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      用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和喚醒方法

      文檔序號(hào):7942656閱讀:203來源:國(guó)知局
      專利名稱:用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和喚醒方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和喚醒方法,且更具體地, 涉及一種以下喚醒設(shè)備和喚醒方法,其可以通過使傳感器節(jié)點(diǎn)的不必要功耗最小化,來 延長(zhǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)的電池壽命并且使由整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)消耗的功率量最小化。本發(fā)明源自于由信息和通信部(MIC)以及信息技術(shù)(IT)推進(jìn)學(xué)院(IITA)的信息 技術(shù)研究和開發(fā)(R&D)計(jì)劃支持的研究項(xiàng)目[2005-S-106-03,Technology Development of Sensor Tag and Sensor Node for RFID/USN]。
      背景技術(shù)
      ZigBee(紫蜂)或無處不在(ubiquitous)傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要特征之一在于它提供 和控制低功率系統(tǒng)。SgBee或無處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)基于IEEE 802.15.4-2006標(biāo)準(zhǔn)來使用 868.3MHz、915MHz、禾Π 2.45GHz的頻帶??梢愿鶕?jù)所使用的頻帶來對(duì)可用信道、數(shù)據(jù) 的傳送速度、和傳送方法進(jìn)行分類。在包括家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各種應(yīng)用領(lǐng)域中使用ZigBee或無處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)。例如,可以根據(jù)商用傳感器的類型以及森林火災(zāi)方面的火災(zāi)感測(cè)、工廠設(shè)施的 控制和管理、家庭網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)施觀測(cè)、以及醫(yī)院中的病人管理的領(lǐng)域,來廣泛 地對(duì)ZigBee或無處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類。傳統(tǒng)地,為了減少在各種無處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用的傳感器節(jié)點(diǎn)的功耗,已 經(jīng)進(jìn)行了通過使用軟件來控制調(diào)度管理、通信、數(shù)據(jù)傳送等的低功率系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方面的 研究和開發(fā)。這種低功率系統(tǒng)主要具有用于減少整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的功耗的功能,而不是用于 減少或控制每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的功耗的功能,并因而,當(dāng)控制和管理單獨(dú)傳感器節(jié)點(diǎn)和低 功率系統(tǒng)時(shí),產(chǎn)生困難。

      發(fā)明內(nèi)容
      技術(shù)問題在這里,使用一種用于控制單獨(dú)傳感器節(jié)點(diǎn)的方法,來使得無處不在傳感器網(wǎng) 絡(luò)中的功耗最小化。例如,已經(jīng)針對(duì)可以減少在傳感器節(jié)點(diǎn)中使用的功率源單元的功耗 的功率源單元的開發(fā)、以及具有無線通信功能的無線通信新結(jié)構(gòu)的提供進(jìn)行了研究。為了開發(fā)功率源單元,已經(jīng)進(jìn)行了涉及用于收集能量的太陽能電池的研究。同 樣,已經(jīng)提出了用于通過簡(jiǎn)化傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)并使得在睡眠狀態(tài)中的時(shí)候能夠僅當(dāng)必 要時(shí)才進(jìn)行喚醒來減少功耗的方法。技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種用于通過有效地使用低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的電池功率源來增加 該傳感器節(jié)點(diǎn)的能量效率的喚醒設(shè)備和喚醒方法。本發(fā)明還提供了一種用于當(dāng)先前向特定傳感器節(jié)點(diǎn)提供的喚醒地址與在從服務(wù)器接收的喚醒信號(hào)中包括的喚醒地址相同時(shí)、喚醒處于睡眠狀態(tài)中的該傳感器節(jié)點(diǎn)的方法。有益效果根據(jù)本發(fā)明,喚醒設(shè)備和喚醒方法可以使得無處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感器節(jié)點(diǎn) 的功耗最小化。所述喚醒設(shè)備和喚醒方法作為無線信號(hào)來傳送特定喚醒結(jié)構(gòu)的喚醒地址 信號(hào),使得可以通過識(shí)別和驗(yàn)證喚醒地址信號(hào)而利用外部中斷信號(hào)來驅(qū)動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)和 傳感器網(wǎng)絡(luò)。相應(yīng)地,通過使不必要的功耗和噪聲最小化,可以有效地使用傳感器節(jié)點(diǎn) 的電池,并且可以使傳感器網(wǎng)絡(luò)的功耗最小化。


