CN105228176A - 一种轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，包括：数据集中器定时向远端服务器发送心跳包并接收所述远端服务器返回的心跳包应答帧；所述数据集中器解析所述心跳包应答帧以提取当前模式值，并判断所述当前模式值与前次模式值相比是否发生变化；若发生变化，则所述数据集中器将当前模式值通过广播包发送至所述传感节点；所述传感节点根据所述当前模式值切换运行模式；所述数据集中器与所述传感节点组成无线通信网络。本发明实施例的方案可以使得用户通过远端服务器，方便的对传感节点的运行模式进行集中、远程配置，相比现有技术，本发明能及时便捷的完成传感节点的运行模式切换工作，且成本较低。

Description

一种轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法

技术领域

本发明涉及低功耗无线传感网运行模式切换机制领域，尤其涉及一种轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法。

背景技术

无线传感网络(WSN)是由部署在检测区域内大量的传感节点组成，通过无线通信方式形成的网络系统，其目的是感知、采集和处理网络覆盖区域内被感知对象的信息，并发送给用户。

受限于应用环境，无线传感网络中的传感节点一般采用电池供电。因此，传感节点的低功耗非常重要。在实际应用中，为实现低功耗，传感节点绝大多数时间处于休眠状态，定时唤醒，唤醒后采集数据并上传。

现有技术的缺点可以是成本高，效率底，耗时间等类似问题。

目前，针对低功耗轻量级无线传感网络，无线传感网络一旦搭建完成，传感节点的唤醒间隔和数据上传频率便固定，当用户需提高传感节点采集及数据上传频率时，需要现场一一对传感节点进行设定，甚至需要更改传感节点的软件，成本很高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，所述切换方法包括：

数据集中器定时向远端服务器发送心跳包并接收所述远端服务器返回的心跳包应答帧；

所述数据集中器解析所述心跳包应答帧以提取当前模式值，并判断所述当前模式值与前次模式值相比是否发生变化；

若发生变化，则所述数据集中器将当前模式值通过广播包发送至所述传感节点；

所述传感节点根据所述当前模式值切换运行模式；

所述数据集中器与所述传感节点组成无线通信网络。

优选的，所述数据集中器通过GPRS与所述远端服务器通信，并通过广播方式将所述当前模式值发送至所述传感节点。

优选的，

所述模式值决定数据上传频率；

所述数据集中器广播持续时长至少为所述传感节点的一个唤醒间隔。

优选的，所述传感节点根据所述当前模式值切换运行模式包括：

所述传感节点解析所述广播包以提取所述广播包中的当前模式值；

所述传感节点判断所述当前模式值与前次模式值相比是否发生变化，

若发生变化，则所述传感节点根据所述当前模式值切换运行模式。

优选的，

所述传感节点在未接收到广播包时，判断苏醒时间是否用尽，一直到判断到苏醒时间用尽时，进入休眠状态；

所述传感节点在接收到广播包时，根据所述当前模式值切换运行模式，并在切换完成后进入休眠状态。

优选的，所述切换方法还包括：

所述远端服务器接收用户在终端设备上发送的切换指令并根据所述切换指令发送所述心跳包应答帧至数据集中器。

本发明另一方明还提供了一种轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，包括：

定时向远端服务器发送心跳包并接收所述远端服务器返回的心跳包应答帧；

解析所述心跳包应答帧以提取当前模式值，并判断所述当前模式值与前次模式值相比是否发生变化；

若发生变化，则将当前模式值通过广播包发送至所述传感节点。

优选的，

通过GPRS与所述远端服务器通信，并通过广播方式将所述当前模式值发送至所述传感节点。

优选的，

所述模式值决定数据上传频率；

广播时间至少为所述传感节点的一个唤醒间隔。

本发明还有一方面提供了一种轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，包括：

所述传感节点对从数据集中器接收到的广播包进行解析以提取所述广播包中的当前模式值；

所述传感节点判断所述当前模式值与前次模式值相比是否发生变化，

若发生变化，则所述传感节点根据所述当前模式值切换运行模式。

优选的，

所述传感节点在未接收到广播包时，判断苏醒时间是否用尽，一直到判断到苏醒时间用尽时，进入休眠状态；

所述传感节点在接收到广播包时，根据所述当前模式值切换运行模式，并在切换完成后进入休眠状态

本发明实施例的方案可以使得用户通过远端服务器，方便的对传感节点的运行模式进行集中、远程配置，相比现有技术，本发明能及时便捷的完成传感节点的运行模式切换工作，且成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1提供的方法流程图；

