WO2014044216A1 - 数据传输方法和设备 - Google Patents

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WO2014044216A1
WO2014044216A1 PCT/CN2013/083945 CN2013083945W WO2014044216A1 WO 2014044216 A1 WO2014044216 A1 WO 2014044216A1 CN 2013083945 W CN2013083945 W CN 2013083945W WO 2014044216 A1 WO2014044216 A1 WO 2014044216A1
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node
message
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刘培
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华为技术有限公司
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the embodiments of the present invention relate to the field of communications technologies, and in particular, to a data transmission method and device. Background technique
  • the wireless sensor network is a multi-hop self-organizing network formed by a large number of micro-sensor nodes deployed in the monitoring area.
  • the wireless sensor network has been widely used, but the sensor nodes are powered by batteries. When the battery energy is exhausted, the sensor node loses its function. Therefore, reducing energy consumption is an important technology to extend the life cycle of the wireless sensor network.
  • the sensor node is in an awake state during the active period of the superframe, and data interaction with the network node can be performed at this time, and in the inactive period of the superframe, the sensor node enters a sleep state to reduce energy consumption.
  • the wake-up message is a set number of wake-up pulses
  • the network node sends a wake-up message to the destination sensor node, including: the network node belongs to Each of the sensor nodes in the personal area network PAN broadcasts the wake-up pulse, so that the destination sensor node determines whether to enter the awake state from the sleep state according to the wake-up pulse and the preset wake-up factor, and the sensor nodes in different PANs are different. Awakening factor.
  • the network node after the network node sends the wakeup message to the destination sensor node, the network node receives the response message of the destination sensor node for the wakeup message. , Also includes:
  • the response message is a data request frame
  • the data request frame is used to request to receive data
  • the network node is configured according to the response message and the destination sensor.
  • the data transmission by the node includes: the network node sending data to the destination sensor node according to the data request frame; or
  • the sensor node determines whether to enter the awake state from the sleep state according to the wake-up pulse and the preset wake-up factor, and the sensor nodes in different PANs correspond to different wake-up factors.
  • the sensor node after the sensor node receives the wake-up message sent by the network node, the sensor node sends a response message to the wake-up message to the network node. , Also includes:
  • the response message is an acknowledgement ACK frame, where the ACK frame is used to indicate that the destination sensor node enters an awake state from a dormant state; and the sensor node performs data transmission with the network node, including: the sensor node to the The network node sends data.
  • an embodiment of the present invention provides a network node, including:
  • the sending module is further configured to: broadcast a wake-up frame to each sensor node in the PAN, where the wake-up frame carries identifier information of the destination sensor node So that the destination sensor node determines to send the response message to the network node according to the identification information.
  • the transmitting module is specifically configured to: when the response message is a data request frame, where the data request frame is used to request to receive data, Deriving a data request frame, sending data to the destination sensor node; or
  • a sending module configured to send, to the network node, a response message for the wake-up message
  • a transmitting module configured to perform data transmission with the network node.
  • the transmission module is specifically configured to: when the response message is a data request frame, where the data request frame is used to request to receive data, receive the network node according to Data sent by the data request frame; or
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a first embodiment of a PAN including a network node and a sensor node of the present invention
  • FIG. 8 is a schematic structural diagram of a second embodiment of a data transmission system according to the present invention
  • the beacon frame includes information of a superframe, and the superframe is divided into an active period and an inactive period, and the sensor node can obtain the information of the superframe when receiving the beacon frame, when in the active period of the superframe,
  • the sensor node is in an awake state and is capable of data communication with the network node; when the time is in the inactive period of the superframe, the sensor node is in a dormant state.
  • the network node will send a beacon frame again, then the sensor node enters the active period and the inactive period of the next superframe, and so on, the sensor node periodically The ground is in wake/sleep state.
  • the network node may perform data transmission with the destination sensor node. Specifically, the network node may send data to the destination sensor node, or the network node may receive the destination. The data sent by the sensor node.
  • the network node When the network node needs to perform data transmission with any sensor node in the same PAN, and determines that the sensor node is in the inactive period of the superframe, the network node sends a wakeup message to the sensor node to be transmitted data, and wakes up the message. It is used to trigger the sensor node to enter the awake state from the dormant state of the inactive period. Therefore, the sensor node in the superframe inactive period receives the wakeup message sent by the network node, and can enter the awake state from the sleep state according to the wakeup message.
  • the allocation rule of the wake-up factor can be determined by the number of PANs in the range of wireless communication, considering the data transmission delay. Factor, the wake-up factor is usually as small as possible, the present invention - - There are no restrictions here.
  • the wake-up factor can be notified to each sensor node when the network node in the PAN periodically sends a beacon frame to the sensor node in the PAN.