      通過參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的示范實(shí)施例,本發(fā)明的上面以及其他特征和 優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯,其中圖1是圖示了應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備和傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒方法 的ZigBee或無處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的視圖;圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于傳感器網(wǎng)絡(luò)中的低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的傳 感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備的結(jié)構(gòu)的視圖;圖3是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于生成和提供用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚 醒設(shè)備的喚醒信號(hào)的喚醒幀的視圖;圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于對(duì)單獨(dú)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行初始化的處理的流程圖;圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于在傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備中提供喚醒地址的處理 的流程圖;圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于在服務(wù)器中通過匯聚(sink)節(jié)點(diǎn)來向特定傳感器 節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備傳送喚醒地址的信息的處理的流程圖;圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于通過匯聚節(jié)點(diǎn)或傳感器節(jié)點(diǎn)來向傳感器節(jié)點(diǎn)喚 醒設(shè)備傳送特定喚醒地址的傳送模式的視圖;以及圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于通過傳送傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備的喚醒地址來操 作傳感器節(jié)點(diǎn)和傳送喚醒信號(hào)的處理的流程圖。
      具體實(shí)施例方式最佳模式根據(jù)本發(fā)明的一方面,提供了一種用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備,包括 喚醒信號(hào)檢測(cè)器,用于接收和檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒信號(hào);喚醒射頻(RF)電路單元,用 于對(duì)該喚醒信號(hào)進(jìn)行濾波和放大;以及喚醒基帶變換器,用于從該喚醒信號(hào)中檢測(cè)喚醒 地址,并對(duì)該喚醒地址與從用以管理該傳感器節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器提供的喚醒地址進(jìn)行比較和 驗(yàn)證,并且如果當(dāng)驗(yàn)證該喚醒地址時(shí)、沒有檢測(cè)到誤差,則輸出用于傳送傳感器節(jié)點(diǎn)的 感測(cè)事件的中斷信號(hào),或者輸出其中要感測(cè)該中斷信號(hào)的區(qū)域中的另一傳感器節(jié)點(diǎn)的喚 醒地址。