一种无线传感器网络的大数据传输方法技术

本发明专利技术公开了一种无线传感器网络的大数据传输方法，包括：当所述传感器节点需要发送大数据时，发出长时隙占用请求帧；所述网络管理器收到所述长时隙占用请求帧后，将所述传感器节点可占用的长时隙分配给所述传感器节点占用，并发出长时隙配置通信帧；所述传感器节点接收到所述长时隙配置通信帧后，在进入其可占用的长时隙中时进入数据传输模式以发送所述大数据，在离开其可占用的长时隙中时，所述传感器节点进入休眠模式。本发明专利技术技术方案中，传感器节点仅在必要的需要通信的时隙以及发送大数据的长时隙中处于数据传输模式，在其它时隙中处于低功耗的休眠模式，进而极大地减少了无线传感器网络的能量消耗，延长了无线传感器网络的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线网络数据传输领域，特别涉及一种应用于无线传感器网络传输突发大数据的低功耗无线网络传输方法。
技术介绍
随着社会的发展和知识体系的进步，物联网(InternetofThings，IoT)掀起了新一代信息技术的热潮，未来拥有巨大的应用前景和商业价值。其中，无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)是物联网中的一个重要组成部分，利用无线传感器网络，可以实现远距离的数据采集、监测、检测以及控制等操作。无线传感器网络在环境感知与监测、无线定位与跟踪、医疗监护以及智能家居等领域都展现出了广泛的应用前景。因此，作为物联网核心关键技术的无线传感器网络也必将成为研究和开发的重点技术之一。无线传感器网络协议是无线传感器网络的基础，负责组建、维护、管理无线传感器网络的正常运行和工作。当前无线传感器网络所采用的协议如Zigbee、WirelessHart、WIA-PA等，都没有形成如蓝牙、Wi-Fi一样的标准化以及大规模的商业应用，因此该领域依然是处于行业初期的摸索和产业标准化制定的阶段。基于上述情况可以预见，私有化的网络协议依然是现阶段WSN的重要组成部分，而且还会存在较长的一段时间。现有大多数无线传感器网络中，各个设备一直处于工作状态，从而导致整个网络的功耗很大。而对于无线传感器网络来说，因为使用环境的限制，往往终端设备如传感器不能采用拉电线的方式进行供电，而是通过安装电池进行供电，而因为使用环境的限制，很多时候更换电池具有很大的困难，甚至不能进行电池的更换，这就造成了能量过度无效消耗的问题。因此，对于无线传感器网络的使用寿命来说，减少能量的过度消耗是非常重要的研究课题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种无线传感器网络的大数据传输方法，以降低无线传感器网络的功耗，延长无线传感器网络的使用时间。本申请的技术方案是这样实现的：一种无线传感器网络的大数据传输方法，其中，所述无线传感器网络包括传感器节点和网络管理器，所述方法包括：当所述传感器节点需要发送大数据时，发出长时隙占用请求帧；所述网络管理器收到所述长时隙占用请求帧后，将所述传感器节点可占用的长时隙分配给所述传感器节点占用，并发出长时隙配置通信帧；所述传感器节点接收到所述长时隙配置通信帧后，在进入其可占用的长时隙中时进入数据传输模式以发送所述大数据，在离开其可占用的长时隙中时，所述传感器节点进入休眠模式。进一步，所述传感器节点，在其固有通信时隙中发出所述长时隙占用请求帧和接收所述长时隙配置通信帧；其中，所述传感器节点若处于固有通信时隙或者可占用的长时隙中，则所述传感器节点处于数据传输模式，否则，所述传感器节点处于休眠模式。进一步，所述无线传感器网络进一步包括：位于网络管理器和传感器节点之间的至少一级中继器，所述传感器节点和网络管理器之间通过所述至少一级中继器通信；其中，所述中继器从所述传感器节点收到所述长时隙占用请求帧后，将所述长时隙占用请求帧转发给其上一级设备；所述中继器收到所述长时隙配置通信帧后，将所述传感器节点可占用的长时隙分配给所述传感器节点占用，并将所述长时隙配置通信帧转发给其下一级设备；所述中继器在所述传感器节点可占用的长时隙中接收所述大数据，并将所述大数据转发给其上一级设备；其中，所述上一级设备为上一级中继器或者网络管理器，所述下一级设备为下一级中继器或者传感器节点。进一步，所述中继器，在所述传感器节点的固有通信时隙中接收并转发所述长时隙占用请求帧和所述长时隙配置通信帧；其中，所述中继器若处于所述传感器节点的固有通信时隙或者所述传感器节点的可占用的长时隙中，则所述中继器处于数据传输模式，否则，所述中继器处于休眠模式。进一步，所述网络管理器收到所述长时隙占用请求帧后，如果没有可分配给所述传感器节点占用的长时隙，则发送请求失败状态帧；所述传感器节点如果收到请求失败状态帧，则等待预定时间后，再次发出所述长时隙占用请求帧；其中，所述请求失败状态帧在所述传感器节点的固有通信时隙中发送。进一步，当发送大数据完成后，所述传感器节点释放所述长时隙，并在所述传感器节点的固有通信时隙中发出释放长时隙状态帧。进一步，当所述传感器节点可占用的长时隙的空闲时间达到预设时间或者收到释放长时隙状态帧时，所述网络管理器将所述传感器节点所占用的长时隙回收。进一步，当收到释放长时隙状态帧时，所述中继器将所述传感器节点所占用的长时隙释放，并将所述释放长时隙状态帧转发给其上一级设备；当所述传感器节点可占用的长时隙的空闲时间达到预设时间时，所述中继器释放分配给所述终端设备占用的长时隙；其中，所述中继器在所述传感器节点的固有通信时隙中接收并转发所述释放长时隙状态帧。