  • the network node broadcasts and sends a preset number of wake-up pulses, and each sensor node in the PAN to which the network node belongs receives the preset number of wake-up pulses, and the sensor node belonging to the PAN belongs to the PAN to which the network node belongs.
  • the preset number of wake-up pulses is also received when the signal is covered.
  • the network node broadcasts a wake-up frame to each sensor node in the PAN, where the wake-up frame carries the identification information of the target sensor node, so that the destination sensor node determines to send a response message to the network node according to the identifier information.
  • each sensor node in the PAN to which the network node belongs enters an awake state.
  • the network node broadcasts and sends a wake-up frame to each sensor node in the PAN, because each sensor in the PAN
  • the nodes are all different.
  • Each sensor node has identification information for identifying itself and distinguishing it from other sensor nodes. Therefore, the wake-up frame carries the identification information of the destination sensor node that the network node needs to perform data transmission, so that the network node belongs to the PAN.
  • Each sensor node within the network determines whether the network node needs to perform data transmission with itself according to the identification information. If the destination sensor node determines that the network node needs to perform data transmission with itself, it sends a response message to the network node.
  • the identifier information may be address information or the like.
  • the sensor node receives the wake-up frame broadcast by the network node, and the wake-up frame carries the identifier information of the destination sensor node.
  • Each sensor node in the PAN to which the network node belongs receives the wake-up frame broadcasted by the network node. Since the wake-up frame carries the identification information of the destination sensor node that the network node needs to perform data transmission, each sensor node has its own identity and Different from the identification information of other sensor nodes, each sensor node parses the identification information in the wake-up frame, and the identification information may be address information, etc., and then determines whether the identification information belongs to its own identification information.
  • the sensor node sends a response message to the network node for the wake-up pulse.
  • the sensor node When the sensor node acquires the network node according to the identification information and needs to perform data transmission with the sensor node, the sensor node sends a response message to the network node, and then can perform data with the network node. - - Transfer.
  • the response message is a data request frame
  • the data request frame is used to request to receive data
  • the network node sends data to the destination sensor node according to the data request frame
  • the sensor node receives the data sent by the network node according to the data request frame
  • the response message is The ACK frame is confirmed.
  • the ACK frame is used to indicate that the destination sensor node enters the awake state from the sleep state, the sensor node transmits data to the network node, and the network node receives the data sent by the destination sensor node.
  • the data request frame is used by the destination sensor node to request data from the network node, and the network node receives the data.
  • the data request frame and the destination sensor node request data the network node sends an acknowledgement frame to the destination sensor node, indicating that the network node has received the data request of the sensor node, and then the data sent by the network node to the destination sensor node, the sensor node Receiving data sent by the network node, realizing data transmission between the network node and the destination sensor.
  • the third embodiment of the present invention provides a data transmission method.
  • the network node first determines that the destination sensor node of the data to be transmitted is in an inactive period, and the network node sends a wake-up pulse to each sensor node in the associated PAN, and each sensor node in the belonging PAN is configured according to The received wake-up pulse and the preset wake-up factor satisfy the preset matching relationship, and then enter the awake state from the sleep state, and the network node then belongs to the - -
  • Each sensor node in the PAN sends a wake-up frame. Since the wake-up frame carries the identification information of the destination sensor node, the destination sensor node sends a response message to the network node according to the identifier information, if the response message is a data request. a frame, the network node sends data to the destination sensor node, and the destination sensor node receives the data. If the response message is an acknowledgement ACK frame, and the destination sensor node sends data to the network node, the network node receives the data, and the destination sensor node is Data transmission between the network node and the destination sensor node during the inactive period. When the destination sensor node is in the inactive period, the network node can perform data transmission with the sensor node without waiting for the active period of the next superframe, thereby reducing the delay of data transmission and ensuring synchronization of data transmission.
  • the network node in this embodiment may be used to implement the technical solution in the first embodiment of the data transmission method shown in FIG. 1.
  • the implementation principle is similar, and details are not described herein again.
  • the network node provided by the first embodiment of the present invention determines that the destination sensor node of the data to be transmitted is in an inactive period by the determining module, and the sending module sends a wakeup message to the destination sensor node to wake the destination sensor node from the sleep state, and then The receiving module receives the response message sent by the destination sensor node to the awake state, and determines that the destination sensor node is in the awake state.
  • the transmission module can perform data transmission with the destination sensor node, so that the network node does not need to wait until the destination sensor node is in the inactive period.
  • the active period of the next superframe can be used for data transmission with the target sensor node, thereby reducing the delay of data transmission and ensuring synchronization of data transmission.