根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒方法,該方法包括接收和檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒信號(hào);對(duì)所接收和檢測(cè)的喚醒信號(hào)進(jìn)行濾波和放 大;通過從所濾波和放大的喚醒信號(hào)中檢測(cè)喚醒地址,來對(duì)地址與從用以管理該傳感器 節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器提供的喚醒地址進(jìn)行比較和驗(yàn)證;以及如果在該地址的檢測(cè)操作中沒有檢 測(cè)到誤差,則輸出用于傳送傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件的中斷信號(hào),或者輸出其中要感測(cè)該 中斷信號(hào)的區(qū)域中的另一傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒操作信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種低功率傳感器節(jié)點(diǎn),包括喚醒設(shè)備單 元,用于檢測(cè)輸入信號(hào)的喚醒地址,并且對(duì)所檢測(cè)的喚醒地址與從服務(wù)器提供的喚醒地 址進(jìn)行比較和驗(yàn)證,并且如果當(dāng)驗(yàn)證該地址時(shí)、沒有生成誤差,則輸出用于傳送感測(cè)事 件的中斷信號(hào),或者輸出喚醒操作信號(hào);功率源設(shè)備管理單元,用于接收該中斷信號(hào)或 該喚醒操作信號(hào),并且供應(yīng)功率;以及主RF設(shè)備單元,用于在供應(yīng)功率之后,傳送該感 測(cè)事件并且輸出該喚醒操作信號(hào)。發(fā)明模式現(xiàn)在,將參考附圖來詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例。本發(fā)明涉及一種用于在長(zhǎng)時(shí)間中進(jìn)行操作而無需更換電池的超低功率傳感器節(jié) 點(diǎn),這是形成用于實(shí)現(xiàn)無處不在社會(huì)的基礎(chǔ)的無處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)(USN)中的實(shí)質(zhì)問題。由本發(fā)明提出的喚醒技術(shù)是用于僅當(dāng)需要傳感器節(jié)點(diǎn)中的傳送/接收裝置時(shí)、 才通過使用無線信號(hào)來喚醒該裝置的喚醒技術(shù),并且它涉及一種可以實(shí)現(xiàn)超低功率無線 傳送/接收電路的喚醒方法和喚醒系統(tǒng)操作技術(shù)。圖1是圖示了應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備和傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒方法 的ZigBee或無處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的視圖。ZigBee或無處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)102,處于睡眠狀態(tài)或操 作狀態(tài)中;以及匯聚節(jié)點(diǎn)101,用于傳送喚醒地址,以便將特定的傳感器節(jié)點(diǎn)102從睡眠 狀態(tài)中喚醒,并且在操作狀態(tài)中向/從傳感器節(jié)點(diǎn)102傳送/接收數(shù)據(jù)。通過匯聚節(jié)點(diǎn)101來向用戶的服務(wù)器106傳送從傳感器節(jié)點(diǎn)102接收的數(shù)據(jù),并 且服務(wù)器106對(duì)用于傳感器節(jié)點(diǎn)102的感測(cè)信息進(jìn)行歸類,并且控制傳感器節(jié)點(diǎn)102。無處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)包括匯聚節(jié)點(diǎn)101以及傳感器節(jié)點(diǎn)102、寬帶融合網(wǎng)絡(luò) (BcN)環(huán)境104、和服務(wù)器。BcN向服務(wù)器106傳送在傳感器節(jié)點(diǎn)102中收集的信息,或者從服務(wù)器106向傳 感器節(jié)點(diǎn)102傳送用于喚醒傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒地址信號(hào)。圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于傳感器網(wǎng)絡(luò)中的低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的傳 感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備的結(jié)構(gòu)的視圖。傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備200包括喚醒信號(hào)檢測(cè)器201,用于從服務(wù)器106檢測(cè)通 過匯聚節(jié)點(diǎn)101而傳送的喚醒信號(hào);喚醒射頻(RF)電路202,用于通過對(duì)所檢測(cè)的喚醒 信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、和比較來檢測(cè)線性信號(hào);以及喚醒基帶變換器203,用于識(shí)別所 接收的喚醒幀中的喚醒信號(hào)和地址。具有包括了喚醒數(shù)字電路單元的結(jié)構(gòu)的喚醒基帶變換器203包括用于生成中斷 信號(hào)的電路,所述中斷信號(hào)用于提取和偵測(cè)喚醒幀、提取和偵測(cè)喚醒地址、喚醒傳感器 節(jié)點(diǎn),并且喚醒基帶變換器203還包括獨(dú)立的中央處理單元(CPU)接口。
