[发明专利]路由器、无线传感网络以及监控终端节点的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感网络领域，尤其涉及一种路由器、无线传感网络以及监控终端节点的方法。

背景技术

随着无线通信技术和传感技术的发展，无线传感网络的应用场合已经越来越普遍。ZigBee是一种主要应用于无线传感网络中的通信协议，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上，分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内，但可以继续增加。

作为一种无线通信技术，基于ZigBee协议的无线传感网络的主要特点在于低功耗和低成本。在功耗方面，由于ZigBee协议的传输速率低，发射功率仅为1mW，而且采用了休眠模式，因此功耗很低。据估算，基于ZigBee协议的无线传感网络的终端设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间，这是其它无线设备望尘莫及的。在成本方面，ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能降到1.5至2.5美元，并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于基于ZigBee协议的无线传感网络也是一个关键的因素。

上述关于ZigBee协议的描述中，最关键的就是“低功耗”，该特性也在很大程度上影响了基于ZigBee协议的无线传感网络的节点成本，因此可以说ZigBee协议技术最关键的特性就是低能耗。但实际采用该技术进行组网时，只有精简功能节点/全功能节点（RFD/FFD）作为终端叶子节点的时候，才能够达到平均发射功率为1mW的低能耗程度，而作为路由器（Router）或者协调器（Coordinator），在使用时的平均功耗将达到200~500mW左右。而上述平均功耗还仅仅是ZigBee协议芯片本身的功耗，还要加上外围电路的耗电量，其总功耗还将进一步增大。实测表明，采用普通的一次性锂电池供电的ZigBee路由器节点只能持续工作2~3天。

现有技术中解决功耗问题的方案主要包括：采用有线供电；TI公司和德国的Micropelt公司共同推出新能源的ZigBee协议节点，该节点采用Micropelt公司的热电发电机给TI公司的ZigBee协议的路由器提供电源；采用太阳能蓄电池给基于ZigBee协议的无线传感网络供电；采用超高能特种电池给基于ZigBee协议的无线传感网络供电。

采用有线供电的缺点在于会使基于ZigBee协议的无线传感网络变成了有线网络，这样就无法体现无线传感网络灵活机动的优势。基于ZigBee协议的无线传感网络的节点之间距离一般在几米~几十米，如果所有路由器和协调器都要采用有线供电，那么密如蜘蛛网的电源线将会使基于ZigBee协议的无线传感网络变成令人厌恶的产品，很难被用户接受。

TI公司和德国的Micropelt公司共同推出新能源的ZigBee协议节点采用Micropelt公司的热电发电机给TI公司的ZigBee协议路由器提供电源，这一技解决方案的缺点在于新型的热电发电机价格昂贵，将会完全冲销基于ZigBee协议的无线传感网络成本低廉的优势。此外，热电发电机只适用于冷热交替比较剧烈的环境，绝大部分应用场合无法使用热电发电机。

采用太阳能蓄电池给基于ZigBee协议的无线传感网络供电的技术方案的缺点在于，太阳能发电板和蓄电池的价格远远超过基于ZigBee协议的无线传感网络节点的价格，且很多应用场合无法保证足够的太阳光照射。

而采用超高能特种电池给基于ZigBee协议的无线传感网络供电的缺点在于超高能特种电池价格非常昂贵，只有极少数不计成本的场合会使用这种解决方案。

因此，能够提供一种廉价的解决基于ZigBee协议的无线传感网络供电的技术方案，并且不破坏无线传感网络灵活机动的优势，是现有技术中亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种廉价的解决基于ZigBee协议的无线传感网络供电的技术方案，并且不破坏无线传感网络灵活机动的优势。

为了解决上述问题，本发明提供了一种路由器，应用于无线传感网络中，包括一路由模块、一唤醒模块和一非易失性存储器；所述唤醒模块连接至路由模块，用于周期性地唤醒处于休眠状态的路由模块；所述非易失性存储器与路由模块连接，用于存储路由器所处的无线传感网络的组网拓扑信息、本路由器的上级和下级节点信息，上述信息供路由模块在被唤醒之后调用。

作为可选的技术方案，进一步包括一定时器，所述定时器与唤醒模块连接，用于控制唤醒模块周期性地唤醒路由模块。