一种实时高效的低功耗无线星形组网方法技术

本发明专利技术涉及一种实时高效的低功耗无线星形组网方法，将组网中频段分为公共频段和节点频段，公共频段用于从机向主机传输节点数据，节点频段用于节点发送通讯请求和被动接收主机数据；节点向主机发起通讯过程分为两步：(1)节点发送数据请求。(2)发送节点数据。本发明专利技术具有以下有益效果：(1)减小了节点数据发送延迟；(2)节点发送数据时间可预知。(3)降低了节点功耗：通常情况下，节点发送过程功耗远大于静态下的功耗，缩短发射过程中的延迟可以有效的降低发射功耗，所以本发明专利技术节点的发射功耗小于普通方式下的发射功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种实时高效的低功耗无线星形组网方法
本专利技术涉及一种实时高效的低功耗无线星形组网方法，属于网络

技术介绍
ISM频段无线星形组网已得到广泛的应用，目前从物理频段上分为同频组网和分频组网，通讯过程多采用时间片通讯方式，实际应用中存在诸多弊端，如：(1)节点通讯延迟大；(2)节点通讯延迟不可预知；(3)节点功耗高。同频分时组网中全部节点设备均工作在相同频段，为了避免同频干扰，网络中任意时刻只允许一个节点发起数据通讯，因此就要求网络中全部节点需要严格的时间同步，各节点的数据通讯过程必须在各自的时间片内完成。该网络中节点数据发送时间不可预知，对应的时间片长度也随之不同，通常的解决办法是以网络中可能出现的最大时间片分作为做大时间，这样网内全部节点都能有足够的通讯时间，但由于节点的数据发送过程是随机的，大多数节点时间片内并没有真正需要通讯的数据，导致该节点时间片被白白浪费，整个网络通讯效率和实时性得不到保障。另一方面，由于采用了固定的工作频段，主机在网内发起的任意一次单节点会话都等同于广播信号，不可避免的唤醒全网的休眠设备，这种情况在低功耗组网应用中这是不可接受的。分频分时组网中，全部节点在各自独有的工作频段通讯，能有效的避免了同频组网时出现的广播唤醒情况，网络功耗得到了保障，但因其任然采用过了分时组网机制，通讯效率和实时性没有得到改善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种实时高效的低功耗无线星形组网方法，以便能提高组网节点通讯的实时性和效率，同时通讯延迟可预知。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。一种实时高效的低功耗无线星形组网方法，将组网中频段分为公共频段和节点频段，公共频段用于从机向主机传输节点数据，节点频段用于节点发送通讯请求和被动接收主机数据；节点向主机发起通讯过程分为两步：(1)节点发送数据请求。节点在发起通讯之前先处于各自节点频段，当启动发送时先跳转至公共频段，收到主机的同步指令时刻后，再跳转回各自节点频段并发送前导码信号，此时主机依次跳转至各节点通道，侦听并记录下有前导码信号的节点编号，最后回到公共频段等待主机发送数据采集指令。该过程的主要目的是主机获取网内所有有数据发送请求的节点编号；(2)发送节点数据：主机根据记录的节点编号发起各节点数据采集指令，收到对应编号的节点依次发送数据到主机。例如：主机发送的节点序号为1、3、5，1号节点首先发送数据,3、5号节点等待，然后3号发送,5号等待，最后是5号发送。该专利技术的有益效果在于：本专利技术具有以下有益效果：(1)减小了节点数据发送延迟：由上面的组网原理分析可得，本方法中节点发送的固定延迟＝节点前导码侦听时长+发送队列中节点序号*节点最大发送时长(实际应用中节点前导码侦听时长远小于最大发送时长)。传统的通讯最大延迟＝节点最大发送时长*总结点数。例如：N个节点的网络，其中有n个节点发送数据，节点最大发送时长T，节点前导码扫描时长t。本专利技术延迟T1＝n*T+t；传统最大延迟T2＝N*T；其中前导码侦听时间t远小于节点最大发送时间T，由数学计算可知，本专利技术的延迟:T1＝n*T+t<n*T+T＝(n+1)T，所以当n<N-1时，可得(n+1)T<N*T，即T1<T2。由上面的计算过程可以说明当发送节点数n，小于总节点数N-1的情况下，本专利技术的延迟小于传统方法的最大延迟。在实际组网应用中，多数情况下只有部分节点同时发送数据，发送延迟小于传统发送最大延迟。