进一步，若所述中继器收到上一级设备发送来的请求失败状态帧，则将所述请求失败状态帧转发给下一级设备；其中所述中继器在所述传感器节点的固有通信时隙中接收并转发所述请求失败状态帧。进一步，所述长时隙为在所述的无线传感器网络的常规通信时隙中分配的一段时隙。从上述方案可以看出，本专利技术的大数据低功耗的无线网络传输方法，当传感器节点需要发送大数据时，发出请求，由网络管理器分配其可以占用的长时隙，进而实现了无线传感器网络资源的动态分配，利用空余时隙资源为传感器节点的大数据的快速上传提供了快速通道，同时，所述传感器节点仅在其固有通信时隙以及其可占用的长时隙中处于数据传输模式，否则，处于休眠模式，因此使得传感器节点不必一直处于工作状态，降低了整个传感器网络的功耗，对于传感器节点以及中继器需要电池供电的传感器网络来说，在不进行电池更换的情况下，延长了传感器网络的使用寿命。附图说明图1为本专利技术实施例中信标广播帧的信标周期示意图；图2为本专利技术实施例中每个信标周期的时隙分配示意图；图3为本专利技术实施例的大数据低功耗的无线网络传输方法流程图；图4为本专利技术实施例中传感器节点的执行流程示意图；图5为本专利技术实施例中网络管理器的执行流程示意图；图6为本专利技术实施例中中继器的执行流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的实施例中，所使用的网络为基于信标(Beacon)广播帧的无线网络，采用时分复用(TimeDivisionMultipleAccess，TDMA)技术。本专利技术实施例所使用的无线传感器网络中，有三种设备：网络管理器(NetworkManager，NM)、中继器(Repeater，RP)和传感器节点。其中，网络管理器为必选设备，负责整个网络的维持和管理。中继器为可选设备，其负责数据的中继传输，用于扩展无线通信距离时使用。传感器节点为终端设备(EndDevice，ED)，执行数据采集、监测、检测、控制等操作。本专利技术实施例可适用的网络拓扑结构可包括星型网络、树形网络和链状网络等。其中，星型网络可由网络管理器和传感器节点组成，树形网络和链状网络可由网络管理器、中继器和传感器节点组成。这些网络拓扑结构中均采用了网络管理器、中继器和终端设备，因此，依据本专利技术实施例的说明以在网络管理器、中继器和终端设备执行本专利技术实施例的方法，即可实现各种网络拓扑结构中的大数据低功耗的无线网络数据传输。本专利技术实施例，采用TDMA技术，在Beacon广播时进行时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线传感器网络的大数据传输方法，其中，所述无线传感器网络包括传感器节点和网络管理器，所述方法包括：当所述传感器节点需要发送大数据时，发出长时隙占用请求帧；所述网络管理器收到所述长时隙占用请求帧后，将所述传感器节点可占用的长时隙分配给所述传感器节点占用，并发出长时隙配置通信帧；所述传感器节点接收到所述长时隙配置通信帧后，在进入其可占用的长时隙中时进入数据传输模式以发送所述大数据，在离开其可占用的长时隙中时，所述传感器节点进入休眠模式。

【技术特征摘要】
1.一种无线传感器网络的大数据传输方法，其中，所述无线传感器网络包括传感器节点和网络管理器，所述方法包括：当所述传感器节点需要发送大数据时，发出长时隙占用请求帧；所述网络管理器收到所述长时隙占用请求帧后，将所述传感器节点可占用的长时隙分配给所述传感器节点占用，并发出长时隙配置通信帧；所述传感器节点接收到所述长时隙配置通信帧后，在进入其可占用的长时隙中时进入数据传输模式以发送所述大数据，在离开其可占用的长时隙中时，所述传感器节点进入休眠模式。2.根据权利要求1所述的无线传感器网络的大数据传输方法，其特征在于：所述传感器节点，在其固有通信时隙中发出所述长时隙占用请求帧和接收所述长时隙配置通信帧；其中，所述传感器节点若处于固有通信时隙或者可占用的长时隙中，则所述传感器节点处于数据传输模式，否则，所述传感器节点处于休眠模式。3.根据权利要求2所述的无线传感器网络的大数据传输方法，其特征在于：所述无线传感器网络进一步包括：位于网络管理器和传感器节点之间的至少一级中继器，所述传感器节点和网络管理器之间通过所述至少一级中继器通信；其中，所述中继器从所述传感器节点收到所述长时隙占用请求帧后，将所述长时隙占用请求帧转发给其上一级设备；所述中继器收到所述长时隙配置通信帧后，将所述传感器节点可占用的长时隙分配给所述传感器节点占用，并将所述长时隙配置通信帧转发给其下一级设备；所述中继器在所述传感器节点可占用的长时隙中接收所述大数据，并将所述大数据转发给其上一级设备；其中，所述上一级设备为上一级中继器或者网络管理器，所述下一级设备为下一级中继器或者传感器节点。4.根据权利要求3所述的无线传感器网络的大数据传输方法，其特征在于：所述中继器，在所述传感器节点的固有通信时隙中接收并转发所述长时隙占用请求帧和所述长时隙配置通信帧；其中，所述中继器若处于所述传感器节...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱航，张中阳，
申请(专利权)人：北京必创科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11