      接收到傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒操作信號(hào)的微控制器211通過功率源管理設(shè)備212來對(duì) 數(shù)字收發(fā)器213、傳感器接口 214、主RF塊220進(jìn)行加電,并且管理傳感器節(jié)點(diǎn)的操作。微控制器211在傳感器節(jié)點(diǎn)的操作期間管理通過傳感器接口 214而收集的各條感 測(cè)信息。功率源管理設(shè)備212對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加電,使得通過主RF塊220而向/從服 務(wù)器106傳送/接收在傳感器節(jié)點(diǎn)102中收集的信息。同樣,傳感器節(jié)點(diǎn)102互相傳送/接收通過主RF塊220而收集的信息。圖3是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于生成和提供用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚 醒設(shè)備的喚醒信號(hào)的喚醒幀的視圖。服務(wù)器106可以根據(jù)用戶的應(yīng)用來預(yù)先存儲(chǔ)相關(guān)傳感器節(jié)點(diǎn)的地址信息,并且 可以根據(jù)所存儲(chǔ)的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)目來分配喚醒地址信息。喚醒幀包括前同步碼字段300、開始分組字段310、數(shù)據(jù)(模式、喚醒地址)字 段320、和奇偶字段350。前同步碼字段300用于執(zhí)行喚醒幀的同步。將包括4比特到8比特的開始分組 字段310用作數(shù)據(jù)字段320的定界符。數(shù)據(jù)字段320包括2比特的模式字段330和14比 特的喚醒地址字段340。數(shù)據(jù)字段320包括至少16比特。當(dāng)模式字段330是“00”時(shí),如果在寄存器(即,喚醒數(shù)字電路單元的寄存器) 中記錄的單播喚醒地址值與喚醒地址字段340 —致,則單播喚醒模式進(jìn)行操作。當(dāng)模式 字段330是“01”時(shí),喚醒地址字段變?yōu)槎嗖ソM地址,并且如果在寄存器中記錄的組地 址值與喚醒地址字段一致,則多播喚醒模式進(jìn)行操作。當(dāng)模式字段330是“11”時(shí),并 且當(dāng)喚醒地址字段340全部是“1”時(shí),廣播喚醒模式操作為廣播。在檢測(cè)開始分組字段310之后,通過曼徹斯特(Manchester)解碼方法和奇偶測(cè)試 來對(duì)數(shù)據(jù)字段320執(zhí)行數(shù)據(jù)字段320的誤差測(cè)試。在喚醒幀之前傳送具有最大功率的突發(fā)信號(hào),以便接收喚醒幀信號(hào)。通過對(duì)開始分組字段310、對(duì)應(yīng)用了曼徹斯特解碼方法的數(shù)據(jù)字段320的模式字 段330和喚醒地址字段340、并對(duì)喚醒幀中的奇偶字段350執(zhí)行信號(hào)檢測(cè)和誤差測(cè)試,來 降低生成錯(cuò)誤喚醒信號(hào)的概率。傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備200通過尋找和驗(yàn)證從服務(wù)器接收到的喚醒信號(hào)的開始分 組字段310和數(shù)據(jù)字段320來喚醒傳感器節(jié)點(diǎn)102。當(dāng)在數(shù)據(jù)字段320中包括的喚醒地址與先前提供的喚醒地址相同時(shí),傳感器節(jié) 點(diǎn)102周期性地向服務(wù)器傳送ACK信號(hào)??梢允褂糜糜谕ㄟ^檢測(cè)喚醒地址來喚醒特定傳感器節(jié)點(diǎn)的單播方法、用于喚醒 全部節(jié)點(diǎn)的廣播方法、或用于喚醒多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的多播方法,來傳送喚醒幀的模式字 段 330。可以使用開/關(guān)鍵控(OOK)傳送方法或曼徹斯特編碼方法來傳送喚醒幀的信息。同樣,可以使用OOK傳送方法或曼徹斯特編碼方法來傳送喚醒地址的信息??梢园凑崭鞣N方式來形成根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于識(shí)別特定喚醒地址并提供到 喚醒結(jié)構(gòu)的方法,并且它不限于以上的方法。
      圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于對(duì)單獨(dú)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行初始化的處理的流程圖。服務(wù)器106根據(jù)用戶的應(yīng)用來搜索傳送方法和頻率信道(S410)。服務(wù)器106根據(jù)用戶的應(yīng)用來搜索傳感器節(jié)點(diǎn)(S420),并且通過對(duì)應(yīng)的傳感器 節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備的主RF 220來引導(dǎo)微控制器211和傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備(S440),并然后, 對(duì)喚醒系統(tǒng)進(jìn)行初始化(S450)。此時(shí),傳感器節(jié)點(diǎn)可以以加電狀態(tài)來執(zhí)行無線通信。在對(duì)喚醒系統(tǒng)進(jìn)行初始化之后,服務(wù)器106向微控制器和傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備 提供用于操作傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息,并且提供用于每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的具體喚醒地址。