降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊、系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，包括無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，該無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊包括：監(jiān)聽/喚醒單元，讀取監(jiān)聽到RTS報文目的地址信息；數(shù)據(jù)傳輸單元，用于無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間有的數(shù)據(jù)報文傳輸；控制單元，根據(jù)目的地址信息確定無線傳感器節(jié)點(diǎn)是否轉(zhuǎn)發(fā)接收的數(shù)據(jù)報文，當(dāng)無線傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文時，監(jiān)聽/喚醒單元回復(fù)CTS報文并發(fā)送RTS報文提前喚醒下一跳無線傳感器節(jié)點(diǎn)。由于該無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊從獲得數(shù)據(jù)報文目的地址信息確定數(shù)據(jù)報文是否需要轉(zhuǎn)發(fā)，需要轉(zhuǎn)發(fā)時在接收數(shù)據(jù)報文同時向下一跳節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送RTS報文提前喚醒，避免無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中無線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)報文傳輸出現(xiàn)較大的時延，提高數(shù)據(jù)報文傳輸效率。
【專利說明】
降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊、系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊、系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中有兩個容易互相矛盾的性能要求:一個是傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功耗的降低，一個是數(shù)據(jù)在傳感器網(wǎng)絡(luò)中從源節(jié)點(diǎn)傳遞到目的節(jié)點(diǎn)的時延的減小。
[0003]對于沒有低功耗要求的傳感器節(jié)點(diǎn)，比如市電作為電源的電表抄讀傳感器，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)在任何時候都能迅速的接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，不同節(jié)點(diǎn)間的傳輸時延通常很小。但對于使用電池作為電源的野外應(yīng)用的傳感器節(jié)點(diǎn)，需要降低能量的消耗，以延長使用壽命。為了節(jié)省能耗此類節(jié)點(diǎn)通常都采用周期性偵聽/睡眠的工作方式，最具有代表性的是S-MAC協(xié)議，通過發(fā)送同步消息使相鄰節(jié)點(diǎn)采用同步的偵聽/睡眠調(diào)度周期。如公開號為CN 102833834A(CN201210318944)，名為“一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能MAC的實(shí)現(xiàn)方法”專利中公開了通過取消同步消息、異步接入，降低功耗，但其傳輸時延非常顯著，只能應(yīng)用在對延遲要求不高的場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊、系統(tǒng)及方法，該降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊可以實(shí)現(xiàn)較低節(jié)點(diǎn)功耗的前提下減小數(shù)據(jù)傳輸時延。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，該降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊包括:無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，該無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊包括:監(jiān)聽/喚醒單元，處于周期性監(jiān)聽/休眠狀態(tài)，讀取監(jiān)聽到RTS報文中的目的地址信息;數(shù)據(jù)傳輸單元，用于無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間有的數(shù)據(jù)報文傳輸;控制單元，根據(jù)從監(jiān)聽/喚醒單元獲得的目的地址信息確定無線傳感器節(jié)點(diǎn)只接收不轉(zhuǎn)發(fā)或接收并轉(zhuǎn)發(fā)時，通知數(shù)據(jù)傳輸單元接收數(shù)據(jù)報文，其中無線傳感器節(jié)點(diǎn)接收并轉(zhuǎn)發(fā)時，通知監(jiān)聽/喚醒單元回復(fù)CTS報文并發(fā)送RTS報文提前喚醒下一跳無線傳感器節(jié)點(diǎn)。
