一种超低功耗无线智能网络协议制造技术

本发明专利技术公开了一种超低功耗无线智能传感器网络协议(ATZGB-SleepTree)。本协议根据OSI模型参考分为物理层、MAC层、链路层、网络层、应用层。传统的无线传感器协议，甚至包括现有的ZigBee协议很难适应无线传感器的低功耗、低花费、高容错性等的要求，这种情况下，ATZGB-SleepTree协议应运而生。ATZGB-SleepTree构建了一种低成本、低功耗、高灵敏度、高可靠性、高实时性控制及传输、高灵活的工作模式及配置、自动化的链路管理、AES数据加密、支持多频段、多无线速率支持、整网所有节点同步休眠、同步唤醒、路由容错及自动修复的无线网络，用于替代传统无线及线缆的网络传输方式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物联网及通讯传感器行业，是一种超低功耗无线智能网络协议(ATZGB-SleepTree)。
技术介绍
无线传感器网络技术协议、无线传输协议、甚至包括微机电技术、嵌入式技术、无线通信技术，其方阔的应用前景而成为现今世界瞩目关注的焦点。在国外早就有无线传感器技术协议、无线传输协议。致使现今无线技术通信协议技术在我国仍是个新的焦点、一门新兴的短距离局域网协议，但在我国的还没有广泛的应用在行业中，其特征在于国内、外的无线通讯协议已经固化好整个行业的库文件，适用于各个行业，但是由于它应用的行业广泛也致使他的文件太大无法大规模的布置节点信息，无法灵活的根据现场环境随时更改传 输协议；其最大的特点就是在真正的环境中无法大规模的使用节点数据(每套系统不超过100个节点)。我国对无线传感器技术、无线传输协议研究的比较晚，在工业行业中的应用也比较少。无线蓝牙技术、Wi-Fi技术现在大多都适用于民用产品，其特征传输距离近(在开阔地带50米内)，功耗大(必须依靠外接电源)，两个都属于个人通信领域。本专利技术一种超低功耗无线智能传感器网络协议(ATZGB-SleepTree)，用于解决超低功耗数据采集传输等应用，可广泛应用于物联网的数据传输层。其特征在于所述的网络规模< 32个节点(每个簇)(255簇；数据上报速率> I秒。ATZGB-Sle印Tree是高度可靠协议栈；整网所有节点同步休眠、同步醒来工作；低占空比工作；路由容错及自动修复；平衡路线恢复速度和能源消耗、在路线恢复状态下节省13倍的能源(典型值)；长距离无线网络轮询自动拓扑管理、多跳数据中继、路由的路由树优化、基于信道质量估计的包投递率、无碰撞频道访问；高速率数据传输及控制网络规模(最多16级路由，每个路由最多254个分支)、自动组网、信道自愈、AES数据加密、数据透明传输、支持多频段(2. 4GHz、780MHz)、多无线速率支持(20 2000Kbps)、替代传统RS485、RS232网络、支持低功耗模式；高可靠性、高实时性控制及传输多休眠模式控制(最多8个外部事件、RTC定时、ADC事件)、多通信端口(RS232、RS485)、AD数据采集传输、多路PWM控制脉冲输出；高灵活的工作模式及配置=UART模式可设置(数据位(5 9位)、停止位、校验位(奇偶校验)、波特率(1200 230400bps)、工作模式可设置(主节点/路由节点/终端节点)、8路10位AD通道采集可设置、射频工作频段可设置、射频发射功率可设置、网络ID号可设置、网络信息设置、网络时钟设计、工作时长设置；自动化的链路管理自动拓扑管理、多跳数据中继、路由的路由树优化、基于信道质量估计的包投递率、无碰撞频道访问、链路自愈修复。目前，物联网及传感器技术应用领域包括工业自动化、农业自动化、医疗系统控制、民用智能家居、消费电子等。当前国内外的研究方向也集中在这几个方面。但是尽管如此一种超低功耗无线智能传感器网络协议(ATZGB-SleepTree)方面的应用与控制也未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过现有的无线技术协议比较，突显出一种更适合短距离无线技术传输的协议领域，构建出一套低成本、低功耗、自组网自恢复、随时根据应用场景的不同更改运行环境的大型的无线网络。避免了传统的有线、无线方式采集布点的难度、高系统成本、安装维护困难等问题。—种超低功耗无线智能网络协议根据OSI模型参考分为(I)、物理层(2)、MAC层(3)、链路层(4)、网络层(5)、应用层。ATZGB-SleepTree构建了一种低成本、低功耗、高灵敏度、高可靠性、高实时性控制及传输、高灵活的工作模式及配置、自动化的链路管理、AES数据加密、支持多频段、多无线速率支持的无线网络替代传统线缆的网络方式，方便了在无人区或是人员无法介入的区域的管理。一种超低功耗无线智能网络协议网络设备共有2种一种为无线传感器设备(SensorNode);第二种为无线网关设备(Sink Node)。一种超低功耗无线智能网络协议，其特征在于所述的(I)即底层的源代码驱动程序层，此层可随意更改任何硬件上的整体正序移植工作，不限定于某一种元器件；物理层提供一些建立、维持和释放物理连接的方法，以便能在两个或多个数据链路实体间进行数据位流的传输。(2)为媒体介入控制层，任何与本协议一致的MAC均可以互相连接，进行通信；(3)通过差错控制、流量控制等，将不可靠的物理传输信道变成无差错的可靠的数据链路。将数据组成适合正确传输的帧形式的数据单元，对网络层屏蔽物理层的特性和差异，使高层协议不必考虑物理传输介质的可靠性问题。(4)实现两个端系统之间的数据透明传送，具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。它提供的服务使运输层不需要了解网络中的数据传输和交换技术。