即停止發(fā)送數(shù)據(jù),然后再某個(gè)時(shí)刻再開始發(fā)送,該時(shí)刻可以是隨機(jī)的,但不限于此)。因此在一定程度上避免了沖突的發(fā)生。例如,該節(jié)點(diǎn)連續(xù)三次發(fā)送數(shù)據(jù)失敗,則在以后的發(fā)送時(shí)隙的起始點(diǎn)以O(shè). 5的概率延遲最大交互幀所需要的時(shí)間后,才開始后退。在另ー個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中,為了避免時(shí)鐘漂移和/或増加可擴(kuò)展性,sink節(jié)點(diǎn)可以定期廣播同步幀(例如,周期性的廣播),其中,同步幀中攜帯有時(shí)隙調(diào)度方式,時(shí)隙調(diào)度方式用于調(diào)整時(shí)隙的大小。更優(yōu)地,同步幀中還可以攜帯有用于調(diào)整占空比的信息。對(duì)于節(jié)點(diǎn)根據(jù)本節(jié)點(diǎn)的在樹形結(jié)構(gòu)中的深度對(duì)本節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙進(jìn)行調(diào)度的方式可以有很多種,只要能夠達(dá)到相同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度相同不同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度不同目的即可。例如,節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)其自身的深度值循環(huán)左移與深度值對(duì)應(yīng)數(shù)量的時(shí)隙作為該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度。這僅僅是調(diào)度方式的舉例性說明,并不限于此。在本實(shí)施例中還提供了一種節(jié)點(diǎn)休眠裝置,該裝置應(yīng)用于樹形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中,該裝置用于實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例及優(yōu)選的實(shí)施方式,已經(jīng)進(jìn)行過說明的,不再贅述,下面對(duì)該節(jié)點(diǎn)中涉及到模塊進(jìn)行說明。如以下所使用的,術(shù)語(yǔ)“模塊”可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的軟件和/或硬件的組合。盡管以下實(shí)施例所描述的系統(tǒng)和方法較佳地以軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),但是硬件,或者軟件 和硬件的組合的實(shí)現(xiàn)也是可能并被構(gòu)想的。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)休眠裝置的結(jié)構(gòu)框圖,如圖I所示,該裝置包括第一接收模塊22、調(diào)度模塊24和傳輸模塊26,下面對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。第一接收模塊22,用于接收到網(wǎng)關(guān)sink節(jié)點(diǎn)廣播的同步幀;調(diào)度模塊24連接至第一接收模塊22,該模塊用于根據(jù)該節(jié)點(diǎn)的在樹形結(jié)構(gòu)中的深度對(duì)該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙進(jìn)行調(diào)度,其中,相同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度相同,不同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度不同;傳輸模塊26連接至調(diào)度模塊24,該模塊用于根據(jù)調(diào)度后的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和進(jìn)入休眠狀態(tài)。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)休眠裝置的優(yōu)選結(jié)構(gòu)框圖,如圖2所示,該裝置還包括第二接收模塊32和確定模塊34,下面對(duì)該優(yōu)選結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。第二接收模塊32,用于接收來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的信息,其中,該信息攜帯有該信息的發(fā)送節(jié)點(diǎn)所使用的信道,其中,信道包括用于接收數(shù)據(jù)的信道和/或用于發(fā)送數(shù)據(jù)的信道;確定模塊34該模塊連接至第二接收模塊32和傳輸模塊26,用于根據(jù)發(fā)送節(jié)點(diǎn)在樹形結(jié)構(gòu)中的深度和發(fā)送節(jié)點(diǎn)所使用的信道確定節(jié)點(diǎn)處傳輸數(shù)據(jù)所使用的信道,其中,深度相同的節(jié)點(diǎn)使用的信道不同。優(yōu)選地,調(diào)度模塊26用于根據(jù)其自身的深度值循環(huán)左移與深度值對(duì)應(yīng)數(shù)量的時(shí)隙作為該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度。下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明,該優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合了上述實(shí)施例及優(yōu)選實(shí)施方式。在本優(yōu)選實(shí)施例中,以基于IEEE 802. 15. 