TWI543658B - 節點裝置及其通信方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及網路裝置，尤其涉及一種節點裝置及其通信方法。
Z-Wave是由丹麥公司Zensys主導的無線組網規格，是一種低速率短距離的無線通訊技術，其傳輸方式是中繼傳輸方式，具有功耗低、可靠性高以及價格低的特點，網路適應性較強。
現有的Z-Wave中的節點裝置通常採用電池供電，為了延長使用時間，作為接收端的節點裝置一般處於休眠狀態，通過設置一喚醒週期，週期性的喚醒進行資訊的接收。然而在資訊的發送接收過程中，當作為發送端的節點裝置發送資訊時，往往無法保證此時接收端的節點裝置處於喚醒狀態，同時由於資訊採用一次全部發送的模式，發送端也無法得知是否發送成功，從而導致往往需要發送端多次傳送、接收端長期保持喚醒狀態，耗電較多，無法長時間使用。
有鑑於此，有必要提供一種節點裝置，能夠及時確保發送端和接收端的同步，減少能耗，延長使用時間。
同時，還需要提供一種通信方法，能夠及時確保發送端和接收端的同步，減少能耗，延長使用時間。
本發明實施方式中的節點裝置，與至少一個其他節點裝置通信連接，包括：採集模組、電源模組、同步模組以及發送模組。其中，採集模組用於判斷是否需要傳輸資訊，該資訊包括同步信號以及關鍵訊框；電源模組用於在需要傳輸資訊時將該節點裝置從睡眠模式切換為喚醒模式；同步模組用於根據該資訊發送同步信號到該其他節點裝置，並判斷是否收到確認信號；發送模組用於在接收到該確認信號時發送關鍵訊框到該其他節點裝置。
優選地，該採集模組還用於判斷是否接收到使用者的控制資訊，並在接收到該使用者的控制資訊時判斷為需要傳輸資訊，在未接收到該使用者的控制資訊時判斷為不需要傳輸資訊。
優選地，該同步模組還用於在沒有接收到該確認信號時繼續發送同步信號，並判斷同步信號的發送次數是否超過第一預設值，並在該同步信號的發送次數沒有超過第一預設值時繼續發送同步信號，在該同步信號的發送次數超過第一預設值時停止發送同步信號。
優選地，在該發送模組發送該關鍵訊框之後，該同步模組將該同步信號的發送次數清零，該電源模組將該節點裝置的狀態切換為睡眠模式。
優選地，該節點裝置基於Z-Wave。
本發明實施方式中的節點裝置，與至少一個其他節點裝置通信連接，該節點裝置包括：電源模組、同步模組以及接收模組。其中，電源模組用於根據喚醒週期週期性將該節點裝置從睡眠模式切換為喚醒模式；同步模組用於當該節點裝置處於喚醒模式時判斷
是否接收到其他節點裝置發送的同步信號，並在接收到該同步信號時回復確認信號至該其他節點裝置；接收模組用於在接收到該同步信號後接收該其他節點裝置發送的關鍵訊框。
優選地，該電源模組在每次將該節點裝置從睡眠模式切換為喚醒模式之後將該喚醒次數加1，該節點裝置還包括判斷模組，其中，判斷模組用於判斷該喚醒次數是否大於第二預設值，並在喚醒次數大於第二預設值時，將喚醒次數清零；該判斷模組還用於在喚醒次數清零或接收到該關鍵訊框之後判斷該節點裝置的電量是否低於第三預設值；該電源模組還用於在該節點裝置的電量低於第三預設值時調整喚醒週期。
優選地，該電源模組還用於在調整喚醒週期之後將該喚醒次數清零，並將該節點裝置切換為睡眠模式。
優選地，該電源模組還用於在該同步模組沒有接收到該同步信號時，將該節點裝置切換為睡眠模式。
優選地，該節點裝置基於Z-Wave。
