CN108648429A - 低功耗无线扩频网络中节点唤醒方法 - Google Patents

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赵庭兵
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Abstract

本发明公开了一种低功耗无线扩频网络中节点唤醒方法，包括：将m个终端子节点分为n组，每一组被分配一特定的载波频率，集中器依次发出n个载波频率，相应载波频率对应的终端节点被唤醒并传输数据至集中器；和/或在组网过程中，对每个终端子节点分配不同的延迟时间，在集抄时，集中器仅发出一次唤醒信号，所有所属子节点收到该唤醒信号后自动醒来，启动其定时器，然后继续睡眠，延迟时间到则主动醒来上传数据至集中器。方法一中，抄收某节点时只有该组节点会被“误唤醒”，误唤醒功耗将大大降低，使得“低功耗无线扩频网络”成为可行。在方法二中，既保证了每个上传在时间上的唯一性，又使得一轮集抄仅有一次唤醒，最大程度减少了“误唤醒”带来的功耗损失。

Description

低功耗无线扩频网络中节点唤醒方法
技术领域
本发明属于物联网节点控制技术领域，具体涉及一种低功耗无线扩频网络中节点唤醒方法。
背景技术
近年来兴起的智能家用计量仪表(水、电、气表)抄表网络化，基本都釆用无线扩频技术，由于扩频调制的高灵敏度及低噪性，使得感知层网络无线信号的“穿透力”及传送力大大改善，但由于LORA芯片的CAD唤醒机制，所有收到信号的节点都将被唤醒，也就是说，如果父节点需要逐个与1000个子节点通信，在逐个唤醒子节点的过程中，每个节点都将被唤醒1000次，有效通信却只有一次。换言之，在一轮集抄过程中，每个节点都将被误唤醒999次，据测试估算，若每天集抄一次，每个节点一年将损失2000mah，这将导致“低功耗”无线扩频网络难以实现，一组4节5号干电池只能使用2-3个月。
另一方面，如果父节点仅发出一次CAD唤醒信号，各个所属子节点收到该唤醒信号后自动醒来并同时上传数据，则会出现“电波碰撞”效应而导致父节点无法解码辨识出有效数据信号。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种低功耗无线扩频网络中节点唤醒方法。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种低功耗无线扩频网络中节点唤醒方法，其采用如下方法之一或其组合：
方法一：将集中器与终端子节点组网，将m个终端子节点分为n组，所述m、n均为正整数，每一组被分配一特定的载波频率，组与组之间被分配的载波频率不相同，集中器依次发出n个载波频率中的频率信号，相应载波频率对应的终端节点被唤醒并传输数据至集中器；
方法二：将集中器与终端子节点组网，在组网过程中，对每个终端子节点分配不同的延迟时间，在集抄时，集中器仅发出一次唤醒信号，所有所属子节点收到该唤醒信号后自动醒来，启动其定时器，然后继续睡眠，延迟时间到则主动醒来上传数据至集中器。
本发明的方法一中，抄收某节点时只有该组节点会被“误唤醒”，不同频率不会被唤醒。误唤醒功耗将大大降低，使得“低功耗无线扩频网络”成为可行。在方法二中，既保证了每个上传在时间上的唯一性，又使得一轮集抄仅有一次唤醒，最大程度减少了“误唤醒”带来的功耗损失。
在本发明的一种优选实施方式中，在方法一和方法二中还具有以下步骤：
S1，集中器发出一个唤醒信号后，若集中器在规定的时间P内接收到子节点的返回数据，则集中器对数据进行处理；否则，执行步骤S2；
S2，筛选出没有返回数据的子节点，集中器将发出比上次发出的更窄的带宽，若集中器在规定的时间P内接收到子节点的返回数据，则集中器对数据进行处理；否则循环执行步骤S2，所述p为正数。
对于部分距离父节点较远(或者方向背向父节点且需“穿墙”若干才能到达)的子节点而言，大大提高了其收成功率，解决集抄时间长与抄收率高之间的矛盾。
在本发明的一种优选实施方式中，所述父节点和子节点上均设置有无线扩频模块。设置无线扩频模块的有益效果为基于LoRa扩频调制技术,抗干扰能力强，误码率低。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明提供了一种低功耗无线扩频网络中节点唤醒方法，其采用如下方法之一或其组合：