[0006]進(jìn)一步地說，當(dāng)本無線傳感器節(jié)點(diǎn)主動發(fā)送數(shù)據(jù)報文時控制單元通知監(jiān)聽/喚醒單元持續(xù)發(fā)送RTS，直到收到下一跳無線傳感器節(jié)點(diǎn)的CTS報文回復(fù)或者超過設(shè)定的RTS報文發(fā)送周期。
[0007]進(jìn)一步地說，所述數(shù)據(jù)傳輸單元收到控制單元接收數(shù)據(jù)報文的通知后接收并回復(fù)ACK報文。
[0008]進(jìn)一步地說，監(jiān)聽/喚醒單元采用和數(shù)據(jù)傳輸單元不同的頻點(diǎn).進(jìn)一步地說，所述RTS報文和CTS報文都包含有NAV。
[0009]
本發(fā)明還提供一種降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括至少兩個所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，該無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊包括，
監(jiān)聽/喚醒單元，處于周期性監(jiān)聽/休眠狀態(tài)，讀取監(jiān)聽到RTS報文中的目的地址信息； 數(shù)據(jù)傳輸單元，用于無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間有的數(shù)據(jù)報文傳輸；
控制單元，根據(jù)從監(jiān)聽/喚醒單元獲得的目的地址信息確定無線傳感器節(jié)點(diǎn)只接收不轉(zhuǎn)發(fā)或接收并轉(zhuǎn)發(fā)時，通知數(shù)據(jù)傳輸單元接收數(shù)據(jù)報文，其中無線傳感器節(jié)點(diǎn)接收并轉(zhuǎn)發(fā)時，通知監(jiān)聽/喚醒單元回復(fù)CTS報文并發(fā)送RTS報文提前喚醒下一跳另一無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊。
[0010]進(jìn)一步地說，監(jiān)聽/喚醒單元采用和數(shù)據(jù)傳輸單元不同的頻點(diǎn)。
[0011 ] 進(jìn)一步地說，所述RTS報文和CTS報文都包含有NAV。
[0012]
本發(fā)明還提供一種降低無線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸時延方法，該方法包括，
讀出數(shù)據(jù)傳輸目的地址信息，監(jiān)聽/喚醒單元監(jiān)聽到RTS報文時，從RTS報文中讀出數(shù)據(jù)報文傳輸目的地址信息；
確定是否提前喚醒下一跳節(jié)點(diǎn)，接收數(shù)據(jù)報文并確定數(shù)據(jù)報文是否需要轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)數(shù)據(jù)報文需要轉(zhuǎn)發(fā)時，向下一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送RTS報文提前喚醒；
進(jìn)一步地說，還包括節(jié)點(diǎn)主動發(fā)送數(shù)據(jù)報文監(jiān)聽/喚醒單元從監(jiān)聽/休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入持續(xù)發(fā)送RTS報文狀態(tài)，直到收到下一跳節(jié)點(diǎn)的CTS報文回復(fù)或者超過約定的RTS報文發(fā)送周期。
[0013]進(jìn)一步地說，確定本節(jié)點(diǎn)不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文時，數(shù)據(jù)傳輸單元恢復(fù)休眠狀態(tài);確定節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文時，監(jiān)聽/喚醒單元收到下一跳節(jié)點(diǎn)的CTS報文回復(fù)后，向下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)收到的數(shù)據(jù)報文，未收到CTS報文回復(fù)，數(shù)據(jù)傳輸單元進(jìn)入休眠狀態(tài)。
[0014]進(jìn)一步地說，監(jiān)聽/喚醒單元采用和數(shù)據(jù)傳輸單元不同的頻點(diǎn)。
[0015]進(jìn)一步地說，所述RTS報文和CTS報文都包含有NAV。
[0016]