图2是本发明实施例系统结构图；

图3是本发明实施例中心跳包和心跳包应答帧交互示意图；

图4是本发明实施例中心跳包数据帧格式图；

图5是本发明实施例中心跳包应答帧格式图；

图6是本发明实施例中广播包格式图；

图7为本发明实施例中广播持续时间持续时长与传感节点唤醒间隔关系示意图；

图8为本发明中传感节点切换模式流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例1提供了一种轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，该方法应用于图2所示的由n个传感节点11、数据集中器12、云服务器13以及终端设备14组成的系统中，其中多个传感节点11与数据集中器12组成星型无线通信网络，数据集中器12与云服务器13可通过GPRS进行远程通信；用户通过终端设备14如移动终端或是PC连接云服务器，进行数据查看和远程控制操作。

该方法具体包括如下步骤：

S11、数据集中器定时向远端服务器发送心跳包并接收远端服务器返回的心跳包应答帧。该远端服务器具体可以云服务器。

心跳包及心跳包应答帧交互过程如图3所示。心跳包的数据帧格式及心跳包应答帧格式如图4和图5所示。

上述定时可以是指周期性的进行交互或是在某一固定时间内实时交互等方式。

需要说明的是远端服务器可根据从终端设备接收的用户指令生成心跳包应答帧。如用户在终端设备上输入模式值，终端设备将此信息通过网络传输到远端服务器如云服务器，则云服务器据此并结合心跳包生成心跳包应答帧发送至数据集中器。

S12、数据集中器解析心跳包应答帧以提取当前模式值，并判断当前模式值与前次模式值相比是否发生变化。

心跳包应答帧中包含模式值，该模式值可以决定传感节点的数据上传频率。当数据集中器接收到心跳包应答帧后，从应答帧中解析出模式值。此处当前模式值是指数据集中器从接受的心跳包应答帧中提取出的模式值，而前次模式值是指数据集中器解析前次心跳包应答帧得到的前次模式值，该前次模式值可以存储在数据集中器中。

为使该判断过程可持续，数据集中器可在每次提取出当前模式值后，使用当前模式值覆盖前次模式值，以作为下次模式值的前次模式值进行判断。当然，数据集中器也可以在判断到当前模式值与前次模式值不同时，执行该覆盖操作。

S13、若发生变化，则数据集中器将当前模式值通过广播包发送至传感节点。

若模式值较之前收到的模式值发生变化，则以广播的形式将该新的模式值等信息发送到各个传感节点。为确保大部分时间处于休眠状态的传感节点收到广播包，如图7所示，该广播持续时长至少为1倍唤醒间隔，该唤醒间隔为传感节点的单次休眠时间。优选的，广播持续可为2倍唤醒间隔时长。广播包格式见图6。

S14、传感节点根据当前模式值切换运行模式。

当传感节点在苏醒时间段内收到数据集中器发送的广播包后，首先从广播包中解析提取模式信息，并判断模式值是否改变，若模式值较之前改变，则切换自身的工作模式。执行流程图如图8所示。

本申请中，传感节点定时苏醒，每次苏醒时间长度最长可设为2秒钟。若传感节点苏醒后，一直未接收到广播包，则当根据内部定时器判断到苏醒时间用尽，则传感节点自动进入休眠模式。若传感节点在苏醒后，接收到广播包，则进行提取、判断、切换等动作，执行完模式切换后，进入休眠模式，此过程可不用等待设定的苏醒时间用尽。

根据上述方案，用户可通过云端服务器等对多个传感节点的运行模式进行远程集中切换，相比现有技术中，操作更加便捷、迅速，且节省了成本。

本申请实施例2提供了一种一种轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，应用于数据集中器中，该方法包括：