  • the network node of the embodiment is based on the network node structure shown in FIG. 4, and the sending module 420 may be specifically configured to: when the wake-up message is a set number of wake-up pulses, The wake-up pulse is broadcast to each sensor node in the own domain network PAN, so that the destination sensor node determines whether to enter the awake state from the sleep state according to the wake-up pulse and the preset wake-up factor, and the sensor nodes in different PANs correspond to different wake-up factors.
  • the network node in this embodiment may be used to implement the technical solution executed by the network node in the third embodiment of the data transmission method shown in FIG. 3, and the implementation principle thereof is similar, and details are not described herein again.
  • the network node provided by the second embodiment of the present invention determines that the destination sensor node of the data to be transmitted is in an inactive period by the determining module, and the sending module sends a preset number of wake-up pulses to the destination sensor node, so that the network node belongs to the PAN according to the The wake-up pulse and the preset wake-up factor satisfy a preset matching relationship, and then enter a wake-up state from the sleep state, and then send a wake-up frame to each sensor node, so that the destination sensor node sends a response to the network node according to the identification information in the wake-up frame.
  • the message is received by the receiving module. If the response message is a data request frame, the transmitting module sends data to the destination sensor node.
  • the sensor node of this embodiment can be used to implement the technical solution of the second embodiment of the data transmission method shown in FIG. 2, and the implementation principle is similar, and details are not described herein again.
  • the sensor node provided by the first embodiment of the present invention receives the wake-up message sent by the network node through the receiving module, and enters the awake state from the dormant state of the inactive period according to the wake-up message, and sends the module to the network. - the network node sends a response message for the wake-up message, so that the network node learns that the sensor node has entered the awake state.