本發(fā)明降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊包括無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，該無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊包括:監(jiān)聽/喚醒單元，讀取監(jiān)聽到RTS報文中的目的地址信息；數(shù)據(jù)傳輸單元，用于無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間有的數(shù)據(jù)報文傳輸;控制單元，根據(jù)目的地址信息確定無線傳感器節(jié)點(diǎn)是否轉(zhuǎn)發(fā)接收的數(shù)據(jù)報文，當(dāng)無線傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文時，監(jiān)聽/喚醒單元回復(fù)CTS報文并發(fā)送RTS報文提前喚醒下一跳無線傳感器節(jié)點(diǎn)。由于該無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊從獲得數(shù)據(jù)報文目的地址信息確定數(shù)據(jù)報文是否需要轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)報文需要轉(zhuǎn)發(fā)時在接收數(shù)據(jù)報文同時向下一跳至若干跳無線傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送RTS報文提前喚醒，避免無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中無線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)報文傳輸出現(xiàn)較大的時延，提高數(shù)據(jù)報文傳輸效率。同時無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊實(shí)行周期性喚醒或休眠狀態(tài)，只有監(jiān)聽到RTS報文時才處于喚醒狀態(tài)，因而可以延長無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊的待機(jī)時間。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單介紹，顯而易見地，而描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0018]圖1是降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊實(shí)施例原理框圖。
[0019]圖2是降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)施例原理框圖。
[0020]圖3是節(jié)點(diǎn)A發(fā)送數(shù)據(jù)報文到節(jié)點(diǎn)D第一種情況時延圖。
[0021]圖4是節(jié)點(diǎn)A發(fā)送數(shù)據(jù)報文到節(jié)點(diǎn)D第二種情況時延圖。
[0022]圖5是現(xiàn)有無線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)報文從節(jié)點(diǎn)A發(fā)送數(shù)據(jù)報文到節(jié)點(diǎn)D傳輸時延圖。
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使要發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明提供一種降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊實(shí)施例。
[0026]該降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，該無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊包括:
監(jiān)聽/喚醒單元，用于主動喚醒相鄰節(jié)點(diǎn)或被相鄰節(jié)點(diǎn)喚醒，處于周期性監(jiān)聽/休眠狀態(tài)，讀取監(jiān)聽到RTS報文(Request To Send，請求發(fā)送協(xié)議)中的數(shù)據(jù)報文目的地址信息；數(shù)據(jù)傳輸單元，用于無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間有的數(shù)據(jù)報文傳輸；
控制單元，根據(jù)從監(jiān)聽/喚醒單元獲得的數(shù)據(jù)報文目的地址信息確定無線傳感器節(jié)點(diǎn)是否轉(zhuǎn)發(fā)收到的數(shù)據(jù)報文，當(dāng)無線傳感器節(jié)點(diǎn)只轉(zhuǎn)收數(shù)時控制數(shù)據(jù)傳輸單元接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)報文，當(dāng)無線傳感器節(jié)點(diǎn)接收并轉(zhuǎn)發(fā)時，控制監(jiān)聽/喚醒單元回復(fù)CTS報文(Clear ToSend，清除發(fā)送協(xié)議)是并發(fā)送RTS報文提前喚醒下一跳無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊)，即控制監(jiān)聽/喚醒單元向往該節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送RTS報文的相鄰節(jié)點(diǎn)模塊回復(fù)。