服務(wù)器106通過使用所提供的喚醒地址信息來管理特定傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒功 能。被提供了喚醒地址的傳感器節(jié)點(diǎn)處于睡眠狀態(tài),并且等待通過匯聚節(jié)點(diǎn)102而 從服務(wù)器106傳送的喚醒信號(hào)。圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于在傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備中提供喚醒地址的處理 的流程圖。服務(wù)器106根據(jù)用戶的應(yīng)用來對(duì)在服務(wù)器中存儲(chǔ)和分配的喚醒地址進(jìn)行劃分 (S510)。服務(wù)器106首先識(shí)別出在寄存器中劃分的喚醒地址信息與對(duì)應(yīng)傳感器節(jié)點(diǎn)的具 體喚醒地址信息是否一致(S520)。服務(wù)器106根據(jù)用戶的應(yīng)用或數(shù)據(jù)字段的模式來向每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備 提供喚醒地址(S530)。在傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感器節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)初始化操作中,向喚醒基帶變換器的喚醒數(shù) 字電路單元提供傳感器節(jié)點(diǎn)102,并且識(shí)別是否按照與對(duì)應(yīng)喚醒設(shè)備的喚醒地址相同的方 式來對(duì)喚醒地址進(jìn)行劃分(S540)。當(dāng)按照相同的方式來在喚醒數(shù)字電路中對(duì)喚醒地址進(jìn)行劃分時(shí),向匯聚節(jié)點(diǎn)101 或服務(wù)器106發(fā)送用于識(shí)別喚醒地址的ACK信號(hào),并且匯聚節(jié)點(diǎn)101或服務(wù)器106根據(jù) ACK信號(hào)來管理對(duì)應(yīng)的信息(S550)。圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于在服務(wù)器中通過匯聚節(jié)點(diǎn)來向特定傳感器節(jié)點(diǎn) 的喚醒設(shè)備傳送喚醒地址的信息的處理的流程圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于通過匯聚節(jié)點(diǎn)或傳感器節(jié)點(diǎn)來向傳感器節(jié)點(diǎn)喚 醒設(shè)備傳送特定喚醒地址的傳送模式的視圖??梢愿鶕?jù)用戶的應(yīng)用而按照各種傳送模式來管理向每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備 提供的喚醒地址。傳感器節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)喚醒模式的信息而以單播傳送模式、廣播傳送模式、和多 播傳送模式來執(zhí)行喚醒管理。傳感器節(jié)點(diǎn)通過匯聚節(jié)點(diǎn)101來接收喚醒信號(hào),并且傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備根據(jù) 在喚醒信號(hào)中包括的喚醒地址的信息是否與先前提供的喚醒地址一致,來驅(qū)動(dòng)傳感器節(jié) 點(diǎn)和傳感器網(wǎng)絡(luò)。在用于對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化的操作中,可以通過在傳感器節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)的路由信息來向匯聚節(jié)點(diǎn)或傳感器節(jié)點(diǎn)傳送喚醒信號(hào)。<單播傳送模式>在特定傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備中接收通過匯聚節(jié)點(diǎn)101從服務(wù)器傳送的喚醒信 號(hào),并且接收到喚醒信號(hào)的傳感器節(jié)點(diǎn)通過識(shí)別喚醒信號(hào)的地址信息來對(duì)微控制器進(jìn)行 加電,從而使得能夠與匯聚節(jié)點(diǎn)101傳送/接收傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件。<廣播傳送模式>通過喚醒整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)而在預(yù)定的時(shí)間段中或者預(yù)定地 驅(qū)動(dòng)所有傳感器節(jié)點(diǎn),以便向/從匯聚節(jié)點(diǎn)或傳感器節(jié)點(diǎn)傳送/接收傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事 件。<多播傳送模式>從睡眠狀態(tài)中喚醒在分布于傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)中選擇的一些傳感器節(jié) 點(diǎn),以便向/從匯聚節(jié)點(diǎn)或傳感器節(jié)點(diǎn)傳送/接收傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件。圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于通過傳送傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備的喚醒地址來操 作傳感器節(jié)點(diǎn)并傳送喚醒信號(hào)的處理的流程圖。在傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感器節(jié)點(diǎn)的初始化操作中,通過引導(dǎo)傳感器節(jié)點(diǎn)和喚醒設(shè)備 的喚醒系統(tǒng)來完成初始化操作。服務(wù)器106通過傳感器節(jié)點(diǎn)的單個(gè)天線、經(jīng)由無線信號(hào)來接收先前通過用戶的 應(yīng)用而劃分的喚醒地址,并且存儲(chǔ)該喚醒地址。傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備的喚醒信號(hào)檢測(cè)器201接收喚醒信號(hào)(S810),并且經(jīng)過喚 醒RF電路,并然后識(shí)別在喚醒基帶變換器中存儲(chǔ)的喚醒地址(S820),并且檢查地址和數(shù) 據(jù)的誤差(S830)。當(dāng)所接收的喚醒地址信息不是特定喚醒地址信息時(shí),或者當(dāng)檢查到地址和數(shù)據(jù) 的誤差時(shí),將喚醒信號(hào)維持為關(guān)狀態(tài),以維持傳感器節(jié)點(diǎn)的睡眠狀態(tài)(S870)。另一方面,當(dāng)所接收的喚醒地址信息與特定喚醒地址信息相同時(shí),并且當(dāng)沒有 檢查到地址和數(shù)據(jù)的誤差時(shí),傳感器節(jié)點(diǎn)的微控制器生成開信號(hào)和喚醒信號(hào)作為外部中 斷(S840)。當(dāng)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加電時(shí),傳感器節(jié)點(diǎn)向功率源管理設(shè)備212中的主RF電路 設(shè)備220供應(yīng)功率(S860),并且向匯聚節(jié)點(diǎn)101發(fā)送所感測(cè)的信息(S861)。當(dāng)完成數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí),微控制器211將傳感器節(jié)點(diǎn)從喚醒開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為喚醒關(guān) 狀態(tài),從而維持傳感器節(jié)點(diǎn)的睡眠狀態(tài)(S863)。當(dāng)對(duì)喚醒傳送信號(hào)進(jìn)行加電時(shí),傳感器節(jié)點(diǎn)生成喚醒信號(hào)(S850),并且通過喚 醒傳送變換器來將所生成的喚醒信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。從主RF設(shè)備220的發(fā)射器222傳送該模擬信號(hào)(S853)。在完成該喚醒傳送信號(hào)的傳送之后,傳感器節(jié)點(diǎn)在喚醒關(guān)狀態(tài)中維持睡眠狀 態(tài)。本發(fā)明涉及一種用以實(shí)現(xiàn)用于在長(zhǎng)時(shí)間中進(jìn)行操作而無需更換電池的超低功率 傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和喚醒方法,這是形成用于實(shí)現(xiàn)無處不在社會(huì)的基礎(chǔ)的無處不在 傳感器網(wǎng)絡(luò)(USN)中的實(shí)質(zhì)問題。如圖2所圖示的,用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備 是一種用于通過經(jīng)由在檢測(cè)到喚醒信號(hào)之后生成外部中斷、允許微控制器控制傳感器節(jié)
      9點(diǎn)的主RF設(shè)備220、功率源單元等、來減少整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的功率的系統(tǒng)。喚醒設(shè)備通過傳感器節(jié)點(diǎn)和單個(gè)天線來傳送/接收無線信號(hào),并且通過切換傳 感器節(jié)點(diǎn)中的主RF設(shè)備220的發(fā)射器222來傳送喚醒信號(hào)。喚醒設(shè)備使用特定的喚醒地址,以便當(dāng)檢測(cè)到喚醒信號(hào)時(shí)、喚醒特定的傳感器 節(jié)點(diǎn),并且當(dāng)先前向傳感器節(jié)點(diǎn)提供的喚醒地址與在從服務(wù)器接收的喚醒信號(hào)中包括的 喚醒地址一致時(shí)、使得能夠進(jìn)行單獨(dú)的喚醒操作。本發(fā)明還可實(shí)施為計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀代碼。計(jì)算機(jī)可讀記錄 介質(zhì)是可以存儲(chǔ)其后可由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取的數(shù)據(jù)的任何數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)的示例包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM)、CD ROM、磁帶、軟盤、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置、和載波(諸如,通過因特網(wǎng)的數(shù) 據(jù)傳送)。