[发明专利]一种低功耗无线传感器网络的数据收发方法

摘要

本发明公开了一种低功耗无线传感器网络的数据收发方法，该方法通过节省能量的mac层工作机制来实现，节省能量的mac层工作机制包含周期性的监听休眠方式、节点交互过程、接收数据的判断以及环境抗干扰的方式。本发明中保证了极低的空闲占空比，大大降低接收时的能耗，同时降低了发送方的能耗，并且对通信过程的能耗进行了优化，具备了环境中抗干扰的能力。

主权项

一种低功耗无线传感器网络的数据收发方法，其特征在于，该方法通过节省能量的mac层工作机制来实现，所述节省能量的mac层工作机制包含周期性的监听休眠方式、节点交互过程、接收数据的判断以及环境抗干扰的方式，其中：(1)周期性的监听休眠方式传感器节点处于周期性的休眠监听中，在每个周期内节点醒来两次监听信道，并使用能量检测的方式识别是否有数据发送，通过两个连续的CCA确保接收方检测到数据，发送端每隔一定间隔重发数据包，使用不断重发的数据包唤醒接收端节点，监听信道和空闲信道评估的方式采用能量检测，使用RSSI信道场强值来检测信道能量，接收方的两个CCA的时间参数和发送方的发送间隔满足严格的时间关系；(2)节点交互过程节点交互过程包括节点与节点之间的交互和节点与带电设备间的交互，所述节点与节点之间的交互过程中，发送方不断重发数据，设定的发送超时时长略大于休眠监听周期，在发送间隔中检测ACK回复，如果收到接收方的ACK回复则停止发送，如果没有，则在超时后停止发送数据，接收方如果接收到数据，则立即回复ACK，进入接收数据的处理；所述节点与带电设备间的交互过程中，带电设备的射频始终开启，不会进入休眠状态，当带电设备发送数据给节点时，节点不会回复ACK，带电设备也不会检测ACK回复，始终都会发送略大于休眠周期时长的数据，节点收到数据后为了避免数据的冲突，休眠一个周期后再进行数据的传输操作；当节点发送数据给带电设备时，节点在发送间隔检测ACK，如果检测到ACK，则停止发送进入休眠，如果没有检测到ACK，则在发送完数据包后进入休眠，带电设备接收到节点的数据包后，立即回复ACK，并进入接收数据的处理；(3)接收数据的判断mac层接收到数据后，通过位于数据帧包头中的标志位来判断数据有效性，如果不是其所需要的数据则丢弃数据并进入休眠以节省能量，判断过程包括传输方向的判断、中继控制的判断以及节点地址的判断，在传输方向的判断中，由收集信息、获取节点传感器信息的主节点向感知环境、采集信息并上传的子节点方向为下行，反之为上行，子节点收到数据后，通过标志位来判断数据的传输方向，若为下行数据，则继续后续的判断，若为上行数据，则丢弃，进入休眠；在中继控制的判断中，子节点作为中继节点转发数据时，查询自己的地址是否与当前中继地址一致，如果一致则中继转发数据，如果不一致，则丢弃；在节点地址的判断中，节点接收到数据包后，首先需要判断是否为目的地址，其次是否为中继地址，否则的话则丢弃；(4)环境抗干扰在射频芯片内部设有场强检测门限，门限设有初始值和门限最高值，以天为单位，起始时门限设为初始值，随后，每发生一次误唤醒则将门限值加一，直至提升至门限最高值不再累加，同时设置有门限调整定时器，在一段时间内没有发生误唤醒后，将门限值减一。