  • the transmission module can perform data transmission with the network node, so that the network node does not need to be in the inactive period of the sensor node. By the active period of the next superframe, data transmission can be performed with the sensor node, thereby reducing the delay of data transmission and ensuring synchronization of data transmission.
  • the sensor node provided in Embodiment 2 of the present invention receives a preset number of wake-up pulses sent by the network node by the receiving module, and each sensor node in the PAN to which the network node belongs satisfies a preset matching relationship according to the wake-up pulse and the preset wake-up factor. Then, the waking state is entered from the dormant state of the inactive period, and then the awake frame sent by the network node is received. When the destination sensor node learns that the identification information in the awake frame is its own identification information, the sending module sends a response message to the network node.
  • the network node 1 sends a wake-up pulse to the sensor node 3,
  • the wake-up frame is sent again, and the sensor node 3 sends a response message to the network node 1 according to the received wake-up pulse and the wake-up frame, the response message is a data request frame, and after receiving the data request frame, the network node 1 sends an acknowledgement frame to the sensor node 3. , indicating that the network node 1 has received the data request command, and then sends a data frame to the sensor node 3 according to the slot list in the wake-up frame. After the sensor node successfully receives the data frame, it sends an acknowledgement frame to the network node 1, and finally Complete the data transfer.

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Abstract

本发明实施例提供一种数据传输方法和设备。本发明数据传输方法，包括：网络节点确定待传输数据的目的传感器节点处于非活跃期；网络节点向目的传感器节点发送唤醒消息，唤醒消息用于触发目的传感器节点从非活跃期的休眠状态进入唤醒状态；网络节点接收目的传感器节点针对唤醒消息的响应消息；网络节点根据响应消息与目的传感器节点进行数据传输。本发明实施例降低了数据传输的时延，保证了数据传输的同步。

Description

一 一
数据传输方法和设备
本申请要求于 2012 年 09 月 20 日提交中国专利局、 申请号为 201210351971.1、 发明名称为 "数据传输方法和设备" 的中国专利申请的优先 权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域， 尤其涉及一种数据传输方法和设备。 背景技术
无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过 无线通信方式形成的一个多跳自组织网络，目前无线传感器网络已得到了广泛 的应用， 但是传感器节点是由电池供电， 若电池能量耗尽， 则传感器节点就失 去了作用， 因此， 降低能耗是延长无线传感器网络生存周期的一项重要技术。