還可以在網(wǎng)絡(luò)耦接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上分布計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì),使得以分布式的 方式來存儲(chǔ)并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀代碼。盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的示范實(shí)施例而具體示出并描述了本發(fā)明,但是本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員將理解,可以在其中做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變,而不脫離由以下權(quán)利 要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。
      權(quán)利要求
      1.一種用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備,該設(shè)備包括喚醒信號(hào)檢測(cè)器,用于接收和檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒信號(hào);喚醒射頻(RF)電路單元,用于對(duì)該喚醒信號(hào)進(jìn)行濾波和放大;以及喚醒基帶變換器,用于從該喚醒信號(hào)中檢測(cè)喚醒地址,并對(duì)該喚醒地址與從用以管 理該傳感器節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器提供的喚醒地址進(jìn)行比較和驗(yàn)證,并且如果當(dāng)驗(yàn)證該喚醒地址 時(shí)沒有檢測(cè)到誤差,則輸出用于傳送傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件的中斷信號(hào),或者輸出其中 要感測(cè)該中斷信號(hào)的區(qū)域中的另一傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒地址。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備,其中該喚醒信號(hào)包括開始分組區(qū)段,用于指示所接收的信號(hào)是喚醒信號(hào);以及喚醒地址信息區(qū)段,包括存儲(chǔ)了該傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒模式方法的模式信息區(qū)段、和 存儲(chǔ)了該傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒地址的區(qū)段。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備,還包括喚醒傳送變換器,用于向用以傳送該傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件的主RF設(shè)備傳送該喚醒 基帶變換器的喚醒操作信號(hào)。
      4.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備,其中該傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒模式方法包括單播方法、廣播方 法、和多播方法中的至少一個(gè)。
      5.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備,其中將指示所接收的信號(hào)是喚醒信號(hào)的開始分組區(qū)段信息 輸出為相反值0或1,并且具有2比特、8比特、和16比特之一的輸出形式。
      6.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備,其中使用開/關(guān)鍵控(OOK)傳送方法或曼徹斯特編碼方 法來形成該喚醒地址。
      7.一種用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒方法,該方法包括接收和檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒信號(hào);對(duì)所接收和檢測(cè)的喚醒信號(hào)進(jìn)行濾波和放大;通過從所濾波和放大的喚醒信號(hào)中檢測(cè)喚醒地址,來對(duì)地址與從用以管理該傳感器 節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器提供的喚醒地址進(jìn)行比較和驗(yàn)證;以及如果當(dāng)驗(yàn)證該喚醒地址時(shí)沒有檢測(cè)到誤差,則輸出用于傳送傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件 的中斷信號(hào),或者輸出其中要感測(cè)該中斷信號(hào)的區(qū)域中的另一傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒操作信號(hào)。
      8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法,還包括對(duì)位于感測(cè)區(qū)域中的該傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化,該匯聚節(jié)點(diǎn)正在向用于 收集所述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息的服務(wù)器傳送該傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件。
