CN107426805A - 无线节点设备、数据发送装置、数据发送方法及接收方法 - Google Patents

无线节点设备、数据发送装置、数据发送方法及接收方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及了一种无线节点设备、数据发送装置、数据发送方法及接收方法,该数据接收方法包括以下步骤:S11.在探测期判断是否检测到数据帧的帧开始字段;S12.从所述帧开始字段中提取组标志,并根据所述组标志判断是否需要休眠,若是,则执行步骤S13;若否,则执行步骤S15;S13.根据所述组标志确定休眠时间,并进入休眠状态;S14.判断所述休眠时间是否到达,若是,则执行步骤S15;若否,则继续执行步骤S14;S15.进入唤醒状态,并开始接收数据部分。实施本发明的技术方案,节省了功耗,且提高了数据接收的可靠性。

Description

无线节点设备、数据发送装置、数据发送方法及接收方法
技术领域
本发明涉及物联网领域,尤其涉及一种无线节点设备、数据发送装置、数据发送方法及接收方法。
背景技术
在无线网络应用中,无线节点设备作为网络服务的接入点,一般不能充电,而采用镍氢或纽扣电池供电,因此,无线节点设备的功耗直接影响其使用寿命,这就要求无线节点设备尽可能多地休眠,最大限度降低功耗。但是,另一方面,当有数据需要接收时,又希望无线节点设备能尽可能及时地接收,这是一对矛盾。而所谓的空中唤醒,就是指无线节点设备即使处于休眠状态,当需要其工作时可以直接通过无线手段将其唤醒。
通常,一个完整的数据帧包括:前导码+同步字+数据+帧数据校验+帧结束标记,其中,前导码用于让无线节点设备知道有数据要发送了;同步字用于标识数据的开始。为了节省功耗,无线节点设备一般采用的是定时唤醒方式,即,一个完整的唤醒周期包括探测期和休眠期,其中,在探测期开启一个接收射频信号的时间窗口,并判断能否检测到有效的前导码,若有,则继续接收,直到接收完数据;若无,则返回继续休眠。
为保证无线节点设备不会错过有效的数据帧,通常采用以下两种方法:
一是采用超长前导码,使前导码的接收时间(前导码的数据长度*接收速率)要略长于无线节点设备的休眠期。然而,这种方法虽然可保证数据帧的有效接收,但是,由于一个定时唤醒的周期通常有数十秒,一旦检测到前导码,直到接收到有效数据,它都需要维持正常的工作状态,就会额外耗电。
二是数据发送装置将数据帧多次重复发送,以提高无线节点设备正确接收数据的几率,但是,由于数据帧中数据长度通常远大于前导码的数据长度,而前导码的数据长度又远大于同步字,若探测期正对应同步字或数据,无线节点设备就会错过这个唤醒周期的数据,所以,这种方式虽然能提高数据的接收几率,但不能百分百保证无线节点设备能接收到前导码,同时,也会导致数据接收的时延不可控,不能确定无线节点设备在哪一个唤醒周期接收到数据。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述耗电较大或数据接收的可靠性低的缺陷,提供一种无线节点设备、数据发送装置、数据发送方法及接收方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种无线节点设备的数据接收方法,包括以下步骤:
S11.在探测期判断是否检测到数据帧的帧开始字段;
S12.从所述帧开始字段中提取组标志,并根据所述组标志判断是否需要休眠,若是,则执行步骤S13;若否,则执行步骤S15;其中,所述数据帧包括数据部分及设置在数据部分之前的帧开始部分,所述帧开始部分包括多组帧开始字段,且每组帧开始字段包括组标志;
S13.根据所述组标志确定休眠时间,并进入休眠状态;
S14.判断所述休眠时间是否到达,若是,则执行步骤S15;若否,则继续执行步骤S14;
S15.进入唤醒状态,并开始接收数据部分。
优选地,所述组标志为相应组的序号值,或相应组的倒数序号值。
优选地,所述帧开始字段包括前导码及设置在所述前导码后面的同步字;而且,
在步骤S12中,从所述帧开始字段中提取组标志的步骤包括:
从所述同步字中提取组标志,其中,所述组标志配置在所述同步字中;或者,
从所述前导码中提取组标志,其中,所述组标志配置在所述前导码的后段。
优选地,在所述步骤S13中,根据所述组标志确定休眠时间的步骤包括:
获取数据接收速率,并根据所述数据接收速率及所述组标志计算休眠时间。
本发明还构造一种数据发送方法,包括:
S21.当有数据发送需求时,配置数据帧,其中,所述数据帧包括数据部分及设置在数据部分之前的帧开始部分,所述帧开始部分包括多组帧开始字段,且每组帧开始字段包括组标志;
S22.发送所述数据帧。
优选地,所述多组帧开始字段之间配置有空隙。
优选地,所述组标志配置为相应组的序号值,或相应组的倒数序号值。
优选地,所述帧开始字段包括前导码及设置在所述前导码后面的同步字;而且,