在现有技术中，传感器节点在超帧的活跃期处于唤醒状态， 此时可以与网 络节点进行数据交互， 而在超帧的非活跃期时，传感器节点进入休眠状态从而 降低了能耗。
在实现本发明实施例的过程中，发明人发现现有技术中， 当传感器节点需 要在非活跃期与网络节点进行数据交互时，网络节点需要等到下一个超帧活跃 期到来时才能与传感器节点进行数据交互， 从而增加了数据传输的时延。 发明内容
本发明实施例提供一种数据传输方法和设备，实现了目的传感器节点处于 非活跃期时网络节点无需等到下个超帧的活跃期便可以与该目的传感器节点 进行数据传输， 降低数据传输的时延， 保证数据传输的同步。
第一方面， 本发明实施例提供一种数据传输方法， 包括：
网络节点确定待传输数据的目的传感器节点处于非活跃期；
所述网络节点向所述目的传感器节点发送唤醒消息，所述唤醒消息用于触 发所述目的传感器节点从所述非活跃期的休眠状态进入唤醒状态；
所述网络节点接收所述目的传感器节点针对所述唤醒消息的响应消息； - - 所述网络节点根据所述响应消息与所述目的传感器节点进行数据传输。 结合第一方面， 本发明实施例提供的数据传输方法中， 所述唤醒消息为设 定数量的唤醒脉冲，所述网络节点向所述目的传感器节点发送唤醒消息，包括： 所述网络节点向所属个域网 PAN内的各个传感器节点广播所述唤醒脉冲， 以使所述目的传感器节点根据所述唤醒脉冲和预设的唤醒因子确定是否从休 眠状态进入唤醒状态， 不同 PAN内的传感器节点对应不同的唤醒因子。
结合第一方面， 本发明实施例提供的数据传输方法中， 所述网络节点向所 述目的传感器节点发送唤醒消息之后，所述网络节点接收所述目的传感器节点 针对所述唤醒消息的响应消息之前， 还包括：
所述网络节点向所述 PAN内的各个传感器节点广播唤醒帧，所述唤醒帧中 携带所述目的传感器节点的标识信息，以使所述目的传感器节点根据所述标识 信息确定向所述网络节点发送所述响应消息。
结合第一方面， 本发明实施例提供的数据传输方法中， 所述响应消息为数 据请求帧， 所述数据请求帧用于请求接收数据； 所述网络节点根据所述响应消 息与所述目的传感器节点进行数据传输， 包括： 所述网络节点根据所述数据请 求帧， 向所述目的传感器节点发送数据； 或者，
所述响应消息为确认 ACK帧， 所述 ACK帧用于表示所述目的传感器节点 从休眠状态进入唤醒状态；所述网络节点才艮据所述响应消息与所述目的传感器 节点进行数据传输，包括：所述网络节点接收所述目的传感器节点发送的数据。
第二方面， 本发明实施例还提供一种数据传输方法， 包括：
传感器节点接收网络节点发送的唤醒消息，所述唤醒消息用于触发所述传 感器节点从所述非活跃期的休眠状态进入唤醒状态；
所述传感器节点向所述网络节点发送针对所述唤醒消息的响应消息； 所述传感器节点与所述网络节点进行数据传输。
结合第二方面， 本发明实施例提供的数据传输方法中， 所述唤醒消息为设 定数量的唤醒脉冲， 所述传感器节点接收网络节点发送的唤醒消息， 包括： 所述传感器节点接收所述网络节点广播的所述唤醒脉冲；
所述传感器节点根据所述唤醒脉冲和预设的唤醒因子确定是否从休眠状 态进入唤醒状态， 不同 PAN内的传感器节点对应不同的唤醒因子。 - - 结合第二方面， 本发明实施例提供的数据传输方法中， 所述传感器节点接 收网络节点发送的唤醒消息之后 ,所述传感器节点向所述网络节点发送针对所 述唤醒消息的响应消息之前， 还包括：
所述传感器节点接收所述网络节点广播的唤醒帧，所述唤醒帧中携带目的 传感器节点的标识信息；
若所述传感器节点从休眠状态进入唤醒状态，则所述传感器节点根据所述 目的传感器节点的标识信息确定是否向所述网络节点发送所述响应消息。
结合第二方面， 本发明实施例提供的数据传输方法中， 所述响应消息为数 据请求帧， 所述数据请求帧用于请求接收数据； 所述传感器节点与所述网络节 点进行数据传输， 包括： 所述传感器节点接收所述网络节点根据所述数据请求 帧发送的数据； 或者，
所述响应消息为确认 ACK帧， 所述 ACK帧用于表示所述目的传感器节点 从休眠状态进入唤醒状态； 所述传感器节点与所述网络节点进行数据传输， 包 括： 所述传感器节点向所述网络节点发送数据。
第三方面， 本发明实施例提供一种网络节点， 包括：
确定模块， 用于确定待传输数据的目的传感器节点处于非活跃期； 发送模块， 用于向所述目的传感器节点发送唤醒消息， 所述唤醒消息用于 触发所述目的传感器节点从所述非活跃期的休眠状态进入唤醒状态；
接收模块， 用于接收所述目的传感器节点针对所述唤醒消息的响应消息； 传输模块， 用于根据所述响应消息与所述目的传感器节点进行数据传输。 结合第三方面，本发明实施例提供的网络节点中，所述发送模块具体用于： 当所述唤醒消息为设定数量的唤醒脉冲时 ,向所属个域网 PAN内的各个传感器 节点广播所述唤醒脉冲，以使所述目的传感器节点根据所述唤醒脉冲和预设的 唤醒因子确定是否从休眠状态进入唤醒状态，不同 PAN内的传感器节点对应不 同的唤醒因子。
结合第三方面， 本发明实施例提供的网络节点中， 所述发送模块还用于： 向所述 PAN内的各个传感器节点广播唤醒帧，所述唤醒帧中携带所述目的传感 器节点的标识信息，以使所述目的传感器节点根据所述标识信息确定向所述网 络节点发送所述响应消息。 一 一 结合第三方面，本发明实施例提供的网络节点中，所述传输模块具体用于： 当所述响应消息为数据请求帧时， 所述数据请求帧用于请求接收数据， 则根据 所述数据请求帧， 向所述目的传感器节点发送数据； 或者，
