CN106376069A - 一种无线通信系统的低功耗方法 - Google Patents
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Abstract
一种无线通信系统的低功耗方法，采用设定的无线通信时间规则进行网络注册和数据收发，在规定的时间点唤醒子节点；所述中心节点和子节点根据数据传送的方向和数据量，选择数据包帧数和数据格式；使用RS ECC算法对接收数据进行检错和纠错，以减少数据重发。本发明可大大减少功耗，并可有效降低通信数据在发送过程中发生碰撞导致数据丢失的问题，使通信系统的应用范围大大扩展。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线通信系统的低功耗方法。
背景技术
目前很多无线通信系统的设计方案中将所有节点都采用市电供电，在需要数据发射时直接发射，其他时间则切换到接收模式。这种方式主要存在两个问题：一是耗电量大，难以在无市电供电地区使用；二是数据发送无规则，容易造成数据碰撞而使数据丢失。
因此，需要针对这些缺陷，设计可有效降低无线通信节点的功耗及避免数据碰撞而丢失的系统和方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种无线通信系统的低功耗方法，实现保持运行的无线通信节点之间的低功耗通信。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种无线通信系统的低功耗方法，至少包括以下步骤：
步骤1，设定无线通信时间规则，所述无线通信时间规则包括：将一天的时间平均分成多个时间段，将每个时间段平均分成多个时间槽，子节点在每个时间段的一个时间槽内接收和/或发送数据；相邻两个接收和/或发送数据的时间槽之间的时间差相同；
所述子节点在到接收和/或发送数据的时间槽时被唤醒，在接收和/或发送数据的时间槽内，所述子节点保持为唤醒状态；所述子节点在接收和/或发送数据的时间槽结束后进入休眠状态，在除接收和/或发送数据的时间槽外的时间内，所述子节点保持为休眠状态；
步骤2，设定无线通信数据协议，所述无线通信数据协议包括：中心节点向子节点发送的数据包包括一首帧和多个数据帧，所述每个数据帧中包含一个向子节点请求的命令；通过RSECC算法在每个数据帧和首帧中加入ECC检验数据；
所述子节点根据中心节点发送的数据包中的命令，将回复中心节点的数据包分为多个数据帧，所述一个数据帧中包括回复中心节点的一个命令的数据；通过RS ECC算法在每个数据帧中加入ECC检验数据；
步骤3，所述中心节点/子节点通过RS ECC算法检验接收的数据包中的ECC检验数据是否正确，若不正确，则对数据包中的错误的数据进行纠正。
上述的一种无线通信系统的低功耗方法，其中，所述步骤2中，所述每个数据帧和首帧中还包括结束符。
上述的一种无线通信系统的低功耗方法，其中，所述每个子节点有唯一的ID。
上述的一种无线通信系统的低功耗方法，其中，所述步骤2中，所述首帧中还包括中心节点发送的数据包中首帧和数据帧的总数量信息、每个数据帧的目标子节点的ID信息。
上述的一种无线通信系统的低功耗方法，其中，所述子节点接收中心节点发送的数据包中的首帧，根据首帧中每个数据帧的目标子节点的ID信息判断是否有目标子节点的ID信息与自身ID信息一致，若有，则接收与自身ID信息一致的数据帧和其与首帧之间的数据帧；若没有，则不接收任何数据帧。
上述的一种无线通信系统的低功耗方法，其中，所述子节点接收数据帧后，将目标子节点的ID信息与自身ID信息一致的数据帧保留，将保留的数据帧与首帧之间的数据帧丢弃。
上述的一种无线通信系统的低功耗方法，其中，所述步骤2中，所述首帧位于数据帧的前端。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，有以下优点：
本发明提供的一种无线通信系统的低功耗方法，采用设定的无线通信时间规则进行网络注册和数据收发，在规定的时间点唤醒子节点；所述中心节点和子节点根据数据传送的方向和数据量，选择数据包帧数和数据格式；使用RS ECC算法对接收数据进行检错和纠错，以减少数据重发。本发明通过以上方法，可大大减少功耗，并可有效降低通信数据在发送过程中发生碰撞导致数据丢失的问题，使通信系统的应用范围大大扩展。