      9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法,其中該喚醒信號(hào)包括開始分組區(qū)段,用于指示所接收的信號(hào)是喚醒信號(hào);以及喚醒地址信息區(qū)段,包括存儲(chǔ)了該傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒模式方法的模式信息區(qū)段、和 存儲(chǔ)了該傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒地址的區(qū)段。
      10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法,其中該傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒模式方法包括單播方法、廣播 方法、和多播方法中的至少一個(gè)。
      11.一種低功率傳感器節(jié)點(diǎn),包括喚醒設(shè)備單元,用于檢測(cè)輸入信號(hào)的喚醒地址,并且對(duì)所檢測(cè)的喚醒地址與從服務(wù)器提供的喚醒地址進(jìn)行比較和驗(yàn)證,并且如果當(dāng)驗(yàn)證該喚醒地址時(shí)沒有檢測(cè)到誤差,則 輸出用于傳送感測(cè)事件的中斷信號(hào),或者輸出喚醒操作信號(hào);功率源設(shè)備管理單元,用于接收該中斷信號(hào)或該喚醒操作信號(hào),并且供應(yīng)功率;以及主RF設(shè)備單元,用于在供應(yīng)功率之后,傳送該感測(cè)事件并且輸出該喚醒操作信號(hào)。
      12.根據(jù)權(quán)利要求11的低功率傳感器節(jié)點(diǎn),包括喚醒信號(hào)檢測(cè)器,用于接收和檢測(cè)該傳感器節(jié)點(diǎn)的輸入喚醒信號(hào); 喚醒RF電路單元,用于對(duì)所接收和檢測(cè)的輸入喚醒信號(hào)進(jìn)行濾波和放大;以及 喚醒基帶變換器,用于從該喚醒信號(hào)中檢測(cè)喚醒地址,并對(duì)該喚醒地址與從用以管 理該傳感器節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器提供的喚醒地址進(jìn)行比較和驗(yàn)證,并且如果當(dāng)驗(yàn)證該喚醒地址 時(shí)沒有檢測(cè)到誤差,則輸出用于傳送該傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件的中斷信號(hào),或者輸出其 中要感測(cè)該中斷信號(hào)的區(qū)域中的其他傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒地址。
      13.根據(jù)權(quán)利要求12的低功率傳感器節(jié)點(diǎn),還包括喚醒傳送變換器,用于向該主RF設(shè)備單元傳送該喚醒基帶變換器的喚醒操作信號(hào)。
      全文摘要
      提供了一種用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和喚醒方法,且更具體地,提供了一種以下用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和喚醒方法,其可以通過使傳感器節(jié)點(diǎn)的不必要功耗最小化,來延長(zhǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)的電池壽命并且使得由整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)功率消耗的功率量最小化。所述用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備包括喚醒信號(hào)檢測(cè)器,用于接收和檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒信號(hào);喚醒射頻(RF)電路單元,用于對(duì)該喚醒信號(hào)進(jìn)行濾波和放大;以及喚醒基帶變換器,用于從該喚醒信號(hào)中檢測(cè)喚醒地址,并且對(duì)該喚醒地址與從用以管理該傳感器節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器提供的喚醒地址進(jìn)行比較和驗(yàn)證。如果當(dāng)驗(yàn)證該喚醒地址時(shí)沒有檢測(cè)到誤差,則該喚醒設(shè)備輸出用于傳送該傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件的中斷信號(hào),或者輸出其中要感測(cè)該中斷信號(hào)的區(qū)域中的另一傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒地址。
      文檔編號(hào)H04L12/28GK102017527SQ200880126837
      公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日
      發(fā)明者姜鎬龍, 表喆植, 金智恩, 金來洙 申請(qǐng)人:韓國(guó)電子通信研究院
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