当所述响应消息为确认 ACK帧时， 所述 ACK帧用于表示所述目的传感器 节点从休眠状态进入唤醒状态， 则接收所述目的传感器节点发送的数据。
第四方面， 本发明实施例提供一种传感器节点， 包括：
接收模块， 用于接收网络节点发送的唤醒消息， 所述唤醒消息用于触发所 述传感器节点从所述非活跃期的休眠状态进入唤醒状态；
发送模块， 用于向所述网络节点发送针对所述唤醒消息的响应消息； 传输模块， 用于与所述网络节点进行数据传输。
结合第四方面， 本发明实施例提供的传感器节点中， 所述接收模块具体用 于：当唤醒消息为设定数量的唤醒脉冲时接收所述网络节点广播的所述唤醒脉 冲， 根据所述唤醒脉冲和预设的唤醒因子确定是否从休眠状态进入唤醒状态 , 不同 PAN内的传感器节点对应不同的唤醒因子。
结合第四方面，本发明实施例提供的传感器节点中，所述接收模块还用于： 接收所述网络节点广播的唤醒帧，所述唤醒帧中携带目的传感器节点的标识信 息， 若所述传感器节点从休眠状态进入唤醒状态， 则根据所述目的传感器节点 的标识信息确定是否开启发送模块。
结合第四方面， 本发明实施例提供的传感器节点中， 所述传输模块具体用 于： 当响应消息为数据请求帧时， 所述数据请求帧用于请求接收数据， 则接收 所述网络节点根据所述数据请求帧发送的数据； 或者，
用于当响应消息为确认 ACK帧时， 所述 ACK帧用于表示所述目的传感器 节点从休眠状态进入唤醒状态， 则向所述网络节点发送数据。
本发明实施例提供的数据传输方法及装置，网络节点通过确定待传输数据 的目的传感器节点处于非活跃期， 向目的传感器节点发送唤醒消息， 以将目的 传感器节点从休眠状态中唤醒，再接收目的传感器节点进入唤醒状态发送的响 应消息， 确定目的传感器节点已处于唤醒状态， 此时， 网络节点可以与目的传 感器节点进行数据传输，使得目的传感器节点处于非活跃期时网络节点无需等 到下个超帧的活跃期便可以与该目的传感器节点进行数据传输，从而降低了数 据传输的时延， 保证了数据传输的同步。 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一简单地介绍， 显而易见地， 下面描 述中的附图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 创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
图 1为本发明数据传输方法实施例一的流程图；
图 2为本发明数据传输方法实施例二的流程图；
图 3为本发明数据传输方法实施例三的流程图；
图 4为本发明网络节点实施例一的结构示意图；
图 5为本发明传感器节点实施例一的结构示意图；
图 6为本发明数据传输系统实施例一的结构示意图；
图 7为包含本发明网络节点和传感器节点的 PAN实施例一的示意图； 图 8为本发明数据传输系统实施例二的结构示意图；
图 9为图 8中继电器模块的工作原理图；
图 10为唤醒脉冲和唤醒帧的时间示意图；
图 11为图 8中唤醒模块的结构示意图；
图 12为图 7中网络节点向传感器节点发送数据的流程图；
图 13为图 7中网络节点接收传感器节点发送的数据的流程图。 具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中 的实施例 ,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例， 都属于本发明保护的范围。
图 1为本发明数据传输方法实施例一的流程图，如图 1所示， 本实施例的方 法可以包括： 一 一
5101、 网络节点确定待传输数据的目的传感器节点处于非活跃期； 本发明实施例可以适用于多种传感器网络的实施场景， 例如： 传感器可以 为电表，传感器网络中的电表需要定期与网络节点进行数据交互， 以上报抄表 数据。
若传感器节点处于以网络节点为协调器的 PAN ( Personal Area Network, 个域网）内时， 网络节点会以超帧的时间长为周期， 周期性地给这个 PAN内的 传感器节点广播信标帧， 本领域普通技术人员可以理解，信标帧与现有技术中 类似， 本发明在此不做详细介绍。 该信标帧中就包含有超帧的信息， 超帧分为 活跃期和非活跃期，传感器节点接收到信标帧就可以获取到超帧的信息， 当处 于这个超帧的活跃期时，传感器节点处于唤醒状态， 能够与网络节点进行数据 通信； 当时间处于这个超帧的非活跃期时， 传感器节点处于休眠状态。 当这个 超帧指示的活跃期和非活跃期结束后， 网络节点会再次发信标帧， 则传感器节 点进入下一个超帧的活跃期和非活跃期， 以此类推，传感器节点就会周期性地 处于唤醒 /休眠状态。
由于信标帧是由网络节点广播给传感器节点的，所以网络节点可获知整个
PAN内传感器节点是处于超帧的活跃期还是处于超帧的非活跃期， 因此， 当网 络节点需要与一个目的传感器节点进行数据传输时，若网络节点确定待传输数 据的目的传感器节点处于超帧的活跃期，网络节点可以直接与目的节点进行数 据传输， 若网络节点确定待传输数据的目的传感器节点处于超帧的非活跃期， 说明该目的传感器节点处于休眠状态， 不能直接进行数据传输， 本发明实施例 中， 网络节点可以将该目的传感器节点从休眠状态中唤醒。
5102、 网络节点向目的传感器节点发送唤醒消息，唤醒消息用于触发目的 传感器节点从非活跃期的休眠状态进入唤醒状态；
