CN112788609B - 一种链型无线传感器网络传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种链型无线传感器网络传输方法，包括如下步骤：S1，每个节点设有一组传感器，所述传感器用于采集数据及中继转发；S2，N节点的传感器发送数据，N+1节点的一组传感器进行接收，大大增加了接收的可靠性；S3，N+1节点的传感器，接收N节点的数据后，再添加自身的数据，合并后一起转发给N+2节点，通过数据冗余，增加发送可靠性，最终每个传感器的数据会被重复多次传送给网关，这样大大降低数据丢失的概率；S4，每个节点通过手拉手中继的方式，将数据通过无线发送给后一个节点，直至最后一个节点将数据发送给局端设备。

Description

一种链型无线传感器网络传输方法

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，尤其是涉及一种链型无线传感器网络传输方法。

背景技术

随着物联网技术的推广和实施，大量使用各种各样的传感器来监测类似高压电力线路、路灯等的网络是链型的设施。这种设施有两个特点，一是外部供电不方便，二是网络是链型拓扑，超出一般的直接点对点无线通讯距离，无法采用星型网络拓扑结构。

传统的实施方式是传感器与移动通信基站连接，通过4G或5G的移动网络，借助移动运营商的基站组成网络。但该方式只适合有运营商网络的场景，而一些电力设施，特别是高压、特高压网络是经常部署在人际罕见的山区，周边没有移动运营商网络，同时使用运营商网络的4G\5G技术，其功耗相对于私有协议和定制技术会大很多，对供电会提出更高要求。

发明内容

为解决现有技术的不足，实现低功耗传输的同时，又能拓展布网方式的目的，本发明采用如下的技术方案：

一种链型无线传感器网络传输方法，包括如下步骤：

S1，每个节点设有一组传感器，所述传感器用于采集数据及中继转发；

S2，N节点的传感器发送数据，N+1节点的一组传感器进行接收，大大增加了接收的可靠性；

S3，N+1节点的传感器，接收N节点的数据后，再添加自身的数据，合并后一起转发给N+2节点，通过数据冗余，增加发送可靠性，最终每个传感器的数据会被重复多次传送给网关，这样大大降低数据丢失的概率；

S4，每个节点通过手拉手中继的方式，将数据通过无线发送给后一个节点，直至最后一个节点将数据发送给局端设备。

进一步地，所述步骤S2，N节点的传感器依次发送数据，避免无线数据冲突。

进一步地，N节点的传感器采用同一频率，由于同一节点的传感器是依次发送数据，因此传感器可以统一采用同一频率，节省带宽的同时，也方便传感器的部署与实施，例如传感器在出厂时统一设置一个出厂频率，方便了后续部署实施时的调试，或者生产时就提供一种频率，节省了生产步骤、生产工艺、生产原料等，又或者在安装部署前统一调整为同一频率，也能够提高后续安装部署、调试、替换的工作效率。

进一步地，所述步骤S2中传感器处于接收状态时，完成与前一节点传感器的时间校准，便于前后节点的时序配合。

进一步地，所述步骤S2，N节点的传感器发送数据后，进入休眠状态，直至传感器根据内部时钟，在预设时间点苏醒，进入接收状态。采用这样的无应答模式后，无需等待接收节点应答信号，马上进入休眠状态，可以最大程度减少工作时间，降低功耗，同时，除了发送和接收的节点，其他节点的传感器均处于休眠状态，节约了能耗，也避免了发送节点的信号影响到接收节点以外的其他节点（其他节点如果仍有处于接收状态的，可能会接收到发送节点的数据）。

进一步地，所述节点之间传输的频率相同，由于其他节点处于休眠状态，并非接收状态，因此节点发送的数据并不会影响到其他休眠的节点，采用相同的频率能够节省带宽。

进一步地，通过所述步骤S2中传感器处于接收状态时，完成与前一节点传感器的时间校准，通过校准的时间自动校准预设的苏醒时间，对于具有休眠功能的传感器，时间校准还有助于自动调整预设的苏醒时间。

进一步地，对于距离超过信号干扰阈值的两个节点，两个节点的传感器同时发送数据，从而提高数据传输效率。

进一步地，所述节点之间不回退、不形成回路的数据流向，构成链型网络，该链型网络在实际布网时，便可采用其他拓扑结构进行布网，例如树状网，从而拓展了链型网的组网方式。

本发明的优势和有益效果在于：

本发明针对链型网络，功耗敏感的场景下，提供了一种协调功耗和通讯可靠性的高性价比方案，从而节约了功耗，提高了数据传输的可靠性，节省了带宽、节约了时间、提高了效率，同时，拓展了功耗要求苛刻的场景下链型网络节点的无线数据传输的应用。