方法一：将集中器与终端子节点组网，将m个终端子节点分为n组，所述m、n均为正整数，每一组被分配一特定的载波频率，组与组之间被分配的载波频率不相同，集中器依次发出n个载波频率中的频率信号，相应载波频率对应的终端节点被唤醒并传输数据至集中器。
例如，在组网方案中，采用分组配频技术，自动为各组节点配置不同的载波频率，这样集抄时只会“误唤醒”本组的其他节点，比如将1000个子节点分为10组，每组100个，则抄收某节点时只有该组节点会被“误唤醒”(不同频率不会被唤醒)。于是误唤醒功耗将减小10倍，抄收某节点时只有该组节点会被“误唤醒”，不同频率不会被唤醒，误唤醒功耗将大大降低，从而使得“低功耗无线扩频网络”成为可行。
方法二：将集中器与终端子节点组网，在组网过程中，对每个终端子节点分配不同的延迟时间，在集抄时，集中器仅发出一次唤醒信号，所有所属子节点收到该唤醒信号后自动醒来，启动其定时器，然后继续睡眠，延迟时间到则主动醒来上传数据至集中器。
首先在组网过程中，对每个子节点分配不同的“等待时间片”；集抄时釆用分时上传技术；即父节点仅发出一次CAD唤醒信号，所有所属子节点收到该唤醒信号后自动醒来，启动其“等待时间片”定时器，然后继续睡眠；定时时间到则主动醒来上传数据。既保证了每个上传在时间上的唯一性，又使得一轮集抄仅有一次唤醒，最大程度减少了“误唤醒”带来的功耗损失。
在本发明的一种优选实施方式中，在方法一和方法二中还具有以下步骤：
S1，集中器发出一个唤醒信号后，若集中器在规定的时间P内接收到子节点的返回数据，则集中器对数据进行处理；否则，执行步骤S2；
S2，筛选出没有返回数据的子节点，集中器将发出比上次发出的更窄的带宽，若集中器在规定的时间P内接收到子节点的返回数据，则集中器对数据进行处理；否则循环执行步骤S2，所述p为正数。
对于部分距离父节点较远(或者方向背向父节点且需“穿墙”若干才能到达)的子节点而言，大大提高了其收成功率，解决集抄时间长与抄收率高之间的矛盾。在本实施方式中，每一级对应的带宽范围为：500M、250M、125M、62.5M。例如选取本领域中通用的带宽中心点为带宽中心点，首先发出带宽为500MHZ的呼叫信号，当在规定的时间P内没有接收完子节点的返回数据，则发出带宽为250MHZ的呼叫信号，依次类推，直到把信号全部收回。
在本发明的一种优选实施方式中，所述父节点和子节点上均设置有无线扩频模块。设置无线扩频模块的有益效果为基于LoRa扩频调制技术,抗干扰能力强，误码率低。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种低功耗无线扩频网络中节点唤醒方法，其特征在于，采用如下方法之一或其组合：
方法一：将集中器与终端子节点组网，将m个终端子节点分为n组，所述m、n均为正整数，每一组被分配一特定的载波频率，组与组之间被分配的载波频率不相同，集中器依次发出n个载波频率中的频率信号，相应载波频率对应的终端节点被唤醒并传输数据至集中器；
方法二：将集中器与终端子节点组网，在组网过程中，对每个终端子节点分配不同的延迟时间，在集抄时，集中器仅发出一次唤醒信号，所有所属子节点收到该唤醒信号后自动醒来，启动其定时器，然后继续睡眠，延迟时间到则主动醒来上传数据至集中器。
2.如权利要求1所述的低功耗无线扩频网络中节点唤醒方法集中器，其特征在于，在方法一和方法二中还具有以下步骤：
S1，集中器发出一个唤醒信号后，若集中器在规定的时间P内接收到子节点的返回数据，则集中器对数据进行处理；否则，执行步骤S2；
S2，筛选出没有返回数据的子节点，集中器将发出比上次发出的更窄的带宽，若集中器在规定的时间P内接收到子节点的返回数据，则集中器对数据进行处理；否则循环执行步骤S2，所述p为正数。
3.根据权利要求2所述的低功耗无线扩频网络中节点唤醒方法集中器，其特征在于，所述父节点和子节点上均设置有无线扩频模块。
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