当网络节点确定待传输数据的目的传感器节点处于超帧的非活跃期时，网 络节点会向目的传感器节点发送唤醒消息，该唤醒消息用于触发目的传感器节 点从非活跃期的休眠状态进入唤醒状态。作为一种可行的实施方式， 网络节点 可以直接向目的传感器节点发送唤醒消息来唤醒目的传感器节点，作为另一种 可行的实施方式， 网络节点可以向所在 PAN内的所有传感器节点广播发送唤醒 消息，该目的传感器节点会接收到该唤醒消息，进而从休眠状态进入唤醒状态。 5103、 网络节点接收目的传感器节点针对唤醒消息的响应消息； 当目的传感器节点接收到网络节点发送的唤醒消息时，该目的传感器节点 会从超帧非活跃期的休眠状态进入唤醒状态，并给网络节点发送接收到该唤醒 消息从而进入唤醒状态的响应消息。该网络节点接收目的传感器节点针对该唤 醒消息的响应消息， 可以确定该目的传感器节点已进入唤醒状态。
5104、 网络节点才艮据响应消息与目的传感器节点进行数据传输。
当网络节点根据接收到的响应消息确定目的传感器节点已处于唤醒状态 时， 网络节点可以与目的传感器节点进行数据传输， 具体地， 网络节点可以向 目的传感器节点发送数据， 或者， 网络节点可以接收目的传感器节点发送的数 据。
本发明实施例一提供的数据传输方法，网络节点通过确定待传输数据的目 的传感器节点处于非活跃期， 向目的传感器节点发送唤醒消息， 以将目的传感 器节点从休眠状态中唤醒，再接收目的传感器节点进入唤醒状态发送的响应消 息， 确定目的传感器节点已处于唤醒状态， 此时， 网络节点可以与目的传感器 节点进行数据传输，使得目的传感器节点处于非活跃期时网络节点无需等到下 个超帧的活跃期便可以与该目的传感器节点进行数据传输，从而降低了数据传 输的时延， 保证了数据传输的同步。
图 2为本发明数据传输方法实施例二的流程图，如图 2所示， 本实施例的方 法可以包括：
S201、传感器节点接收网络节点发送的唤醒消息，唤醒消息用于触发传感 器节点从非活跃期的休眠状态进入唤醒状态；
当网络节点需要与处于同一 PAN内的任一传感器节点进行数据传输，而且 确定该传感器节点处于超帧的非活跃期时，网络节点就会给待传输数据的该传 感器节点发送唤醒消息，唤醒消息用于触发该传感器节点从非活跃期的休眠状 态进入唤醒状态。 因此， 处于超帧非活跃期的该传感器节点接收网络节点发送 的该唤醒消息， 可以根据该唤醒消息从休眠状态进入唤醒状态。
S202、 传感器节点向网络节点发送针对唤醒消息的响应消息；
当该传感器节点接收到网络节点发送的唤醒消息处于唤醒状态时，会向网 络节点发送针对接收到该唤醒消息而进入唤醒状态的响应消息，以使网络节点 一 一 才艮据该响应消息获知该传感器节点已被唤醒并处于唤醒状态。
S203、 传感器节点与网络节点进行数据传输。
当该传感器节点向网络节点发送响应消息，通知网络节点该传感器节点已 处于唤醒状态后， 该传感器节点可以与网络节点进行数据传输， 具体地， 该传 感器节点可以向网络节点发送数据， 或者， 该传感器节点可以接收网络节点发 送的数据。
本发明实施例二提供的数据传输方法，传感器节点通过接收网络节点发送 的唤醒消息，根据该唤醒消息从非活跃期的休眠状态进入唤醒状态， 向网络节 点发送针对该唤醒消息的响应消息，以使网络节点获知该传感器节点已进入唤 醒状态， 此时， 传感器节点可以与网络节点进行数据传输， 使得传感器节点处 于非活跃期时网络节点无需等到下个超帧的活跃期便可以与该传感器节点进 行数据传输， 从而降低了数据传输的时延， 保证了数据传输的同步。
图 3为本发明数据传输方法实施例三的流程图，如图 3所示， 本实施例的方 法可以包括：
S301、 网络节点确定待传输数据的目的传感器节点处于非活跃期； 当网络节点确定待传输数据的目的传感器节点处于非活跃期时，网络节点 需要向该目的传感器节点发送唤醒消息，以使该目的传感器节点从非活跃期的 休眠状态进入唤醒状态。 在本实施例中， 唤醒消息为设定数量的唤醒脉冲。
S302、 网络节点向所属个域网 PAN内的各个传感器节点广播唤醒脉冲， 以 使目的传感器节点根据唤醒脉冲和预设的唤醒因子确定是否从休眠状态进入 唤醒状态， 不同 PAN内的传感器节点对应不同的唤醒因子；
可选的，网络节点向各个传感器节点发送的唤醒消息可以为设定数量的唤 醒脉冲。 本实施例中， 网络节点可以以广播形式向所属 PAN内的各个传感器节 点发送设定数量的唤醒脉冲，以使各个传感器节点根据唤醒脉冲和预设的唤醒 因子确定是否从休眠状态进入唤醒状态， 并且， 不同 PAN内的传感器节点对应 不同的唤醒因子， 所以， 网络节点在发送唤醒脉冲时， 可以唤醒所属 PAN内的 各传感器节点。 在 PAN建立时， 可以给各个 PAN分配不同的唤醒因子， 可以避 免造成误唤醒， 其中， 唤醒因子的分配规则可以由无线通信影响范围内 PAN的 个数来决定， 考虑到数据传输时延这一因素， 唤醒因子通常越小越好， 本发明 - - 在此不做限制。该唤醒因子可以通过 PAN内的网络节点周期性给该 PAN内的传 感器节点发送信标帧时通知给各传感器节点。