网络层是网络节点的最高层，所以网络层将现通信子网向端系统所提供的网络服务。通信子网络源节点和目的节点提供了多条传输路径的可能性。网络节点在收到一个分组后，要确定向一下节点传送的路径，这就是路由选择。在数据报方式中网络节点要为每个分组路由做出选择；而在虚电路方式中，只需在连接建立时确定路由。确定路由选择的策略称路由算法。网络层的阻塞控制第一种为缓冲区预分配法；这种方法用于采用虚电路的分组交换网。第二种为分组丢弃法这种方法不用预先保留缓冲区，而在缓冲区占满时，将到来的分组丢弃。第三种为定额控制法这种方法直接对通信子网中分组的数量进行严格、精确的限制，以防止阻塞的发生。(5)应用层向应用程序提供服务，这些服务按其向应用程序提供的特性分成组，并称为服务元素。有些可为多种应用程序共同使用，有些则为较少的一类应用程序使用。应用层是开放系统的最高层，是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时，完成一系列业务处理所需的服务。其服务元素分为两类公共应用服务元素CASE和特定应用服务元素SASE。(6)以上所诉内容构成了整个超低功耗无线智能网络协议。具体包括以下流程(I)驱动层数据的接收无线传感器设备接收或收集相应接口的传感器数据，例如串口数据、土壤温湿度、环境温湿度、各种门控状态信号等，然后将所得到的数据传输到CPU的处理单元。(2)网络(MAC)层数据封包驱动层获取到的数据在网络层进行封包，即将网络信、息数据封装在传感器数据包的头尾，重新生成新的网络层数据包，送入数据缓存区等待发送。(3)数据的无线传输当无线传感器设备进行无线传输流程时，自动从数据缓存区读出封包好的数据包，送入无线收发器，由CPU控制无线收发器，启动发送流程，将数据包发给目标结点， 并等待ACK确认。(4)无线传感器设备的功耗控制当无线传感器设备完成数据的接收或收集后，协议栈将及时关断外部设备的供电，然后继续处理数据，当所有的数据包通过无线发送后，协议栈自动使射频传输芯片进入低功耗模式，同时设置好CPU自身实时时钟唤醒时间后，整个CPU及系统全部进入休眠模式，等待下一个工作周期的自动唤醒。(5)系统时钟同步使用协议栈的所有网络设备(包括无线传感器设备和无线网关设备)的时钟均完全同步，无线传感器设备的时时钟均以无线网关设备的时钟为基准，在数据传输时自动与无线网关设备进行时钟同步。(6)系统工作时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低功耗无线智能传感器网络协议(ATZGB？SleepTree)，根据OSI模型参考分为物理层、MAC层、传输链路层、网络层、应用层。ATZGB？SleepTree构建了一种低成本、低功耗、高灵敏度、高可靠性、高实时性控制及传输、高灵活的工作模式及配置、自动化的链路管理、AES数据加密、支持多频段、多无线速率支持、整网所有节点同步休眠、同步唤醒、路由容错及自动修复的无线网络，用于替代传统无线及线缆的网络传输方式或弥补其不足。

【技术特征摘要】
1.一种超低功耗无线智能传感器网络协议(ATZGB-SleepTree)，根据OSI模型参考分为物理层、MAC层、传输链路层、网络层、应用层。ATZGB-Sle印Tree构建了一种低成本、低功耗、高灵敏度、高可靠性、高实时性控制及传输、高灵活的工作模式及配置、自动化的链路管理、AES数据加密、支持多频段、多无线速率支持、整网所有节点同步休眠、同步唤醒、路由容错及自动修复的无线网络，用于替代传统无线及线缆的网络传输方式或弥补其不足。2.根据权利I要求所述的一种超低功耗无线智能网络协议，其特征在于步骤具体如下 (1)多类型传感器数据接收及接入无线传感器设备节点通过ATZGB-Sle印Tree协议栈可接收或收集相应接口的传感器数据，包括串口数据、土壤温湿度、环境温湿度、各种门控状态信号、电流环输入、模拟电压信号输入、脉冲信号输入，将所得到的数据传输到CPU的处理单元。(2)传感器接入类型配置无线传感器节点通过ATZGB-Sle印Tree协议栈的用户配置接口可对无线传感器设备节点所接入的传感器类型进行配置，无线传感器设备节点根据配置参数表自动初始化相应的接口以便传感器接入。(3)传感器数据预处理无线传感器节点通过ATZGB-Sle印Tree协议栈根据配置参数表自动对传感器数据处理算法进行初始化，不同的传感器接入使用不同的数据处理算法。(4)传感器数据封包无线传感器节点通过ATZGB-Sle印Tree协议栈根据配置参数表自动对传感器数据进行封包，将节点的地址信息及传感器类型等与传感器数据整合，并存入数据缓冲区。3.根据权利要求2所述的一种超低功耗无线智能网络协议，其特征在于，所述步骤中，集成超低功耗无线智能网络协议所有的无线传感器设备节点上电启动后，自动根据配置参数表处理传感器接入的接口类型，将所获取到的数据送入处理单元进行对应的处理并封装，然后将数据送入缓冲区，发送无线传输消息给无线发射调度单元，等待数据发送。4.一种超低功耗无线智能网络协议，其特征在于，系统采用严格的时钟同步机制，使整个网络中所有的设备节点均可同时休眠、同时唤醒，这种低占空比的工作方式，使整个网络的能源消耗降到最低。5.根据权利要求4所述的一种超低功耗无线智能网络协议，其特征在于，系统的同步时钟在无线网关设备在与计算机服务...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙丽丽，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：北京云天创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：