4的非信標(biāo)模式改進(jìn)的MAC協(xié)議為例進(jìn)行說明,通過時(shí)隙調(diào)度,克服了現(xiàn)有的非信標(biāo)模式下MAC協(xié)議在節(jié)能方面的局限性,使得節(jié)點(diǎn)在非信標(biāo)模式下能進(jìn)入休眠狀態(tài),節(jié)省了能量。更優(yōu)地,采用不同信道和有效后退機(jī)制,可以有效減少?zèng)_突。本優(yōu)選實(shí)施的以無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,簡(jiǎn)稱為WSN)為例進(jìn)行說明。該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用路由協(xié)議為樹型路由(Hierarchy Tree Rout,簡(jiǎn)稱為HTR),即每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有各自的深度。由于在WSN中,數(shù)據(jù)大部分是從普通節(jié)點(diǎn)流向sink節(jié)點(diǎn),即從子節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)給父節(jié)點(diǎn),因此,本實(shí)施例采用將不同深度的節(jié)點(diǎn)訪問信道劃分為不同的時(shí)隙,同一深度的節(jié)點(diǎn)采用統(tǒng)ー時(shí)隙調(diào)度方式。通過合理分配時(shí)隙分,達(dá)到了減少?zèng)_突,節(jié)省能量的目的。在本優(yōu)選實(shí)施例中,sink節(jié)點(diǎn)的通信范圍是可調(diào)節(jié)的,最大可覆蓋到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。并且,sink節(jié)點(diǎn)為個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò),也稱為個(gè)域網(wǎng)(Personal Area Network,簡(jiǎn)稱為PAN)協(xié)調(diào)器。節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙分為同步時(shí)隙、休眠時(shí)隙,接收時(shí)隙和發(fā)送時(shí)隙。同步時(shí)隙,用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)同步,在該時(shí)隙內(nèi),只有sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送同步幀,其他節(jié)點(diǎn)都處于接收狀態(tài);休眠時(shí)隙,用于節(jié)點(diǎn)關(guān)閉收發(fā)機(jī),進(jìn)入休眠狀態(tài);接收時(shí)隙,用于節(jié)點(diǎn)處于接收狀態(tài),并且可以回復(fù)ACK ;發(fā)送時(shí)隙,用于節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀或命令幀,也可以接收相應(yīng)的ACK,并且若無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送,還可以可關(guān)閉收發(fā)機(jī)。在本優(yōu)選實(shí)施例中,由于采用的是時(shí)隙調(diào)度,因此節(jié)點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格同步,作為優(yōu)選地實(shí)施方式,可以采用sink節(jié)點(diǎn)廣播同步巾貞,該同步巾貞包括了時(shí)隙調(diào)度方式。Sink節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送同步幀,不同深度(H)的節(jié)點(diǎn)接收到同步幀后根據(jù)本身節(jié)點(diǎn)的深度值來(lái)調(diào)整時(shí)隙(例如,循環(huán)左移H個(gè)時(shí)隙),并將此調(diào)整方式作為該節(jié)點(diǎn)本身的時(shí)隙調(diào)度。優(yōu)選地,該同步幀還可以根據(jù)sink節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)的應(yīng)用需要來(lái)調(diào)度占空比,在此該sink節(jié)點(diǎn)主 要考慮上行數(shù)據(jù),但并不限于此,例如,如果有命令從sink下發(fā),也可以在同步時(shí)隙中考慮下發(fā)。進(jìn)ー步地,sink節(jié)點(diǎn)可以定期廣播同步幀,從而避免了時(shí)鐘漂移,同時(shí)可以増加可擴(kuò)展性。在本優(yōu)選實(shí)施例中,一個(gè)接收時(shí)隙可以至少能接收2巾貞。以最大巾貞計(jì)算,最大巾貞交互所需的時(shí)間為 ; tmax—backoff+t(XA+taTurnaroundTime+て DATA+taTurnaroundTime+て ACK= 160+8+12+266+12+22 = 480 個(gè)符號(hào),其中,tmaxbackoff 為最大后退時(shí)間,t—?!獮槭瞻l(fā)機(jī)轉(zhuǎn)換時(shí)間,為干凈信道評(píng)價(jià)(Clear Channel Assessment,簡(jiǎn)稱為CCA)時(shí)間,tDATA為最長(zhǎng)數(shù)據(jù)幀發(fā)送時(shí)間,tACK為發(fā)送ACK時(shí)間。如果ー個(gè)接收時(shí)隙接收2個(gè)最大幀長(zhǎng),則ー個(gè)時(shí)隙大小為Tsltrt = 2T = 960個(gè)符號(hào),和 IEEE802. 15. 4 的ー個(gè)基本超幀 TaBaseSuperfranieDuratim 大小一祥。通過上述實(shí)施方式,可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地融合,從而減少冗余。