[发明专利]一种超低功耗无线数据传输网络设计方法

说明书

本发明公开了了一种超低功耗无线数据传输网络设计方法，该方法包括设计数据传输网络，建立低功耗的通迅，设计路由通信，节点注册，网络故障自动维护这几步，设计的网格型网络，具有各节点自适应自动智能协商组网能力，网络可以自动计算最优路由，并且可以自动绕过个别节点故障节点。而且整个系统中，所有节点都工作在这种间歇供电的低功耗模式，集中器即可以低功耗，也可以用正常功耗模式。整个网络支持集中器到节点的双向通信，节点可以把抄表数据报送到集中器，集中器也可以把控制信息下发到指定节点，从而使工作效率更高。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种超低功耗无线数据传输网络设计方法。

背景技术

在水力、电力、能源、广播电视等行业的机房中，有一些需要定期抄表的监测数据，这类信息的特点是单次抄表数据数量小，并且对抄表的频率和实时性要求都不高，但是它们位置却很分散。例如温湿度监测指标，对于一个大型机房来说，不同位置的温湿度情况是不同的。空调附近的温度较低，而远离空调处的温度可能会高一些，所以需要在不同位置安装多个监测传感器。对于这类信息，采用无线传输的通信方式具有安装维护方便的优势。

对于无线通信来说，如果采集点附近有电源，可以方便直接利用。然而有些应用场合不方便有线供电，例如无人机房的水浸传感器，如果真的发生了水浸，那么用有线供电的方式甚至可能会引起危险，因此在类似的应用中采取电池供电更为合适。如果能最大程度的降低整机的电源消耗，就可以减少电池更换。若采用小型光电池与微型蓄电池相结合，可实现免维护的目标。对于那些处于阴暗角落的水浸传感器，可以用容量稍大点的一次性锂电池，达到连续运行十几年而无需更换的寿命。

为了省电的目标，需要适当降低无线发射功率，这就会减少数据传输的距离。另外，这些传感器常常会同时多个放在附近一起应用，而不是孤零零单用。因此，如果可以进行级联，让每一个传感器都具有数据接力转发的能力，那么就可以弥补小功率无线通信距离较短的不足。采取这种手拉手的通信方式，组成了一个网格形的数据传输网，可以显著地扩展通信距离。

发明内容

本发明的目的是提供一种超低功耗无线数据传输网络设计方法，利用这种方法可以研制出一种成本低，功耗小的无线数据传输网系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超低功耗无线数据传输网络设计方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，设计数据传输网络，该网络由集中器和节点两种设备组成，集中器下发指令遥控和汇总抄表数据，每个节点均受到集中器的控制，也可以上报抄表数据，并且，每个节点均是无线通信的中继器，可以把无线数据级联接力转发到下一级，这样，位于网络最末端节点的数据可以利用其它节点逐级中继上传，最终送达集中器；

这种设计重点在于具有双向数据传输能力的前提下，尽可能降低每个节点的功耗，每个节点都采取间歇供电工作模式，也就是采用休眠与接收两种状态交替工作的方法，让节点在绝大多数时间里保持休眠，这时整机电流只有十几微安；定时唤醒进入短暂的接收状态，此时瞬间耗电有几个毫安，偶尔还会进入数据发射状态，此时耗电几十毫安，因为数据量很小，发射时间会很短暂，发射机会又很少，尽管发射期间的电流稍大一些，但它也不是主要耗电部分，整个系统中，所有节点都工作在这种间歇供电的低功耗模式，集中器即可以低功耗，也可以用正常功耗模式，整个网络支持集中器到节点的双向通信，节点可以把抄表数据报送到集中器，集中器也可以把控制信息下发到指定节点。

步骤2，建立低功耗的通迅，采用FSK调制方式，通信的波特率采用25Kbps，最大数据有效负载不少于180字节，为保证在任意7毫秒之内均可以收到可识别的数据，将数据包按桢做分割，每桢均加上同步识别码，并且保证每桢的传输时间均小于7毫秒；

步骤3，设计路由通信过程，路由通信协议的数据包格式如下：