[0027]具體地說，該降低數(shù)據(jù)報文傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊包括控制單元、監(jiān)聽/喚醒單元和數(shù)據(jù)傳輸單元，通過獨(dú)立喚醒媒體接入控制(Iff-MAC，Independent Wakeup-MAC)協(xié)議提前喚醒第二跳、第三跳甚至后面若干跳的節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報文快速傳輸。
[0028]所述監(jiān)聽/喚醒單元平時處于周期性監(jiān)聽/休眠狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)聽/喚醒單元監(jiān)聽到RTS報文時讀出其中目的地址信息，并發(fā)給控制單元。
[0029]所述控制單元先確定數(shù)據(jù)傳輸單元準(zhǔn)備接收的數(shù)據(jù)報文，如RTS報文、CTS報文和ACK報文等相當(dāng)于控制報文，是否需要無線傳感器節(jié)點(diǎn)接收。當(dāng)不需要接收時，不進(jìn)行任何處理；當(dāng)需要接收數(shù)據(jù)報文時則確定是否需要轉(zhuǎn)發(fā)，即只接收不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文或者接收并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文時，控制單元控制數(shù)據(jù)傳輸單元接收數(shù)據(jù)報文，并數(shù)據(jù)傳輸單元向其回復(fù)ACK報文CTS報文(ACK，nowledgement，確認(rèn)字符)，監(jiān)聽/喚醒單元回復(fù)CTS報文；需要轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文時，立刻向下一跳無線傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送喚醒RTS報文，在監(jiān)聽/喚醒單元收到下一跳無線傳感器節(jié)點(diǎn)的CTS報文回復(fù)時，數(shù)據(jù)傳輸單元立刻向下一跳無線傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)收到的數(shù)據(jù)報文；當(dāng)監(jiān)聽/喚醒單元未收到下一跳無線傳感器節(jié)點(diǎn)的CTS報文回復(fù)時數(shù)據(jù)傳輸單元進(jìn)入休眠狀態(tài)，收到回復(fù)后總控單元再通知其往下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)已收到的數(shù)據(jù)報文。
[0030]當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要主動發(fā)送數(shù)據(jù)報文時總控單元也會通知監(jiān)聽/喚醒單元從監(jiān)聽/休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入持續(xù)發(fā)送RTS報文狀態(tài)，直到收到下一跳無線傳感器節(jié)點(diǎn)的CTS報文回復(fù)或者超過約定的RTS報文發(fā)送周期。
[0031]所述監(jiān)聽/喚醒單元是指具備監(jiān)聽和喚醒功能的單元。所述監(jiān)聽/休眠狀態(tài)是指監(jiān)聽或休眠兩種狀態(tài)。
[0032]
為了更好說明本技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)過程及達(dá)到的技術(shù)效果，以具有4個節(jié)點(diǎn)組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行具體說明，如圖2所示。無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊(以下簡稱為節(jié)點(diǎn))A-節(jié)點(diǎn)D，的硬件都是采用上述實(shí)施例中的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，標(biāo)號僅作為每個無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊區(qū)另IJ，沒有其他含義。
[0033]向節(jié)點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù)報文，須經(jīng)過節(jié)點(diǎn)B和節(jié)點(diǎn)C的轉(zhuǎn)發(fā)才能實(shí)現(xiàn)。圖3和圖4為基于IW-MAC協(xié)議節(jié)點(diǎn)A發(fā)送數(shù)據(jù)報文到節(jié)點(diǎn)D的兩種不同情況時延圖。第一種情況是節(jié)點(diǎn)的喚醒時間大于數(shù)據(jù)報文傳輸時間。第二種情況是節(jié)點(diǎn)的喚醒時間小于數(shù)據(jù)報文傳輸時間。
[0034]無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊對數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)具體流程如下:
第I步，節(jié)點(diǎn)A中的控制單元首先通知其監(jiān)聽/喚醒單元從監(jiān)聽/休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入持續(xù)發(fā)送RTS報文狀態(tài)；
第2步，節(jié)點(diǎn)A發(fā)送第4個RTS報文時，節(jié)點(diǎn)B的監(jiān)聽/喚醒單元此時處于監(jiān)聽狀態(tài)，收到該RTS報文，將數(shù)據(jù)報文目的地址信息傳給節(jié)點(diǎn)B的控制單元后，節(jié)點(diǎn)B的控制單元判斷需要進(jìn)行接收并轉(zhuǎn)發(fā)操作，于是先讓節(jié)點(diǎn)B的監(jiān)聽/喚醒單元向節(jié)點(diǎn)A進(jìn)行CTS報文回復(fù)；
第3步，節(jié)點(diǎn)A的監(jiān)聽/喚醒單元收到CTS報文回復(fù)后，進(jìn)入回周期性監(jiān)聽/休眠狀態(tài)，同時由控制單元通知其數(shù)據(jù)傳輸單元開始發(fā)送數(shù)據(jù)報文給節(jié)點(diǎn)B并接收ACK報文回復(fù)，發(fā)送完所有數(shù)據(jù)報文并接收到相應(yīng)的ACK報文后，節(jié)點(diǎn)A的數(shù)據(jù)傳輸單元回到休眠狀態(tài)；
第4步，節(jié)點(diǎn)B進(jìn)行CTS報文回復(fù)后，其監(jiān)聽/喚醒單元轉(zhuǎn)入持續(xù)發(fā)送RTS報文狀態(tài)，直到收到節(jié)點(diǎn)C的CTS報文回復(fù)，同時其數(shù)據(jù)傳輸單元進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)，直到收到節(jié)點(diǎn)A發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，然后回復(fù)ACK報文；
第5步，節(jié)點(diǎn)B持續(xù)發(fā)送若干個RTS報文后，節(jié)點(diǎn)C的監(jiān)聽/喚醒單元此時處于監(jiān)聽狀態(tài)，收到一個RTS報文，控制單元根據(jù)目的地址信息判斷需要進(jìn)行接收并轉(zhuǎn)發(fā)操作，因此讓其監(jiān)聽/喚醒單元進(jìn)行CTS報文回復(fù)；
第6步，節(jié)點(diǎn)B的監(jiān)聽/喚醒單元收到CTS報文回復(fù)便回到周期性監(jiān)聽/休眠狀態(tài)。
[0035]對于圖3所示的節(jié)點(diǎn)的喚醒時間大于數(shù)據(jù)報文傳輸時間情況，節(jié)點(diǎn)B發(fā)送的第3個RTS報文被節(jié)點(diǎn)C收到，因喚醒時間短，節(jié)點(diǎn)B收到CTS報文回復(fù)時其數(shù)據(jù)傳輸單元還在接收節(jié)點(diǎn)A發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，因此接收完所有數(shù)據(jù)報文后控制單元立刻通知其數(shù)據(jù)傳輸單元開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文給節(jié)點(diǎn)C并接收ACK報文回復(fù)。
[0036]圖4所示節(jié)點(diǎn)的喚醒時間小于數(shù)據(jù)報文傳輸時間情況，節(jié)點(diǎn)B發(fā)送的第6個RTS報文被節(jié)點(diǎn)C收到，因喚醒時間長，節(jié)點(diǎn)B的數(shù)據(jù)傳輸單元先接收完所有節(jié)點(diǎn)A發(fā)送的數(shù)據(jù)報文，轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)，然后收到CTS報文回復(fù)，控制單元再通知其數(shù)據(jù)傳輸單元開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文給節(jié)點(diǎn)C并接收ACK報文回復(fù)。轉(zhuǎn)發(fā)完所有數(shù)據(jù)報文并接收到相應(yīng)的ACK報文后，節(jié)點(diǎn)B的數(shù)據(jù)傳輸單元也回到休眠狀態(tài)；
第7步，節(jié)點(diǎn)C進(jìn)行CTS報文回復(fù)后，其處理流程參考節(jié)點(diǎn)B在第4步、第5步、第6步的處理進(jìn)行同樣的流程操作；
第8步，節(jié)點(diǎn)D的監(jiān)聽/喚醒單元在監(jiān)聽狀態(tài)下收到節(jié)點(diǎn)C發(fā)送的RTS報文，將目的地址信息傳給控制單元后，控制單元判斷自己為目的節(jié)點(diǎn)，只需要進(jìn)行數(shù)據(jù)報文接收操作，不用轉(zhuǎn)發(fā)。因此節(jié)點(diǎn)D的數(shù)據(jù)傳輸單元在接收完節(jié)點(diǎn)C發(fā)出的所有數(shù)據(jù)報文并回復(fù)ACK報文后，便回到休眠狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)A到節(jié)點(diǎn)D的數(shù)據(jù)報文發(fā)送至此結(jié)束。
