一種基于ZigBee技術(shù)的休眠喚醒的節(jié)能方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是ZigBee技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于ZigBee技術(shù)的休眠喚醒的節(jié)能方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在Zigbee技術(shù)的一些應(yīng)用場景中，要求Zigbee系統(tǒng)處在長期無人值守的工作狀態(tài)，系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)采用電池供電的方式并且能夠滿足工作時(shí)間上的要求。例如在一些工業(yè)監(jiān)控中，采用電池供電的節(jié)點(diǎn)需要系統(tǒng)能夠正常工作幾年;在橋梁隧道安全監(jiān)測中，為大量的Zigbee節(jié)點(diǎn)頻繁地更換電池的方式也是不現(xiàn)實(shí)的；而在一些無線抄表等系統(tǒng)應(yīng)用中，不需要實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，但是使系統(tǒng)能夠滿足2年以上使用時(shí)間上的要求。因此，在這些典型的Zigbee系統(tǒng)應(yīng)用場景中中存在以下幾個(gè)問題:(I)數(shù)據(jù)信息采集周期長，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)間短，節(jié)點(diǎn)大部分時(shí)間都處在空閑工作狀態(tài)，浪費(fèi)了節(jié)點(diǎn)大量的能量。(2)Zigbee系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均衡，網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)能量消耗快，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的工作時(shí)間決定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常使用。(3)Zigbee節(jié)點(diǎn)本身能量供應(yīng)有限，而且Zigbee系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)一旦出現(xiàn)能量供應(yīng)不足，就會影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常使用，同時(shí)增加了系統(tǒng)的維護(hù)難度和成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于ZigBee技術(shù)的休眠喚醒的節(jié)能方法，該方法在ZigBee系統(tǒng)中采用增加休眠時(shí)間的節(jié)能方法達(dá)到節(jié)能的目的。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0005]—種基于ZigBee技術(shù)的休眠喚醒的節(jié)能方法，該方法包括以下步驟:
[0006]S1:協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)組建樹簇狀網(wǎng)絡(luò)，終端節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)加入?yún)f(xié)調(diào)器組建的網(wǎng)絡(luò)中；
[0007]S2:將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分級，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)逐級與上一級進(jìn)行時(shí)間同步，最后達(dá)到與協(xié)調(diào)器的全網(wǎng)時(shí)間同步；
[0008]S3:終端節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)入工作期，終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集傳輸，路由節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到上一級節(jié)點(diǎn)；
[0009]S4:協(xié)調(diào)器接收到終端節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)后，向路由節(jié)點(diǎn)發(fā)送休眠控制信息，路由節(jié)點(diǎn)向終端節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)休眠控制信息；
[0010]S5:節(jié)點(diǎn)收到休眠指令，設(shè)置休眠時(shí)間控制參數(shù)，并進(jìn)入休眠狀態(tài)；
[0011]S6:休眠時(shí)間到，節(jié)點(diǎn)同步喚醒加入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0012]進(jìn)一步，在步驟S4中，所述休眠控制信息中包含何時(shí)進(jìn)入休眠以及休眠時(shí)間長度兩個(gè)參數(shù)。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明將休眠喚醒的節(jié)能方法應(yīng)用于Zigbee系統(tǒng)，通過增加休眠時(shí)間使Zigbee節(jié)點(diǎn)長期處在低功耗狀態(tài)，適用于長周期性工作的休眠的Zigbee系統(tǒng)。本發(fā)明不僅能夠降低Zigbee系統(tǒng)能量的消耗，提高能量利用率，延長Zigbee系統(tǒng)的使用時(shí)間，同時(shí)也能降低網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本，有利于推廣Zigbee技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用。
【附圖說明】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明:
[0015]圖1為ZigBee系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)周期性的工作模式示意圖；
[0016]圖2為ZigBee系統(tǒng)架構(gòu)圖；
[0017]圖3為ZigBee節(jié)點(diǎn)休眠喚醒節(jié)能方法工作流程圖；
[0018]圖4為ZigBee節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步方法流程圖；
[0019]圖5為ZigBee節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步流程圖；
[0020]圖6為ZigBee長時(shí)間定時(shí)休眠的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0022]圖1所示為ZigBee系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)周期性的工作模式。節(jié)點(diǎn)工作模式中包含工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)，其中工作狀態(tài)包含節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步以及工作期，工作期進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)發(fā)，休眠期節(jié)點(diǎn)進(jìn)入低功耗狀態(tài)。
[0023]圖2所示為ZigBee系統(tǒng)架構(gòu)圖，系統(tǒng)采用樹簇狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌阌趨f(xié)調(diào)器管理網(wǎng)絡(luò)以及對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分級。圖中ZC為協(xié)調(diào)器，Ri(i = l，2，3)為路由器，ZDi(i = l，2，3...)為終端節(jié)點(diǎn)。其中協(xié)調(diào)器ZC組建網(wǎng)絡(luò)，路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，終端節(jié)點(diǎn)ZDi進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集上傳。