本發明實施方式中的通信方法，用於與至少一個其他節點裝置通信連接的節點裝置，該方法包括以下步驟：判斷是否需要傳輸資訊，該資訊包括同步信號以及關鍵訊框；在需要傳輸資訊時將該節點裝置從睡眠模式切換為喚醒模式；根據該資訊發送同步信號到該其他節點裝置，並判斷是否收到確認信號；在接收到該確認信號時發送關鍵訊框到該其他節點裝置。
優選地，該判斷是否需要傳輸資訊的步驟包括：判斷是否接收到使用者的控制資訊，並在接收到該使用者的控制資訊時判斷為需
要傳輸資訊，在未接收到該使用者的控制資訊時判斷為不需要傳輸資訊。
優選地，在沒有接收到該確認信號時繼續發送同步信號，並判斷同步信號的發送次數是否超過第一預設值，並在該同步信號的發送次數沒有超過第一預設值時繼續發送同步信號，在該同步信號的發送次數超過第一預設值時停止發送同步信號。
優選地，在發送該關鍵訊框之後，將該同步信號的發送次數清零，將該節點裝置的狀態切換為睡眠模式。
優選地，該通信方法基於Z-Wave。
本發明實施方式中的通信方法，用於與至少一個其他節點裝置通信連接的節點裝置，該方法包括以下步驟：根據喚醒週期週期性將該節點裝置從睡眠模式切換為喚醒模式；在該節點裝置處於喚醒模式時判斷是否接收到其他節點裝置發送的同步信號，並在接收到該同步信號時回復確認信號至該其他節點裝置；在接收到該同步信號後接收該其他節點裝置發送的關鍵訊框。
優選地，在每次將該節點裝置從睡眠模式切換為喚醒模式之後將該喚醒次數加1，該通信方法還包括以下步驟：判斷該喚醒次數是否大於第二預設值，並在喚醒次數大於第二預設值時，將喚醒次數清零；在喚醒次數清零或接收到該關鍵訊框之後判斷該節點裝置的電量是否低於第三預設值；在該節點裝置的電量低於第三預設值時調整喚醒週期。
優選地，在調整喚醒週期之後將該喚醒次數清零，並將該節點裝置切換為睡眠模式。
優選地，在沒有接收到該同步信號時，將該節點裝置切換為睡眠模式。
優選地，該通信方法基於Z-Wave。
相較於現有技術，本發明實施方式中的節點裝置及其通信方法，當該節點裝置或通信方法用於發送控制資訊時，通過將原本發送完整的信號調整為先發送同步信號，再發送控制資訊；當該節點裝置或通信方法用於接收控制資訊時，通過對同步信號進行回復，並在電量低於設定值時調整喚醒時間週期，能夠保證節點裝置之間通信的同步性，降低節點裝置的能源消耗，從而延長使用時間。
10‧‧‧第一節點裝置
20‧‧‧第二節點裝置
101‧‧‧採集模組
103、201‧‧‧電源模組
105、205‧‧‧同步模組
107‧‧‧發送模組
203‧‧‧判斷模組
207‧‧‧接收模組
圖1為本發明一實施方式中第一節點裝置的功能模組圖。
圖2為本發明一實施方式中第二節點裝置的功能模組圖。
圖3為本發明一實施方式通信方法流程圖。
圖4為本發明另一實施方式通信方法流程圖。
如圖1所示，為本發明一實施方式中第一節點裝置的功能模組圖。在本實施方式中，第一節點裝置10用於發送資訊，其中，第一節點裝置10可用於接收使用者的輸入要求，發送相關控制資訊至其他節點裝置，也可用於發送自身的狀態資訊至其他節點裝置，還可以是用於轉發其他節點發送的相關資訊，本發明並不以此為限。第一節點裝置10包括：採集模組101、電源模組103、同步模組105以及發送模組107。
如圖2所示，為本發明一實施方式中第二節點裝置的功能模組圖。在本實施方式中，第二節點裝置20用於接收其他節點裝置發送的資訊，其中接收的信號可包括控制資訊、狀態信號以及其他相關資訊。第二節點裝置20包括：電源模組201、判斷模組203、同步模組205以及接收模組207。