[0037]為了比較本發(fā)明和專利號為CN201210318944的“一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能MAC的實(shí)現(xiàn)方法”的數(shù)據(jù)報文傳輸性能，在圖5中展示出后者在同樣的4個節(jié)點(diǎn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)A往節(jié)點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù)報文的情況，可以看出后者的數(shù)據(jù)報文傳輸時延為Tl + (Tdata+T2)+(Tdata+T3)+Tdata。
[0038]在圖3的所示的節(jié)點(diǎn)的喚醒時間大于數(shù)據(jù)報文傳輸時間情況下，基于IW-MAC協(xié)議實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)報文傳輸時延為Tl+(Tdata) + (Tdata)+Tdata。
[0039]在圖4的所示的節(jié)點(diǎn)的喚醒時間小于數(shù)據(jù)報文傳輸時間情況下，基于IW-MAC協(xié)議實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)報文傳輸時延為Tl + (T2) + (T3)+Tdata，因此基于IW-MAC協(xié)議實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)報文傳輸時延在以上兩種情況下數(shù)據(jù)報文傳輸時延均小于CN201210318944的數(shù)據(jù)報文傳輸時延。
[0040]上述T1、T2、T3分別為節(jié)點(diǎn)B、C、D的喚醒時間，T1、T2、T3大小是隨機(jī)的，Tdata為每個節(jié)點(diǎn)發(fā)送所有數(shù)據(jù)報文并收到ACK報文的時間，大小是固定的，其大小與發(fā)送的數(shù)據(jù)報文量和數(shù)據(jù)報文分包數(shù)量有關(guān)。
[0041]推至更具有廣泛性的情況，在無線傳感器之間網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)I往節(jié)點(diǎn)N發(fā)送數(shù)據(jù)報文的情況，中間經(jīng)過N-1次數(shù)據(jù)報文傳輸后，CN201210318944方案中的數(shù)據(jù)報文傳輸時延為Tl+ (Tdata+T2)+…+ (Tdata+TN_1)+Tdata，而基于IW-MAC協(xié)議實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)報文傳輸時延，其數(shù)值在Tl+(Tdata)+." + (Tdata)+Tdata和Tl + (T2)+." + (TN_l)+Tdata之間，數(shù)據(jù)報文傳輸時延較小。因此相比現(xiàn)有，IW-MAC協(xié)議實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)報文傳輸性能更優(yōu)。根據(jù)上述比較不難看出，本發(fā)明特別適合于數(shù)據(jù)報文傳輸間隔的隨機(jī)時間很長，單次數(shù)據(jù)報文傳輸?shù)牧亢艽蟮臒o線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場合，在這種場合采用IW-MAC協(xié)議可以在保證傳感器節(jié)點(diǎn)低功耗運(yùn)行的情況下，獲得較好的數(shù)據(jù)報文傳輸性能。
[0042]為了保證傳感器節(jié)點(diǎn)中的監(jiān)聽/喚醒單元和數(shù)據(jù)傳輸單元各自獨(dú)立工作不互相干擾，監(jiān)聽/喚醒單元采用和數(shù)據(jù)傳輸單元不同的頻點(diǎn)，也可以使用其他方法，包括但不僅限于監(jiān)聽/喚醒單元采用紅外線實(shí)現(xiàn)，采用超聲波實(shí)現(xiàn)等等。
[0043]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊所發(fā)送的RTS報文、CTS報文都包含有NAV(Network Allocat1n Vector，網(wǎng)絡(luò)分配矢量值)，記錄了對數(shù)據(jù)報文傳輸所需時間的估計，其他無關(guān)節(jié)點(diǎn)收到這些幀后即刻進(jìn)入休眠狀態(tài)并在數(shù)據(jù)報文傳輸完成后回復(fù)周期性監(jiān)聽/休眠狀態(tài)。
[0044]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，包括，監(jiān)聽/喚醒單元，處于周期性監(jiān)聽/休眠狀態(tài)，讀取監(jiān)聽到RTS報文中的目的地址信息;數(shù)據(jù)傳輸單元，用于無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間有的數(shù)據(jù)報文傳輸;控制單元，根據(jù)從監(jiān)聽/喚醒單元獲得的目的地址信息確定無線傳感器節(jié)點(diǎn)只接收不轉(zhuǎn)發(fā)或接收并轉(zhuǎn)發(fā)時，通知數(shù)據(jù)傳輸單元接收數(shù)據(jù)報文，其中無線傳感器節(jié)點(diǎn)接收并轉(zhuǎn)發(fā)時，通知監(jiān)聽/喚醒單元回復(fù)CTS報文并發(fā)送RTS報文提前喚醒另一無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，其特征在于:當(dāng)本無線傳感器節(jié)點(diǎn)主動發(fā)送數(shù)據(jù)報文時控制單元通知監(jiān)聽/喚醒單元持續(xù)發(fā)送RTS報文，直到收到下一跳無線傳感器節(jié)點(diǎn)的CTS報文回復(fù)或者超過設(shè)定的RTS報文發(fā)送周期。