定时向远端服务器发送心跳包并接收所述远端服务器返回的心跳包应答帧；

解析所述心跳包应答帧以提取当前模式值，并判断所述当前模式值与前次模式值相比是否发生变化；

若发生变化，则将当前模式值通过广播包发送至所述传感节点。

优选的，该数据集中器通过GPRS与所述远端服务器通信，并通过广播方式将所述当前模式值发送至所述传感节点。

优选的，上述模式值包括唤醒间隔和/或数据上传频率；广播时间至少为所述传感节点的一个唤醒间隔。

本发明实施例3提供了一种轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，应用于传感节点中，包括：

所述传感节点对从数据集中器接收到的广播包进行解析以提取所述广播包中的当前模式值；

所述传感节点判断所述当前模式值与前次模式值相比是否发生变化，

若发生变化，则所述传感节点根据所述当前模式值切换运行模式。

优选的，所述传感节点在未接收到广播包时，判断苏醒时间是否用尽，一直到判断到苏醒时间用尽时，进入休眠状态；

所述传感节点在接收到广播包时，根据所述当前模式值切换运行模式，并在切换完成后进入休眠状态

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，其特征在于，所述切换方法包括：

数据集中器定时向远端服务器发送心跳包并接收所述远端服务器返回的心跳包应答帧；

所述数据集中器解析所述心跳包应答帧以提取当前模式值，并判断所述当前模式值与前次模式值相比是否发生变化；

若发生变化，则所述数据集中器将当前模式值通过广播包发送至所述传感节点；

所述传感节点根据所述当前模式值切换运行模式；

所述数据集中器与所述传感节点组成无线通信网络。

2.如权利要求1所述的轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，其特征在于，

所述数据集中器通过GPRS与所述远端服务器通信，并通过广播方式将所述当前模式值发送至所述传感节点。

3.如权利要求2所述的轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，其特征在于，

所述模式值决定数据的上传频率；

所述数据集中器广播持续时长至少为所述传感节点的一个唤醒间隔。

4.如权利要求1所述的轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，其特征在于，所述传感节点根据所述当前模式值切换运行模式包括：

所述传感节点解析所述广播包以提取所述广播包中的当前模式值；

所述传感节点判断所述当前模式值与前次模式值相比是否发生变化，

若发生变化，则所述传感节点根据所述当前模式值切换运行模式。

5.如权利要求4所述的轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，其特征在于，

所述传感节点在未接收到广播包时，判断苏醒时间是否用尽，一直到判断到苏醒时间用尽时，进入休眠状态；

所述传感节点在接收到广播包时，根据所述当前模式值切换运行模式，并在切换完成后进入休眠状态。

6.如权利要求1所述的轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，其特征在于，所述切换方法还包括：

所述远端服务器接收用户在终端设备上发送的切换指令并根据所述切换指令发送所述心跳包应答帧至数据集中器。

7.一种轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，其特征在于，所述切换方法包括：

定时向远端服务器发送心跳包并接收所述远端服务器返回的心跳包应答帧；

解析所述心跳包应答帧以提取当前模式值，并判断所述当前模式值与前次模式值相比是否发生变化；

若发生变化，则将当前模式值通过广播包发送至自身无线通信网络中的所述传感节点。

8.如权利要求7所述的轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，其特征在于，

通过GPRS与所述远端服务器通信，并通过广播方式将所述当前模式值发送至所述传感节点。

9.如权利要求7所述的轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，其特征在于，

所述模式值决定数据上传频率；

广播时间至少为所述传感节点的一个唤醒间隔。

10.一种轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，其特征在于，所述切换方法包括：

所述传感节点对从数据集中器接收到的广播包进行解析以提取所述广播包中的当前模式值；

所述传感节点判断所述当前模式值与前次模式值相比是否发生变化，

若发生变化，则所述传感节点根据所述当前模式值切换运行模式；

所述数据集中器与所述传感节点组成无线通信网络。

11.如权利要求10所述的轻量级无线传感网络的传感节点运行模式切换方法，其特征在于，

所述传感节点在未接收到广播包时，判断苏醒时间是否用尽，一直到判断到苏醒时间用尽时，进入休眠状态；

所述传感节点在接收到广播包时，根据所述当前模式值切换运行模式，并在切换完成后进入休眠状态。