附图说明
图1为本发明的无线通信时间规则的设定示意图；
图2为本发明的中心节点发送的数据包的示意图；
图3为本发明的子节点发送的数据包的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细介绍。
请参见图1～图3，本发明提供了一种无线通信系统的低功耗方法，具体包括：设定无线通信时间规则、设定无线通信数据协议、无线通信数据的检错和纠错。
请参见图1，所述无线通信时间规则定义子节点如何进行网络注册以及数据收发的时间规则，所述无线通信时间规则包括：将一天的时间平均分成多个时间段，将每个时间段平均分成多个时间槽，子节点在每个时间段的一个时间槽内接收和/或发送数据；相邻两个接收和/或发送数据的时间槽之间的时间差相同。
所述子节点在到接收和/或发送数据的时间槽时被唤醒，在接收和/或发送数据的时间槽内，所述子节点保持为唤醒状态；所述子节点在接收和/或发送数据的时间槽结束后进入休眠状态，在除接收和/或发送数据的时间槽外的时间内，所述子节点保持为休眠状态。
子节点通过设定的无线通信时间规则进行网络注册和数据收发，所述网络注册实现以低功耗方式加入到通信网络中。
所述网络注册具体包括以下步骤：子节点通电后，根据设定的无线通信时间规则，使子节点在一个时间段只能在一个时间槽内进行数据的接收和发送。如果子节点在设定的时间槽内接收不到中心节点发送的数据，则进入休眠状态，直到下一个时间段中可以接收和发送数据的时间槽，即偏移一个时间槽时间使子节点接收中心节点发送的数据。如果子节点接收到中心节点发送的数据，则判断该接收数据的时间槽是否被其他子节点占用，若没有其他子节点在该时间槽进行数据的接收和发送，则设定所述子节点之后在此时间槽内进行数据的接收和发送；若已经有其他子节点在该时间槽进行数据的接收和发送，则所述子节点与中心节点进行通信协商，确定子节点进行数据接收和发送数据的时间槽，在进行数据接收和发送数据的时间槽内完成网络注册。通过上述方法，使不同的子节点在不同的时间槽收发数据，可有效降低通信数据在发送过程中发生碰撞导致数据丢失的问题，且极大降低了子节点的功耗。
子节点完成网络注册后进行数据收发，中心节点向子节点发送数据包，所述中心节点发送的数据包中包含向子节点请求的命令，子节点根据中心节点请求的命令按照设定的无线通信时间规则，在设定的时间槽内进行数据的接收和发送。如果子节点在设定的一个时间槽内接收不到数据，则进入休眠状态，直到下一个时间段中可以接收和发送数据的时间槽，即偏移一个时间槽时间使子节点接收中心节点发送的数据。
通过设定无线通信时间规则，使子节点只在规定的时间槽被唤醒，进行数据的接收和发送，在其他的时间槽内，子节点保持休眠状态。这样可以大大降低子节点的功耗，使子节点实现以低功耗方式与中心节点进行数据通信。
请参见图2，所述无线通信数据协议定义通信各方进行数据传送的格式，所述无线通信数据协议包括：中心节点向子节点发送的数据包包括一首帧和多个数据帧，所述首帧位于数据帧的前端。所述首帧中包括数据包中首帧和数据帧的总数量信息、每个数据帧的目标子节点的ID信息、ECC检验数据和结束符，所述数据帧的目标子节点的ID信息为此数据帧需要传送到的子节点的ID信息。所述每个数据帧中包含一个向子节点请求的命令、ECC检验数据和结束符。
请参见图3，所述子节点根据中心节点发送的数据包中的命令，将回复中心节点的数据包分为多个数据帧，所述一个数据帧包括数据、ECC检验数据和结束符，所述一个数据帧的数据为回复中心节点的一个命令的数据。所述子节点可以根据中心节点发送的数据包中的命令的数量，调整回复的数据包中数据帧的数量，即所述子节点回复中心节点的数据包中数据帧的数量与所述中心节点发送的数据包中数据帧的数量相同。
所述子节点接收中心节点发送的数据包使，首先接收数据包中的首帧，所述每个子节点有唯一的ID，所述子节点根据首帧中每个数据帧的目标子节点的ID信息判断是否有目标子节点的ID信息与自身ID信息一致，若有，则接收与自身ID信息一致的数据帧以及其与首帧之间的数据帧；子节点接收数据帧后，将目标子节点的ID信息与自身ID信息一致的数据帧保留，将保留的数据帧与首帧之间的数据帧丢弃。若没有，则不接收任何数据帧。