作為ー個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式,sink節(jié)點(diǎn)還可以根據(jù)所收集數(shù)據(jù)的需要,通過定期發(fā)送同步幀來(lái)調(diào)整時(shí)隙大小。優(yōu)選地,在本實(shí)施例中,可以采用多信道,這樣在同深度異父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)互為隱藏終端時(shí),發(fā)生沖突時(shí),例如,圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的位于不同深度的節(jié)點(diǎn)的ー個(gè)時(shí)隙劃分示意圖,如圖4所示,該圖為同深度異父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)發(fā)生沖突的示意圖,節(jié)點(diǎn)3或4發(fā)包給父節(jié)點(diǎn)1,會(huì)干擾到節(jié)點(diǎn)5發(fā)包給父節(jié)點(diǎn)2。節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)5不能監(jiān)測(cè)到對(duì)方的發(fā)送,容易發(fā)生沖突,且包發(fā)生沖突后,重發(fā)也會(huì)沖突,大大浪費(fèi)能量。通過采用多信道(例如,同深度節(jié)點(diǎn)在接收時(shí)隙使用不同的信道接收幀,相應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)在發(fā)送時(shí)隙使用與父節(jié)點(diǎn)相同的信道來(lái)發(fā)送幀),避免了同深度異父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)沖突,并且可以優(yōu)選地利用有效的后退機(jī)制,可以在一定程度上減少同深度同父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)沖突。在下面的另ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,提供了ー種同深度節(jié)點(diǎn)的信道分配算法,需要說明的是,該算法并不限于此,任何可以對(duì)同深度節(jié)點(diǎn)的信道進(jìn)行合理分配的算法均可以。下面對(duì)該算法進(jìn)行說明。
在網(wǎng)絡(luò)(例如,WSN)建立后,sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送同步幀前,sink節(jié)點(diǎn)用可以覆蓋全網(wǎng)的功率廣播信道分配命令幀(ChanAllot)。網(wǎng)絡(luò)中其他的節(jié)點(diǎn)收到ChanAllot后,延遲TDelay,可以隨機(jī)選擇ー個(gè)同深度節(jié)點(diǎn)未使用的信道,作為接收時(shí)隙使用的信道recv_chan,并在sink信道上廣播信道選擇命令巾貞(ChanChosen),其中,ChanChosen包含該節(jié)點(diǎn)的深度值,接收時(shí)隙信道recv_chan,發(fā)送時(shí)隙信道send_chan,未確認(rèn)收到ChanChosen的子節(jié)點(diǎn)數(shù)目(NonAckNum)及相應(yīng)子節(jié)點(diǎn)的地址列表(AddrList),如果send_chan未知,則為_1。為了確保子節(jié)點(diǎn)收到ChanChosen,節(jié)點(diǎn)維護(hù)一張待確認(rèn)表(WaitAckTable),其中,該WaitAckTable包含未確認(rèn)收到ChanChosen的子節(jié)點(diǎn)數(shù)目(NonAckNum)及相應(yīng)子節(jié)點(diǎn)地址列表(AddrList)。如果等待一定的時(shí)間(Twait)(例如,超過設(shè)置的時(shí)間閾值)后,WaitAckTable中的NonAckNum仍不為O,節(jié)點(diǎn)則重新發(fā)送ChanChosen。在節(jié)點(diǎn)收到ChanChosen后,如果源節(jié)點(diǎn)是同深度的節(jié)點(diǎn),則記錄ChanChosen中的send_chan為已使用信道;如果源節(jié)點(diǎn)是其子節(jié)點(diǎn),且ChanChosen中的send_chan與節(jié)點(diǎn)recv_chan 相同,源地址在 WaitAckTable 里,則 WaitAckTable 的 NonAckNum 減 I, AddrList 節(jié)點(diǎn)的send_chan ;若節(jié)點(diǎn)在ChanChosen的AddrList里,且節(jié)點(diǎn)已發(fā)送ChanChosen,則節(jié)點(diǎn)將再次發(fā)送ChanChosen。節(jié)點(diǎn)延遲TDelay廣播ChanChosen是為了防止沖突,在本優(yōu)選實(shí)施例中,提供了一種TDelay的計(jì)算方式,在并不限于此。下面對(duì)該計(jì)算方式進(jìn)行說明。TDelay= Y * h+Rand(0,TC),其中,Y 為深度系數(shù),h 為深度值,Rand(0,TC)返回O TC之間的ー個(gè)隨機(jī)值,其中TC值小于Y,以確保深度值小的節(jié)點(diǎn)先發(fā)送ChanChosen,Rand(O, TC)降低同深度節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)ChanChosen的概率。優(yōu)選地,Twait取值應(yīng)大于等于2 Y ,這樣可以確保父節(jié)點(diǎn)在Twait能收到子節(jié)點(diǎn)的ChanChosen。如圖4所示,節(jié)點(diǎn)3發(fā)包給父節(jié)點(diǎn)I,會(huì)干擾到節(jié)點(diǎn)4發(fā)包給父節(jié)點(diǎn)I。