在本實施方式中，雖以第一節點裝置10作為發送資訊的節點裝置、以第二節點裝置20作為接收資訊的節點裝置為例來說明各節點裝置的結構，但實際中並不以此為限。節點裝置也可包括上述所有各個功能模組，即同一個節點裝置中，可同時包括採集模組、電源模組、同步模組、發送模組、判斷模組以及接收模組，以實現既可發送資訊又可接收資訊的完整功能。
下面結合圖3、4來詳細說明上述第一節點裝置10以及第二節點裝置20各個模組的功能。
如圖3所示，為本發明一實施方式節點裝置通信方法流程圖。本方法應用於圖1所示的第一節點裝置10中，並通過圖1所示的功能模組完成。
在步驟S301中，第一節點裝置10進行初始化，電源模組103控制第一節點裝置10進入睡眠模式。本領域技術人員可以理解的是，為了節省電能，第一節點裝置10的初始化狀態即為睡眠模式。
在步驟S303中，採集模組101判斷是否需要發送資訊。在本實施方式中，採集模組101判斷使用者是否有輸入控制資訊，當使用者有輸入控制資訊時，即判斷為需要發送控制資訊至其他節點裝置，在未接收到使用者的控制資訊時判斷為不需要傳輸資訊。在
其他實施方式中，採集模組101還可以通過判斷自身是否需要發送狀態資訊或者判斷是否收到需要轉發的其他節點裝置發送的資訊來進行判斷，當自身需要發送狀態資訊時或當需要轉發其他資訊時，採集模組101均判斷為需要發送資訊，本發明並不以此為限。若採集模組101判斷需要發送資訊，則進入步驟S305；若不需要發送資訊，則進入步驟S301，即保持睡眠模式。
在步驟S304中，當採集模組101判斷需要發送資訊時，電源模組103將第一節點裝置10從睡眠模式切換為喚醒模式。
在步驟S305中，同步模組105根據需要發送的資訊發送同步信號到其他節點裝置。在Z-Wave網路中，資訊一般由多個同步信號以及關鍵訊框組成，同步信號用於節點裝置之間的同步，關鍵訊框則包含了實際需要傳輸的資料資訊，傳統的節點裝置之間在發送資訊時，通常需要將整個資訊進行發送。在本實施方式中，同步模組105先發送一個同步信號到其他節點裝置，尋求與接收端節點裝置建立同步，避免盲目的傳送整個資訊。
在步驟S307中，同步模組105判斷是否接收到確認信號。確認信號是由其他收到了同步信號的節點裝置發出，當同步模組105接收到確認信號，即表明存在著其他節點裝置已經接收到了同步模組105發出的同步信號，此時進入步驟S315；當未接收到確認信號時，進入步驟S309。在本實施方式中，通過判斷是否接收到確認信號，能夠避免網路環境對通訊照成的影響，確保資訊發送的穩定性。
在步驟S315中，發送模組107在同步模組105接收到確認信號時發送關鍵訊框到該回復確認信號的節點裝置。在本實施方式中，當
同步模組105接收到確認信號時，發送模組107緊接著發送關鍵訊框到回復確認信號的節點裝置，由於關鍵訊框的長度一般很短，在很短的時間內就可以發送完畢，一般不會受到網路環境的影響。在其他實施方式中，在發送完關鍵訊框之後，也可以繼續判斷是否接收到接收端節點裝置發送的確認信號，以確認接收端節點裝置收到該關鍵訊框。在關鍵訊框發送完成之後，則進入步驟S317。