[0024]ZigBee節(jié)點(diǎn)周期性的工作模式中包含工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)，其具體的工作流程如圖3所示。工作狀態(tài)中的任務(wù)是完成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步以及數(shù)據(jù)傳輸，休眠狀態(tài)中節(jié)點(diǎn)處在低功耗狀態(tài)，ZigBee節(jié)點(diǎn)在工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)之間進(jìn)行循環(huán)切換。
[0025]ZigBee節(jié)點(diǎn)的休眠模式采用淺休眠方式。此方式適用于節(jié)點(diǎn)周期性的工作模式，定時(shí)器工作能夠?yàn)閆igBee網(wǎng)絡(luò)提供準(zhǔn)確的定時(shí)喚醒。休眠狀態(tài)中節(jié)點(diǎn)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，其中低功耗狀態(tài)中節(jié)點(diǎn)的無線收發(fā)器關(guān)閉、存儲器關(guān)閉，網(wǎng)絡(luò)信息存儲在非易失性存儲器中，低頻振蕩器工作，為休眠定時(shí)器提供本地時(shí)鐘。
[0026]ZigBee節(jié)點(diǎn)的同步方法采用逐級同步的思路。如圖4所示，將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分級，協(xié)調(diào)器作為O級，路由節(jié)點(diǎn)作為I級，終端節(jié)點(diǎn)作為2級。將協(xié)調(diào)器時(shí)鐘作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘。路由節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器進(jìn)行時(shí)間同步，終端節(jié)點(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間同步，最后達(dá)到基于協(xié)調(diào)器時(shí)間的全網(wǎng)時(shí)間同步。
[0027]Z i gBe e節(jié)點(diǎn)長時(shí)間休眠定時(shí)采用休眠定時(shí)器循環(huán)工作的方法達(dá)到長時(shí)間定時(shí)(如圖5所示)。具體實(shí)現(xiàn)方法中采用“取?！钡姆椒ǎㄟ^設(shè)置定時(shí)參數(shù)M和定時(shí)器的時(shí)間T來達(dá)到長時(shí)間定時(shí)的目的，定時(shí)時(shí)間到，休眠定時(shí)器產(chǎn)生中斷信號喚醒ZigBee節(jié)點(diǎn)。圖6為ZigBee長時(shí)間定時(shí)休眠的方法流程圖。
[0028]最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于ZigBee技術(shù)的休眠喚醒的節(jié)能方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: S1:協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)組建樹簇狀網(wǎng)絡(luò)，終端節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)加入?yún)f(xié)調(diào)器組建的網(wǎng)絡(luò)中； S2:將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分級，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)逐級與上一級進(jìn)行時(shí)間同步，最后達(dá)到與協(xié)調(diào)器的全網(wǎng)時(shí)間同步； S3:終端節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)入工作期，終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集傳輸，路由節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到上一級節(jié)點(diǎn)； S4:協(xié)調(diào)器接收到終端節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)后，向路由節(jié)點(diǎn)發(fā)送休眠控制信息，路由節(jié)點(diǎn)向終端節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)休眠控制信息； S5:節(jié)點(diǎn)收到休眠指令，設(shè)置休眠時(shí)間控制參數(shù)，并進(jìn)入休眠狀態(tài)； S6:休眠時(shí)間到，節(jié)點(diǎn)同步喚醒加入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入工作狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ZigBee技術(shù)的休眠喚醒的節(jié)能方法，其特征在于:在步驟S4中，所述休眠控制信息中包含何時(shí)進(jìn)入休眠以及休眠時(shí)間長度兩個(gè)參數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于ZigBee技術(shù)的休眠喚醒的節(jié)能方法，該方法包括以下步驟：S1：協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)組建樹簇狀網(wǎng)絡(luò)，終端節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)加入?yún)f(xié)調(diào)器組建的網(wǎng)絡(luò)中；S2：將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分級，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)逐級與上一級進(jìn)行時(shí)間同步，最后達(dá)到與協(xié)調(diào)器的全網(wǎng)時(shí)間同步；S3：終端節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)入工作期，終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集傳輸，路由節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到上一級節(jié)點(diǎn)；S4：協(xié)調(diào)器接收到終端節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)后，向路由節(jié)點(diǎn)發(fā)送休眠控制信息，路由節(jié)點(diǎn)向終端節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)休眠控制信息；S5：節(jié)點(diǎn)收到休眠指令，設(shè)置休眠時(shí)間控制參數(shù)，并進(jìn)入休眠狀態(tài)；S6：休眠時(shí)間到，節(jié)點(diǎn)同步喚醒加入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入工作狀態(tài)。該方法能夠降低系統(tǒng)能量的消耗，提高能量利用率，延長系統(tǒng)使用時(shí)間，同時(shí)也能降低網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本。
【IPC分類】H04W84/18, H04W52/02, H04W56/00
【公開號】CN105636183
【申請?zhí)枴緾N201610098786
【發(fā)明人】張毅, 程威, 李開寧, 何琰
【申請人】重慶郵電大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年2月23日