如果節(jié)點(diǎn)3和4互為隱藏終端,節(jié)點(diǎn)3和4不能監(jiān)測(cè)到對(duì)方的發(fā)送,導(dǎo)致沖突,由此可見,同深度同父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)互為隱藏終端時(shí),容易發(fā)生沖突,沖突嚴(yán)重,且包發(fā)生沖突后,在下ー個(gè)發(fā)送時(shí)隙重發(fā)也會(huì)沖突,浪費(fèi)大量能量。在本實(shí)施例中,提供了一種改進(jìn)的IEEE 802. 15. 4的非時(shí)隙CSMA/CA算法。在該算法中,節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)后,若沒收到ACK,以O(shè). 5概率繼續(xù)在當(dāng)前發(fā)送時(shí)隙發(fā)送,以O(shè). 5概率在下一個(gè)發(fā)送時(shí)隙重新發(fā)送數(shù)據(jù)。若節(jié)點(diǎn)連續(xù)三次重發(fā)數(shù)據(jù)失敗,則以后一個(gè)發(fā)送時(shí)隙起始點(diǎn),以O(shè). 5概率延遲最大幀交互所需時(shí)間(例如,480個(gè)符號(hào))后開始后退。該改進(jìn)后的CSMA/CA在很大程度上減少了沖突。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的位于不同深度的節(jié)點(diǎn)的ー個(gè)時(shí)隙劃分示意圖,如圖4所示,深度H+2節(jié)點(diǎn)處于發(fā)送時(shí)隙,深度H+1節(jié)點(diǎn)處于接收時(shí)隙,深度H+3和深度H節(jié)點(diǎn)處于休眠時(shí)隙。當(dāng)深度為H+2的節(jié)點(diǎn)發(fā)包給深度H+1的節(jié)點(diǎn)時(shí),深度H+3節(jié)點(diǎn)不會(huì)收到目的地址不是本身節(jié)點(diǎn)的包,從而減少了串音干擾;同時(shí),也不會(huì)發(fā)包給深度H+2的節(jié)點(diǎn),從而減少了碰撞沖突。同理,深度H的節(jié)點(diǎn)也不會(huì)發(fā)包給深度H+1的節(jié)點(diǎn)。此外,如果節(jié)點(diǎn)沒有子節(jié)點(diǎn),則可以將接收時(shí)隙變?yōu)樾菝邥r(shí)隙。如圖4中深度H+4節(jié)點(diǎn)所示。圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度示意圖,如圖5所示,深度為I的節(jié)點(diǎn)將時(shí)隙調(diào)度方式左移I個(gè)時(shí)隙,得到自己的時(shí)隙調(diào)度。圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)時(shí)隙調(diào)度的優(yōu)選示例的示意圖,如圖6所示,不同深度的節(jié)點(diǎn)接收到sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送的同步幀后,根據(jù)該節(jié)點(diǎn)本身的深度調(diào)整時(shí)隙調(diào)度,即,每個(gè)深度的節(jié)點(diǎn)根據(jù)本身的時(shí)隙來(lái)調(diào)度。在一個(gè)調(diào)度周期內(nèi),深度為H的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙左移H個(gè)時(shí)隙后為休眠,休眠,接收,發(fā)送,深度為H+1的節(jié)點(diǎn)的調(diào)度為休眠,接收,發(fā)送,休眠,深度為H+3的節(jié)點(diǎn)的調(diào)度為發(fā)送,休眠,休眠,接收。當(dāng)深度為H+2節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí),深度H+1節(jié)點(diǎn)正好處于接收狀態(tài),而深度H+3節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài),接收不必要的由深度為H+2節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù),從而在一定程度上避免了串?dāng)_。通過上述實(shí)施例及優(yōu)選實(shí)施例,達(dá)到了 IEEE 802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)非信標(biāo)使能模式下讓節(jié)點(diǎn)休眠的目的,并且節(jié)省了能量。同時(shí),對(duì)于時(shí)隙調(diào)度存在的沖突問題,通過采用多信道和有效的后退機(jī)制,從而避免了同深度異父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)沖突。在另外ー個(gè)實(shí)施例中,還提供了ー種軟件,該軟件用于執(zhí)行上述實(shí)施例及優(yōu)選實(shí)施例中描述的技術(shù)方案。 在另外ー個(gè)實(shí)施例中,還提供了ー種存儲(chǔ)介質(zhì),該存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有上述軟件,該存儲(chǔ)介質(zhì)包括但不限于光盤、軟盤、硬盤、可擦寫存儲(chǔ)器等。