在步驟S309中，在未接收到確認信號時，同步模組105再次發送同步信號，並將同步信號的發送次數加1，並判斷同步信號的發送次數是否超過了第一預設值。第一預設值表明在無法收到接收端節點裝置回應時允許發送的最大次數，可根據實際運用環境設定。在本實施方式中，同步信號發送次數初始值為零，發送一次同步信號則同步信號發送次數加1。在其他實施方式中，由於在Z-Wave網路中，資訊一般由多個同步信號以及關鍵訊框組成，一個資訊中的同步信號可以是多個，同步模組105進行同步信號的發送時可以是一個一個的發送，發送一個同步信號即記為發送一次，當所有同步信號全部發送完畢時，若還沒有接收到確認信號，則從第一個同步信號開始再次的發送。當同步信號發送次數小於或等於第一預設值時，進入步驟S305，再次進行同步信號的發送及確認信號的判斷；若此時同步信號發送次數已經大於第一預設值，則進入步驟S317。
在步驟S317中，當步驟S309中同步模組105判斷同步信號發送次數大於第一預設值時，或者步驟S315中發送模組107發送關鍵訊框完畢時，同步模組105將同步信號發送次數清零，然後進入步
驟S301，此時電源模組103再次切換第一節點裝置的狀態為睡眠模式。
通過以上實施方式，當節點裝置需要發送資訊時，通過先發送資訊中的同步信號尋求同步，再收到確認信號之後，再發送資訊中的關鍵訊框，可以保證發送端與接收端的同步，避免了盲目的傳送，節省了發送端節點裝置的能源，延長使用時間。
圖4所示為本發明另一實施方式中節點裝置節能的方法流程圖。本方法應用於圖2所示的第二節點裝置20中，並通過圖2所示的功能模組完成。
在步驟S401中，電源模組201根據喚醒週期週期性的將第二節點裝置20從睡眠模式切換為喚醒模式。在本實施方式中，第二節點裝置20用於接收控制資訊，為了節省能耗，第二節點裝置通常會處於睡眠模式，然後週期性的進入喚醒模式，電源模組201根據喚醒週期週期性的將第二節點裝置由睡眠模式切換為喚醒模式。
在步驟S403中，電源模組201在每次切換之後將喚醒次數加1。在本實施方式中，在每次執行一次從睡眠模式到喚醒模式的切換之後，電源模組201將喚醒次數加1，記錄最新的喚醒次數。
在步驟S405中，判斷模組203判斷喚醒次數是否大於第二預設值。在本實施方式中，第二預設值表示允許喚醒次數的一個閾值，可以根據具體環境進行設定。當喚醒次數大於第二預設值時，進入步驟S407；當喚醒次數小於或等於第二預設值時，進入步驟S409。
在步驟S407中，判斷模組203將喚醒次數清零。在本實施方式中
，當第二節點裝置20喚醒次數超過閾值之後，將喚醒次數清零。
在步驟S409中，同步模組205判斷是否偵測到其他節點裝置發出的同步信號。在本實施方式中，其他節點裝置如第一節點裝置10，會同步先發送同步信號來尋求建立同步以便於後續關鍵訊框的發送。同步模組205判斷是否偵測到其他節點裝置發出的同步信號，當收到同步信號時，則進入步驟S415；當沒有收到同步信號時，則進入步驟S411。
在步驟S411中，當同步模組205沒有收到同步信號時，電源模組201將第二節點裝置20的狀態由喚醒模式切換為睡眠模式。在本實施方式中，在第二節點裝置20進入睡眠模式之後，電源模組會依照喚醒週期週期性的切換第二節點裝置20為睡眠模式，即重複步驟S401。
在步驟S415中，當同步模組205接收到同步信號時，同步模組205發送回復信號至該發送同步信號的其他節點裝置。在本實施方式中，接收到同步信號，即表明此時節點裝置之間可以進行同步，可以進行後續關鍵訊框的傳輸，此時，同步模組205發送回復信號到發送同步信號的節點裝置，通知該節點裝置可以進行關鍵訊框的發送。