通过首帧中每个数据帧的目标子节点的ID信息，使子节点可快速的查找到需要接收的数据帧，可提高数据传送的速率，提高效率，节省功耗。
通过设定无线通信数据协议，使中心节点和子节点发送的数据包的帧数可变、数据格式有所差异。所述数据包帧数可变可实现每次通信的数据量最小，以降低功耗。所述数据格式差异可以实现在子节点接收数据时，根据首帧中每个数据帧的目标子节点的ID信息，判断需要接收的数据帧以及是否需要停止接收数据帧，以节省功耗；且子节点发送的数据包没有首帧，只有数据帧，可减少冗余数据，降低发射时间，节省功耗。
所述中心节点在发送数据前通过RS ECC算法在每个数据帧和首帧中加入ECC检验数据，所述子节点在发送数据前通过RS ECC算法在每个数据帧中加入ECC检验数据。所述中心节点/子节点通过RS ECC算法检验接收的数据包中的ECC检验数据是否正确，若不正确，则对数据包中的错误的数据进行纠正。通过RS ECC算法检验和纠错可实现对数据进行检错并对少量数据出错进行纠正，以减少数据重发而降低功耗。
综上所述，本发明提供的一种无线通信系统的低功耗方法，采用设定的无线通信时间规则进行网络注册和数据收发，在规定的时间唤醒子节点；所述中心节点和子节点根据数据传送的方向和数据量，选择数据包帧数和数据格式；使用RS ECC算法对接收的数据进行检错和纠错，以减少数据重发。本发明通过以上方法，可大大减少功耗，并可有效降低通信数据在发送过程中发生碰撞导致数据丢失的问题，使通信系统的应用范围大大扩展。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (7)
1.一种无线通信系统的低功耗方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
步骤1，设定无线通信时间规则，所述无线通信时间规则包括：将一天的时间平均分成多个时间段，将每个时间段平均分成多个时间槽，子节点在每个时间段的一个时间槽内接收和/或发送数据；相邻两个接收和/或发送数据的时间槽之间的时间差相同；
所述子节点在到接收和/或发送数据的时间槽时被唤醒，在接收和/或发送数据的时间槽内，所述子节点保持为唤醒状态；所述子节点在接收和/或发送数据的时间槽结束后进入休眠状态，在除接收和/或发送数据的时间槽外的时间内，所述子节点保持为休眠状态；
步骤2，设定无线通信数据协议，所述无线通信数据协议包括：中心节点向子节点发送的数据包包括一首帧和多个数据帧，所述每个数据帧中包含一个向子节点请求的命令；通过RSECC算法在每个数据帧和首帧中加入ECC检验数据；
所述子节点根据中心节点发送的数据包中的命令，将回复中心节点的数据包分为多个数据帧，所述一个数据帧中包括回复中心节点的一个命令的数据；通过RS ECC算法在每个数据帧中加入ECC检验数据；
步骤3，所述中心节点/子节点通过RS ECC算法检验接收的数据包中的ECC检验数据是否正确，若不正确，则对数据包中的错误的数据进行纠正。
2.根据权利要求1所述的一种无线通信系统的低功耗方法，其特征在于，所述步骤2中，所述每个数据帧和首帧中还包括结束符。
3.根据权利要求1所述的一种无线通信系统的低功耗方法，其特征在于，所述每个子节点有唯一的ID。
4.根据权利要求3所述的一种无线通信系统的低功耗方法，其特征在于，所述步骤2中，所述首帧中还包括中心节点发送的数据包中首帧和数据帧的总数量信息、每个数据帧的目标子节点的ID信息。
5.根据权利要求4所述的一种无线通信系统的低功耗方法，其特征在于，所述子节点接收中心节点发送的数据包中的首帧，根据首帧中每个数据帧的目标子节点的ID信息判断是否有目标子节点的ID信息与自身ID信息一致，若有，则接收与自身ID信息一致的数据帧和其与首帧之间的数据帧；若没有，则不接收任何数据帧。
6.根据权利要求5所述的一种无线通信系统的低功耗方法，其特征在于，所述子节点接收数据帧后，将目标子节点的ID信息与自身ID信息一致的数据帧保留，将保留的数据帧与首帧之间的数据帧丢弃。
7.根据权利要求1所述的一种无线通信系统的低功耗方法，其特征在于，所述步骤2中，所述首帧位于数据帧的前端。
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