顯然,本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白,上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn),它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上,或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上,可選地,它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn),從而可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行,或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊,或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣,本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種節(jié)點(diǎn)休眠方法,所述節(jié)點(diǎn)位于樹形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中,其特征在于包括如下步驟 所述節(jié)點(diǎn)接收到網(wǎng)關(guān)sink節(jié)點(diǎn)廣播的同步巾貞; 所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)該節(jié)點(diǎn)在所述樹形結(jié)構(gòu)中的深度對(duì)該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙進(jìn)行調(diào)度,其中,相同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度相同,不同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度不同; 所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)調(diào)度后的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和進(jìn)入休眠狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其特征在于,在所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)調(diào)度后的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前,所述方法還包括 所述節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的信息,其中,該信息攜帶有該信息的發(fā)送節(jié)點(diǎn)所使用的信道的標(biāo)識(shí)信息,所述信道包括用于接收數(shù)據(jù)的信道和/或用于發(fā)送數(shù)據(jù)的信道; 所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)在所述樹形結(jié)構(gòu)中的深度和所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)所使用的信道確定所述節(jié)點(diǎn)處傳輸數(shù)據(jù)所使用的信道,其中,深度相同的節(jié)點(diǎn)使用的信道不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,深度相同的節(jié)點(diǎn)所使用的信道不同包括 深度相同的節(jié)點(diǎn)在接收時(shí)隙使用不同的信道接收數(shù)據(jù),子節(jié)點(diǎn)在發(fā)送時(shí)隙使用其父節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)所使用的信道發(fā)送數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)在所述樹形結(jié)構(gòu)中的深度和所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)所使用的信道確定所述節(jié)點(diǎn)處傳輸數(shù)據(jù)所使用的信道包括 在所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)為與所述節(jié)點(diǎn)同深度的節(jié)點(diǎn)的情況下,所述節(jié)點(diǎn)記錄所述信息中的用于發(fā)送數(shù)據(jù)的信道為已使用過的信道; 在所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)為所述節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)的情況下,所述節(jié)點(diǎn)選擇所述信息中的用于接收數(shù)據(jù)的信道為所述節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)所使用的信道。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)調(diào)度后的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸包括 在所述節(jié)點(diǎn)與同深度的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)沖突之后,所述節(jié)點(diǎn)以第一預(yù)定概率P在當(dāng)前的發(fā)送時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù),以第二預(yù)定概率在當(dāng)前的發(fā)送時(shí)隙之后的發(fā)送時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,所述節(jié)點(diǎn)與同深度的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)沖突超過預(yù)定次數(shù)之后,所述節(jié)點(diǎn)以第三預(yù)定概率延遲最大交互幀所需要時(shí)間后,開始后退。