在步驟S417中，接收模組207接收其他節點裝置發送的關鍵訊框。在本實施方式中，在其他節點裝置接收到同步模組205發出的回復信號之後，其他節點裝置開始發送關鍵訊框，接收模組207接收關鍵訊框。在其他實施方式中，接收模組207還可以在接收完關鍵訊框了之後發送回復信號至發送端節點裝置，以告知發送端節點裝置第二節點裝置20已接收到該關鍵訊框。
在步驟S419中，當步驟S417中接收模組207接收到關鍵訊框時或當步驟S407中判斷模組將喚醒次數清零時，電源模組201判斷第二節點裝置20的電量是否低於第三預設值。在本實施方式中，第三預設值表示節點裝置一個較低的電量程度，可以根據環境進行設定，比如可以設置為10%-30%之間。當電量低於或等於第三預設值時，進入步驟S421；當高於第三預設值時，進入步驟S413。
在步驟S421中，當電量低於第三預設值時，電源模組201調整喚醒週期，將喚醒週期延長。在本實施方式中，當電量低於設定值X時，表明此時電量值已經較低，需要進行進一步的節能操作，此時通過延長喚醒週期，減少相同時間內的喚醒次數，以降低能耗，可採用的調整喚醒週期為將喚醒週期變為原來的兩倍，比如初始的喚醒週期為250毫秒，調整後為500毫秒，這樣可以延長一倍的使用時間。本領域技術人員可以理解的是，還可以採取方式調整喚醒週期，本發明並不以此為限。
在步驟S413中，當步驟S419中電量高於設定值時，或者當步驟S421中電源模組201已經調整了喚醒週期時，判斷模組203將喚醒次數清零，接著，進入步驟S411中，由電源模組201將第二節點裝置切換為步驟S411中的睡眠模式。
通過以上實施方式，當節點裝置需要接收資訊時，通過發送確認信號確保與發送端節點裝置的同步，再接收資訊中的關鍵訊框，可以保證發送端與接收端的同步，避免了長期處於喚醒偵測狀態，節省了接收端節點裝置的能源，另外，通過判斷電量是否低於預設值，進而調整喚醒週期，可進一步的降低接收端節點裝置的能源消耗，延長使用時間。
10‧‧‧第一節點裝置
101‧‧‧採集模組
103‧‧‧電源模組
105‧‧‧同步模組
107‧‧‧發送模組
Claims (16)
- 一種節點裝置，與至少一個其他節點裝置通信連接，該節點裝置包括：採集模組，用於判斷是否需要傳輸資訊，該資訊包括同步信號以及關鍵訊框；電源模組，用於在需要傳輸資訊時將該節點裝置從睡眠模式切換為喚醒模式；同步模組，用於根據該資訊發送該同步信號到該其他節點裝置，並判斷是否從該其他節點裝置收到確認信號；發送模組，用於在接收到該確認信號時發送該關鍵訊框到該其他節點裝置；及該同步模組還用於在沒有接收到該確認信號時繼續發送該同步信號，並判斷該同步信號的發送次數是否超過第一預設值，在該同步信號的發送次數超過該第一預設值時，或者在該發送模組發送該關鍵訊框之後，該同步模組將該同步信號的發送次數清零，該電源模組將該節點裝置的狀態切換為睡眠模式。
- 如申請專利範圍第1項所述之節點裝置，其中，該採集模組還用於判斷是否接收到使用者的控制資訊，並在接收到該使用者的控制資訊時判斷為需要傳輸資訊，在未接收到該使用者的控制資訊時判斷為不需要傳輸資訊。
- 如申請專利範圍第1項所述之節點裝置，其中，該同步模組在該同步信號的發送次數沒有超過該第一預設值時繼續發送該同步信號。
- 如申請專利範圍第1-3項任一項所述之節點裝置，其中，該節點裝置基於Z-Wave。