附图说明

图1是本发明的节点布网示意图。

图2是本发明中节点内传感器收发时序图。

图3是本发明中树状网络的无线传输路径图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，一种链型无线传感器网络传输方法，包括如下步骤：

（1）每个节点上有多个传感器，一般电力线路上传感器是3的倍数；

（2）每个传感器既是采样点，同时也是中继器；

（3）每个节点采用手拉手中继方式，将数据通过无线发送给后一个节点，以此类推，直到最后一个节点将数据发送给局端设备；

（4）节点N发送数据时，其他节点均休眠，只有节点N+1处于接收状态；处于休眠的节点根据内部时钟计时，在特定的时间点自己苏醒，进入接收状态；

（5）节点N+1接收到节点N的数据后，再添加自身的数据，合并后一起转发给N+2节点。时序如图2所示，N节点A传感器的数据会被N+1节点3个传感器同时接收，且N+1节点的3个传感器会将接收的数据转发到下个节点，故最终每个传感器的数据会被重复多次传送给网关，这样大大降低数据丢失的概率；

每个节点多个传感器同时接收前一个节点的数据，大大增加接收可靠性；前一个节点的数据通过后一个节点的多个传感器中继发送，通过数据冗余，增加发送可靠性；

同一节点的不同传感器，在时间上，错开发送数据，避免无线数据冲突；

（6）采用无应答模式，即发送数据后，无需等待接收节点应答信号，马上进入休眠状态，这样可以最大程度减少工作时间，降低功耗；

（7）传感器处于接收状态时，同时完成相对前一节点时间的校准，便于前后节点的时序配合；

（8）若链型网络很长，如超过几百个节点，这样无线信号在物理间隔距离足够远的不同节点间传输衰减到足够小，以致不会造成信号干扰，则不同节点就可以同时发送数据，提高数据传输速度。例如节点10可以与节点110同时发送数据（评估认为超过100个物理节点，其距离已经满足无线信号干扰要求）。所有节点使用的同一频率，这样可以节省频率占用带宽。

链型网络是指最终的数据流形成的网络拓扑，实际物理网络可以是其他拓扑，如树状网络，只要数据流走向是前一个节点发给后一个节点，不往回退，不形成回路，都可以使用本发明，如图3所示，黑色线条代表无线传输路径，不是物理连接。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种链型无线传感器网络传输方法，其特征在于包括如下步骤：

S1，每个节点设有一组传感器，一组传感器包含多个传感器，所述传感器用于采集数据及中继转发；

S2，N节点的传感器发送数据，N+1节点的一组传感器进行接收，节点N发送数据时，其他节点均休眠，只有节点N+1处于接收状态；

S3，N+1节点的传感器，接收N节点的数据后，再添加自身的数据，合并后一起转发给N+2节点，同一节点的不同传感器，在时间上，错开发送数据，每个节点多个传感器同时接收前一个节点的数据；

S4，每个节点通过手拉手中继的方式，将数据通过无线发送给后一个节点，直至最后一个节点将数据发送给局端设备。

2.如权利要求1所述的一种链型无线传感器网络传输方法，其特征在于所述步骤S2，N节点的传感器依次发送数据。

3.如权利要求2所述的一种链型无线传感器网络传输方法，其特征在于N节点的传感器采用同一频率。

4.如权利要求1所述的一种链型无线传感器网络传输方法，其特征在于所述步骤S2中传感器处于接收状态时，完成与前一节点传感器的时间校准。

5.如权利要求1所述的一种链型无线传感器网络传输方法，其特征在于所述步骤S2，N节点的传感器发送数据后，进入休眠状态，直至传感器根据内部时钟，在预设时间点苏醒，进入接收状态。

6.如权利要求5所述的一种链型无线传感器网络传输方法，其特征在于所述节点之间传输的频率相同。

7.如权利要求5所述的一种链型无线传感器网络传输方法，其特征在于通过所述步骤S2中传感器处于接收状态时，完成与前一节点传感器的时间校准，通过校准的时间自动校准预设的苏醒时间。

8.如权利要求1所述的一种链型无线传感器网络传输方法，其特征在于对于距离超过信号干扰阈值的两个节点，两个节点的传感器同时发送数据。

9.如权利要求1所述的一种链型无线传感器网络传输方法，其特征在于所述节点之间不回退、不形成回路的数据流向，构成链型网络。

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