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其特征在于,在所述節(jié)點(diǎn)接收所述sink節(jié)點(diǎn)廣播的同步中貞之前,所述方法還包括 所述sink節(jié)點(diǎn)定期廣播所述同步幀,其中,所述同步幀中攜帶有時(shí)隙調(diào)度方式,所述時(shí)隙調(diào)度方式用于調(diào)整時(shí)隙的大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或7所述的方法,其特征在于,所述同步幀中還攜帶有用于調(diào)整占空比的信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或7所述的方法,其特征在于,所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)該節(jié)點(diǎn)的在所述樹形結(jié)構(gòu)中的深度對(duì)該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙進(jìn)行調(diào)度包括 所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)其自身的深度值循環(huán)左移與深度值對(duì)應(yīng)數(shù)量的時(shí)隙作為該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙包括同步時(shí)隙、發(fā)送時(shí)隙、接收時(shí)隙和休眠時(shí)隙。
11.一種節(jié)點(diǎn)休眠裝置,應(yīng)用于樹形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中,其特征在于所述節(jié)點(diǎn)包括 第一接收模塊,用于接收到網(wǎng)關(guān)sink節(jié)點(diǎn)廣播的同步幀; 調(diào)度模塊,用于根據(jù)該節(jié)點(diǎn)在所述樹形結(jié)構(gòu)中的深度對(duì)該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙進(jìn)行調(diào)度,其中,相同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度相同,不同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度不同; 傳輸模塊,用于根據(jù)調(diào)度后的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和進(jìn)入休眠狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置,其特征在于,還包括 第二接收模塊,用于接收來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的信息,其中,該信息攜帶有該信息的發(fā)送節(jié)點(diǎn)所使用的信道標(biāo)識(shí)信息,所述信道包括用于接收數(shù)據(jù)的信道和/或用于發(fā)送數(shù)據(jù)的信道;確定模塊,用于根據(jù)所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)在所述樹形結(jié)構(gòu)中的深度和所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)所使用的信道確定所述節(jié)點(diǎn)處傳輸數(shù)據(jù)所使用的信道,其中,深度相同的節(jié)點(diǎn)使用的信道不同。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置,其特征在于,深度相同的節(jié)點(diǎn)在接收時(shí)隙使用不同的信道接收數(shù)據(jù),子節(jié)點(diǎn)在發(fā)送時(shí)隙使用其父節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)所使用的信道發(fā)送數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置,其特征在于,所述調(diào)度模塊用于根據(jù)其自身的深度值循環(huán)左移與深度值對(duì)應(yīng)數(shù)量的時(shí)隙作為該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度。
全文摘要
通過本發(fā)明提供了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)休眠方法及裝置,節(jié)點(diǎn)位于樹形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中,該方法包括如下步驟節(jié)點(diǎn)接收到sink節(jié)點(diǎn)廣播的同步幀;節(jié)點(diǎn)根據(jù)該節(jié)點(diǎn)在樹形結(jié)構(gòu)中的深度對(duì)該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙進(jìn)行調(diào)度,其中,相同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度相同,不同深度的節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙調(diào)度不同;節(jié)點(diǎn)根據(jù)調(diào)度后的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和進(jìn)入休眠狀態(tài)。通過本發(fā)明有效節(jié)省了能量。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102833285SQ20111016095
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者莊奕群, 冷甦鵬, 楊光, 許玲, 毛玉明 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司