将所述组标志配置在所述同步字中;或者,
将所述组标志配置在所述前导码的后段。
本发明还构造一种无线节点设备,包括第一处理器和第一存储器,其特征在于,所述第一存储器用于存储第一存储程序指令,所述第一程序指令由所述第一处理器加载并执行实现以上数据接收方法的步骤。
本发明还构造一种数据发送装置,包括第二处理器和第二存储器,其特征在于,所述第二存储器用于存储第二存储程序指令,所述第二程序指令由所述第二处理器加载并执行实现以上数据发送方法的步骤。
实施本发明的技术方案,由于数据帧中包括多组帧开始字段,且每组都插入有组标志,当无线节点设备探测到帧开始字段,且根据其中的组标志判断需要休眠时,先休眠一段时间,然后才开始接收数据部分,因此,相比采用超长同步字的方式,无线节点设备可以休眠更多的时间,节省了功耗;相比采用数据帧多次重发的方式,则提高了数据帧接收的可靠性。
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,下面描述中的附图仅仅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。附图中:
图1是本发明无线节点设备的数据接收方法实施例一的流程图;
图2是本发明数据发送方法实施例一的流程图;
图3是本发明无线节点设备实施例一的结构图;
图4是本发明数据发送装置实施例一的结构图。
具体实施方式
图1是本发明无线节点设备的数据接收方法实施例一的流程图,在该实施例中,无线节点设备执行以下步骤:
S11.在探测期判断是否检测到数据帧的帧开始字段,若是,则执行步骤S12;
在该步骤中,需说明的是,为节省功耗,无线节点设备是定时唤醒的,即,一个完整的唤醒周期包括探测期和休眠期。在探测期,无线节点设备开启一个接收射频信号的时间窗口,以探测当前是否有帧开始字段,若有,则开始接收该帧开始字段;若无,则继续休眠。
S12.从所述帧开始字段中提取组标志,并根据所述组标志判断是否需要休眠,若是,则执行步骤S13;若否,则执行步骤S15;其中,所述数据帧包括数据部分及设置在数据部分之前的帧开始部分,所述帧开始部分包括多组帧开始字段,且每组帧开始字段包括组标志;
在该步骤中,首先说明的是,数据发送装置在配置数据帧时,帧开始部分包括多组帧开始字段,且每组帧开始字段中均插入有组标志。另外,每组帧开始字段均包括前导码及设置在前导码后面的同步字,在加入组标志时,可将组标志配置在同步字中,也可将组标志配置在前导码的后段。
当无线节点设备接收到帧开始字段后,通过对其解析便可获取该帧开始字段所对应组标志,例如,在组标志插入在同步字的情况下,可从同步字中提取组标志;在组标志插入在前导码的情况下,可从前导码中提取组标志。然后,再根据所提取的组标志判断是否需要休眠,即,判断当前所接收的帧开始字段是否为最后一组帧开始字段,若是,则不需要休眠,若否,则需要休眠。
S13.根据所述组标志确定休眠时间,并进入休眠状态;
S14.判断所述休眠时间是否到达,若是,则执行步骤S15;若否,则继续执行步骤S14;
S15.进入唤醒状态,并开始接收数据部分。
在该步骤中,当判断不需要休眠或虽需要休眠但休眠时间已到达后,无线节点设备进入唤醒状态,此时,在接收完最后一组帧开始字段后,开始接收数据部分。
在一个实施例中,数据帧在配置时,每组帧开始字段中的组标志可为该帧开始字段所属组的倒数序号值,例如,共10组帧开始字段,第一组帧开始字段的组标志为9,第二组帧开始字段的组标志为8,…,第十组帧开始字段组标志为0。在这种情况下,若步骤S12中所提取的组标志为10、9、…、1,则判断需要休眠;若提取出的组标志为0,则判断不需要休眠。另外,步骤S13在计算休眠时间时,可具体为:先获取数据接收速率,然后,由于每组帧开始字段的数据长度为已知值,所以,可先计算出当前的帧开始字段距离最后一组帧开始字段的数据长度,然后再将计算出的数据长度除以数据接收速率,所得的商值即为休眠时间,当然,为了进一步提高有效数据的接收几率,可将所得的商值减去一预留值后的值作为休眠时间。
在另一个实施例中,组标志可为帧开始字段所属组的序号值,例如,共10组帧开始字段,第一组帧开始字段的组标志为0,第二组帧开始字段的组标志为1,…,第十组帧开始字段的组标志为9。在这种情况下,若提取出的组标志为0、1、…、8,则判断需要休眠;若提取出的组标志为9,则判断不需要休眠。另外,步骤S13在计算休眠时间时,可具体为:先获取数据接收速率,然后,由于每组帧开始字段的数据长度为已知值,所以,可先计算出当前的帧开始字段距离最后一组帧开始字段的数据长度,然后再将计算出的数据长度除以数据接收速率,所得的商值即为休眠时间,当然,为了进一步提高有效数据的接收几率,可将所得的商值减去一预留值后的值作为休眠时间。
当然,在其它实施例中,组标志还可为当前的帧开始字段距离最后一组帧开始字段的数据长度,或者,直接为当前的帧开始字段与最后一组帧开始字段之间的数据接收时间。