- 一種節點裝置，與至少一個其他節點裝置通信連接，該節點裝置包括：電源模組，用於根據喚醒週期週期性將該節點裝置從睡眠模式切換為喚醒模式，該電源模組在每次將該節點裝置從睡眠模式切換為喚醒模式之後將該喚醒次數加1；同步模組，用於當該節點裝置處於喚醒模式時判斷是否接收到其他節點裝置發送的同步信號，並在接收到該同步信號時回復確認信號至該其他節點裝置；接收模組，用於在接收到該同步信號後接收該其他節點裝置發送的關鍵訊框；及判斷模組，用於判斷該喚醒次數是否大於第二預設值，並在喚醒次數大於該第二預設值時，將喚醒次數清零；該判斷模組還用於在喚醒次數清零或接收到該關鍵訊框之後判斷該節點裝置的電量是否低於第三預設值；該電源模組還用於在該節點裝置的電量低於第三預設值時調整喚醒週期。
- 如申請專利範圍第5項所述之節點裝置，其中，該電源模組還用於在調整喚醒週期之後將該喚醒次數清零，並將該節點裝置切換為睡眠模式。
- 如申請專利範圍第5項所述之節點裝置，其中，該電源模組還用於在該同步模組沒有接收到該同步信號時，將該節點裝置切換為睡眠模式。
- 如申請專利範圍第5-7項任一項所述之節點裝置，其中，該節點裝置基於Z-Wave。
- 一種通信方法，用於節點裝置與至少一個其他節點裝置進行通信，該方法包括以下步驟：判斷是否需要傳輸資訊，該資訊包括同步信號以及關鍵訊框；在需要傳輸資訊時將該節點裝置從睡眠模式切換為喚醒模式；根據該資訊發送同步信號到該其他節點裝置，並判斷是否收到確認信號 ；在接收到該確認信號時發送關鍵訊框到該其他節點裝置；及在沒有接收到該確認信號時繼續發送同步信號，並判斷該同步信號的發送次數是否超過第一預設值，在該同步信號的發送次數超過該第一預設值時，或者在發送該關鍵訊框之後，將該同步信號的發送次數清零，將該節點裝置的狀態切換為睡眠模式。
- 如申請專利範圍第9項所述之通信方法，其中，該判斷是否需要傳輸資訊的步驟包括：判斷是否接收到使用者的控制資訊，並在接收到該使用者的控制資訊時判斷為需要傳輸資訊，在未接收到該使用者的控制資訊時判斷為不需要傳輸資訊。
- 如申請專利範圍第9項所述之通信方法，還包括：在該同步信號的發送次數沒有超過該第一預設值時繼續發送同步信號。
- 如申請專利範圍第9-11項任一項所述之通信方法，其中，該通信方法基於Z-Wave。
- 一種通信方法，用於與至少一個其他節點裝置通信連接的節點裝置，該方法包括以下步驟：根據喚醒週期週期性將該節點裝置從睡眠模式切換為喚醒模式，在每次將該節點裝置從睡眠模式切換為喚醒模式之後將喚醒次數加1；在該節點裝置處於喚醒模式時判斷是否接收到其他節點裝置發送的同步信號，並在接收到該同步信號時回復確認信號至該其他節點裝置；在接收到該同步信號後接收該其他節點裝置發送的關鍵訊框；判斷該喚醒次數是否大於第二預設值，並在喚醒次數大於第二預設值時，將喚醒次數清零；在喚醒次數清零或接收到該關鍵訊框之後判斷該節點裝置的電量是否低於第三預設值；及 在該節點裝置的電量低於該第三預設值時調整喚醒週期。
- 如申請專利範圍第13項所述之通信方法，還包括在調整喚醒週期之後將該喚醒次數清零，並將該節點裝置切換為睡眠模式。
- 如申請專利範圍第13項所述之通信方法，還包括在沒有接收到該同步信號時，將該節點裝置切換為睡眠模式。
- 如申請專利範圍第13-15項任一項所述之通信方法，其中，該通信方法基於Z-Wave。
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