(2)节点发送数据时间可预知：由于传统组网的结构特点，节点发送数据的时间点相对主机接收过程是随机的，节点数据发送延迟不可预知。而在本专利技术中由前面的计算过程可知，发送延迟可预知的，与发送节点数成正比。(3)降低了节点功耗：通常情况下，节点发送过程功耗远大于静态下的功耗，缩短发射过程中的延迟可以有效的降低发射功耗，所以本专利技术节点的发射功耗小于普通方式下的发射功耗。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本专利技术。实施例本专利技术实施例中的实时高效的低功耗无线星形组网方法，将组网中频段分为公共频段和节点频段，公共频段用于从机向主机传输节点数据，节点频段用于节点发送通讯请求和被动接收主机数据；节点向主机发起通讯过程分为两步：(1)节点发送数据请求。节点在发起通讯之前先处于各自节点频段，当启动发送时先跳转至公共频段，收到主机的同步指令时刻后，再跳转回各自节点频段并发送前导码信号，此时主机依次跳转至各节点通道，侦听并记录下有前导码信号的节点编号，最后回到公共频段等待主机发送数据采集指令。该过程的主要目的是主机获取网内所有有数据发送请求的节点编号；(2)发送节点数据：主机根据记录的节点编号发起各节点数据采集指令，收到对应编号的节点依次发送数据到主机。例如：主机发送的节点序号为1、3、5，1号节点首先发送数据,3、5号节点等待，然后3号发送,5号等待，最后是5号发送。本专利技术具有以下优势：(1)减小了节点数据发送延迟：由上面的组网原理分析可得，本方法中节点发送的固定延迟＝节点前导码侦听时长+发送队列中节点序号*节点最大发送时长(实际应用中节点前导码侦听时长远小于最大发送时长)。传统的通讯最大延迟＝节点最大发送时长*总结点数。例如：N个节点的网络，其中有n个节点发送数据，节点最大发送时长T，节点前导码扫描时长t。本专利技术延迟T1＝n*T+t；传统最大延迟T2＝N*T；其中前导码侦听时间t远小于节点最大发送时间T，由数学计算可知，本专利技术的延迟:T1＝n*T+t<n*T+T＝(n+1)T，所以当n<N-1时，可得(n+1)T<N*T，即T1<T2。由上面的计算过程可以说明当发送节点数n，小于总节点数N-1的情况下，本专利技术的延迟小于传统方法的最大延迟。在实际组网应用中，多数情况下只有部分节点同时发送数据，发送延迟小于传统发送最大延迟。(2)节点发送数据时间可预知：由于传统组网的结构特点，节点发送数据的时间点相对主机接收过程是随机的，节点数据发送延迟不可预知。而在本专利技术中由前面的计算过程可知，发送延迟可预知的，与发送节点数成正比。(3)降低了节点功耗：通常情况下，节点发送过程功耗远大于静态下的功耗，缩短发射过程中的延迟可以有效的降低发射功耗，所以本专利技术节点的发射功耗小于普通方式下的发射功耗。以上所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时高效的低功耗无线星形组网方法，其特征在于：将组网中频段分为公共频段和节点频段，公共频段用于从机向主机传输节点数据，节点频段用于节点发送通讯请求和被动接收主机数据；节点向主机发起通讯过程分为两步：(1)节点发送数据请求：节点在发起通讯之前先处于各自节点频段，当启动发送时先跳转至公共频段，收到主机的同步指令时刻后，再跳转回各自节点频段并发送前导码信号，此时主机依次跳转至各节点通道，侦听并记录下有前导码信号的节点编号，最后回到公共频段等待主机发送数据采集指令；该过程的主要目的是主机获取网内所有有数据发送请求的节点编号；(2)发送节点数据：主机根据记录的节点编号发起各节点数据采集指令，收到对应编号的节点依次发送数据到主机。

【技术特征摘要】
1.一种实时高效的低功耗无线星形组网方法，其特征在于：将组网中频段分为公共频段和节点频段，公共频段用于从机向主机传输节点数据，节点频段用于节点发送通讯请求和被动接收主机数据；节点向主机发起通讯过程分为两步：(1)节点发送数据请求：节点在发起通讯之前先处于各自节点频段，当启动发送时先跳转至公共频段，收到主机的同步指令...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭宇，
申请(专利权)人：成都亿佰特电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51