图2是本发明数据发送方法实施例一的流程图,该实施例的数据发送方法包括以下步骤:
S21.当有数据发送需求时,配置数据帧,其中,所述数据帧包括数据部分及设置在数据部分之前的帧开始部分,所述帧开始部分包括多组帧开始字段,且每组帧开始字段包括组标志;
在该步骤中,数据发送装置在配置数据帧时,帧开始部分包括多组帧开始字段,且每组帧开始字段中均加入有组标志,所加入的组标志可为相应组的序号值,或相应组的倒数序号值。另外,每组帧开始字段均包括前导码及设置在前导码后面的同步字,在加入组标志时,可将组标志配置在同步字中,也可将组标志配置在前导码的后段。
S22.发送所述数据帧。
在该步骤中,当无线节点设备在探测期检测到数据帧的帧开始字段后,通过对其解析便可获取该帧开始字段所对应组标志,例如,在组标志插入在同步字的情况下,可从同步字中提取组标志;在组标志插入在前导码的情况下,可从前导码中提取组标志。然后,再根据所提取的组标志判断是否需要休眠,即,判断当前所接收的帧开始字段是否为最后一组帧开始字段,若是,则不需要休眠,若否,则需要休眠,并在判断需要休眠时,计算休眠时间,并进入休眠状态。当判断不需要休眠或虽需要休眠但休眠时间已到达后,无线节点设备进入唤醒状态,此时,在接收完最后一组帧开始字段后,开始接收数据部分。
优选地,在配置数据帧的帧开始部分时,多组帧开始字段之间可配置有空隙,这样,可避免数据发送装置长时间占据某一RF频点。
图3是本发明无线节点设备实施例一的结构图,该实施例的无线节点设备包括第一处理器12和第一存储器11,该第一存储器11用于第一存储程序指令,该第一程序指令由第一处理器12加载并执行实现以上数据接收方法的步骤。
图4是本发明数据发送装置实施例一的结构图,该实施例的数据发送装置包括第二处理器22和第二存储器21,该第二存储器21用于存储第二存储程序指令,该第二程序指令由第二处理器22加载并执行实现以上数据发送方法的步骤。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何纂改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种无线节点设备的数据接收方法,其特征在于,包括以下步骤:
S11.在探测期判断是否检测到数据帧的帧开始字段;
S12.从所述帧开始字段中提取组标志,并根据所述组标志判断是否需要休眠,若是,则执行步骤S13;若否,则执行步骤S15;其中,所述数据帧包括数据部分及设置在数据部分之前的帧开始部分,所述帧开始部分包括多组帧开始字段,且每组帧开始字段包括组标志;
S13.根据所述组标志确定休眠时间,并进入休眠状态;
S14.判断所述休眠时间是否到达,若是,则执行步骤S15;若否,则继续执行步骤S14;
S15.进入唤醒状态,并开始接收数据部分。
2.根据权利要求1所述的数据接收方法,其特征在于,所述组标志为相应组的序号值,或相应组的倒数序号值。
3.根据权利要求1所述的数据接收方法,其特征在于,所述帧开始字段包括前导码及设置在所述前导码后面的同步字;而且,
在步骤S12中,从所述帧开始字段中提取组标志的步骤包括:
从所述同步字中提取组标志,其中,所述组标志配置在所述同步字中;或者,
从所述前导码中提取组标志,其中,所述组标志配置在所述前导码的后段。
4.根据权利要求1所述的数据接收方法,其特征在于,在所述步骤S13中,根据所述组标志确定休眠时间的步骤包括:
获取数据接收速率,并根据所述数据接收速率及所述组标志计算休眠时间。
5.一种数据发送方法,其特征在于,包括:
S21.当有数据发送需求时,配置数据帧,其中,所述数据帧包括数据部分及设置在数据部分之前的帧开始部分,所述帧开始部分包括多组帧开始字段,且每组帧开始字段包括组标志;
S22.发送所述数据帧。
6.根据权利要求5所述的数据发送方法,其特征在于,所述多组帧开始字段之间配置有空隙。
7.根据权利要求5所述的数据发送方法,其特征在于,所述组标志配置为相应组的序号值,或相应组的倒数序号值。
8.根据权利要求5所述的数据发送方法,其特征在于,所述帧开始字段包括前导码及设置在所述前导码后面的同步字;而且,
将所述组标志配置在所述同步字中;或者,
将所述组标志配置在所述前导码的后段。
9.一种无线节点设备,包括第一处理器和第一存储器,其特征在于,所述第一存储器用于存储第一存储程序指令,所述第一程序指令由所述第一处理器加载并执行实现权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
10.一种数据发送装置,包括第二处理器和第二存储器,其特征在于,所述第二存储器用于存储第二存储程序指令,所述第二程序指令由所述第二处理器加载并执行实现权利要求5-8任一项所述方法的步骤。
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