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，其特征在于:監(jiān)聽/喚醒單元采用和數(shù)據(jù)傳輸單元不同的頻點(diǎn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，其特征在于:所述RTS報文和CTS報文都包含有NAV。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括至少兩個所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，該無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊包括，監(jiān)聽/喚醒單元，處于周期性監(jiān)聽/休眠狀態(tài)，讀取監(jiān)聽到RTS報文中的目的地址信息；數(shù)據(jù)傳輸單元，用于無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間有的數(shù)據(jù)報文傳輸;控制單元，根據(jù)從監(jiān)聽/喚醒單元獲得的目的地址信息確定無線傳感器節(jié)點(diǎn)只接收不轉(zhuǎn)發(fā)或接收并轉(zhuǎn)發(fā)時，通知數(shù)據(jù)傳輸單元接收數(shù)據(jù)報文，其中無線傳感器節(jié)點(diǎn)接收并轉(zhuǎn)發(fā)時，通知監(jiān)聽/喚醒單元回復(fù)CTS報文并發(fā)送RTS報文提前喚醒下一跳另一無線傳感器節(jié)點(diǎn)模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于:所述RTS報文和CTS報文都包含有NAV。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的降低數(shù)據(jù)傳輸時延的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于:監(jiān)聽/喚醒單元采用和數(shù)據(jù)傳輸單元不同的頻點(diǎn)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低無線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸時延方法，包括，讀出數(shù)據(jù)報文傳輸目的地址信息，監(jiān)聽/喚醒單元監(jiān)聽到RTS報文時，從RTS報文中讀出數(shù)據(jù)報文傳輸目的地址信息;確定是否提前喚醒下一跳節(jié)點(diǎn)，接收數(shù)據(jù)報文并確定數(shù)據(jù)報文是否需要轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)數(shù)據(jù)報文需要轉(zhuǎn)發(fā)時，向下一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送RTS報文提前喚醒。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的降低無線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸時延方法，其特征在于:還包括節(jié)點(diǎn)主動發(fā)送數(shù)據(jù)報文監(jiān)聽/喚醒單元從監(jiān)聽/休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入持續(xù)發(fā)送RTS報文狀態(tài)，直到收到下一跳節(jié)點(diǎn)的CTS報文回復(fù)或者超過約定的RTS報文發(fā)送周期。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的降低無線傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸時延方法，其特征在于:確定節(jié)點(diǎn)不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文時，數(shù)據(jù)傳輸單元恢復(fù)休眠狀態(tài);確定節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文時，監(jiān)聽/喚醒單元收到下一跳節(jié)點(diǎn)的CTS報文回復(fù)后，向下一跳節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)收到的數(shù)據(jù)報文，未收到CTS報文回復(fù)，數(shù)據(jù)傳輸單元進(jìn)入休眠狀態(tài)。
【文檔編號】H04W52/02GK105939537SQ201610233934
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月16日
【發(fā)明人】陳平, 孫東波
【申請人】惠州市物聯(lián)微電子有限公司