在具体实现方式中，网络节点可以使发送的唤醒脉冲的预设数量与预设的 唤醒因子满足预设的匹配关系， 例如： 由于网络节点存储有所属 PAN内的唤醒 因子， 所以网络节点可以使唤醒脉冲的预设数量为预设的唤醒因子加 1。 由于 本实施例中， 网络节点以广播形式向所属 PAN内的传感器节点发送预设数量的 唤醒脉冲， 而处于与该所属 PAN相邻的其它 PAN内的有些传感器节点处于该所 属 PAN信号覆盖的范围内时，那么其它 PAN内的这些传感器节点也会接收到网 络节点发送的唤醒脉冲， 当所属 PAN内的传感器节点和其它 PAN内的传感器节 点接收到网络节点发送的第一个唤醒脉冲时， 都会从休眠状态进入唤醒状态， 然后传感器节点会对后续接收到的唤醒脉冲的个数进行计数，比较所得到的唤 醒脉冲计数值与预设的唤醒因子是否相等， 如果相等， 则网络节点所属 PAN内 的各个传感器节点保持唤醒状态，如果不相等， 则说明该传感器节点属于其它 PAN, 该传感器节点从唤醒状态进入休眠状态。
S303、 传感器节点接收网络节点广播的唤醒脉冲；
本实施例中， 网络节点广播发送预设数量的唤醒脉冲， 网络节点所属 PAN 内的各个传感器节点都会接收到该预设数量的唤醒脉冲，而属于其 PAN内的传 感器节点若处于网络节点所属 PAN的信号覆盖范围时也会接收到该预设数量 的唤醒脉冲。
S304、传感器节点根据唤醒脉冲和预设的唤醒因子确定是否从休眠状态进 入唤醒状态， 不同 PAN内的传感器节点对应不同的唤醒因子；
由于唤醒脉冲的预设数量为网络节点所属 PAN的唤醒因子加 1 , 所以所有 接收到第一个唤醒脉冲的传感器节点都会从休眠状态进入唤醒状态，进入唤醒 状态后的所有传感器节点会接收到后续的唤醒脉冲，并对这些唤醒脉冲的个数 进行计数，然后传感器节点比较所得到的计数值与所属 PAN的唤醒因子是否相 等， 由于不同 PAN内的传感器节点对应不同的唤醒因子， 因此， 如果相等， 则 说明传感器节点为网络节点所属 PAN内的传感器节点，该传感器节点保持唤醒 状态， 如果不相等， 则说明传感器节点为其它 PAN内的传感器节点， 该传感器 节点由唤醒状态进入休眠状态。 - -
5305、 网络节点向 PAN内的各个传感器节点广播唤醒帧， 唤醒帧中携带目 的传感器节点的标识信息，以使目的传感器节点根据标识信息确定向网络节点 发送响应消息；
本实施例中， 根据预设数量的唤醒脉冲， 网络节点所属 PAN内的各个传感 器节点都进入唤醒状态， 此时， 网络节点向 PAN内的各个传感器节点广播发送 唤醒帧， 由于 PAN内的各个传感器节点均是不同， 各个传感器节点均具有用于 标识自己并区别与其它传感器节点的标识信息， 所以， 唤醒帧中携带网络节点 需要进行数据传输的目的传感器节点的标识信息，以使网络节点所属 PAN内的 各个传感器节点根据标识信息确定网络节点是否需要与自己进行数据传输，若 目的传感器节点确定网络节点需要与自己进行数据传输，则向网络节点发送响 应消息。 其中， 该标识信息可以为地址信息等。
5306、传感器节点接收网络节点广播的唤醒帧， 唤醒帧中携带目的传感器 节点的标识信息；
网络节点所属 PAN内的各个传感器节点均会接收到网络节点广播发送的 唤醒帧，由于该唤醒帧中携带网络节点需要进行数据传输的目的传感器节点的 标识信息，由于各个传感器节点均具有标识自己并区别于其它传感器节点的标 识信息， 因此各个传感器节点会解析出唤醒帧中的标识信息， 该标识信息可以 为地址信息等， 然后判断该标识信息是否属于自己的标识信息。
5307、若传感器节点从休眠状态进入唤醒状态， 则传感器节点根据目的传 感器节点的标识信息确定是否向网络节点发送响应消息；
如果传感器节点判断唤醒帧中的标识信息为自己的标识信息，则说明网络 节点需要与该传感器节点进行数据传输， 该传感器节点保持唤醒状态， 需要向 网络节点发送响应消息， 以通知网络节点目的传感器节点已处于唤醒状态， 则 执行 S308。如果传感器节点判断唤醒帧中的标识信息不为自己的标识信息， 则 说明网络节点不需要与该传感器节点进行数据传输，然后该传感器节点从唤醒 状态进入休眠状态， 不向网络节点发送响应消息。
5308、 传感器节点向网络节点发送针对唤醒脉冲的响应消息；
当传感器节点根据标识信息获取网络节点需要与该传感器节点进行数据 传输， 则传感器节点向网络节点发送响应消息， 然后可以与网络节点进行数据 - - 传输。
S309、 网络节点接收目的传感器节点针对唤醒脉冲的响应消息； 当网络节点接收到目的传感器节点发送的响应消息，则获知传感器节点已 处于唤醒状态， 然后可以与传感器节点进行数据传输。
S310、 响应消息为数据请求帧， 数据请求帧用于请求接收数据， 网络节点 根据数据请求帧， 向目的传感器节点发送数据，传感器节点接收网络节点根据 数据请求帧发送的数据； 或者， 响应消息为确认 ACK帧， ACK帧用于表示目 的传感器节点从休眠状态进入唤醒状态，传感器节点向网络节点发送数据， 网 络节点接收目的传感器节点发送的数据。
针对网络节点需要发送数据给目的传感器节点的数据传输情况，目的传感 器节点发送给网络节点的响应消息为数据请求帧时，该数据请求帧用于目的传 感器节点向网络节点请求数据，网络节点接收到该数据请求帧并获知目的传感 器节点请求数据， 则网络节点向目的传感器节点发送一个确认帧，表示网络节 点已收到传感器节点的数据请求， 然后网络节点向目的传感器节点发送的数 据， 该传感器节点接收网络节点发送的数据， 实现了网络节点与目的传感器之 间的数据传输。
针对需要目的传感器节点发送数据给网络节点的数据传输情况，目的传感 器节点发送给网络节点的响应消息为确认 ACK帧， 该 ACK帧用于表示目的传 感器节点从休眠状态进入唤醒状态， 然后目的传感器节点再向网络发送数据， 网络节点接收该目的传感器节点发送的数据，实现了网络节点与目的传感器节 点之间的数据传输。
需要说明的是，当数据传输完成后，传感器节点从唤醒状态进入休眠状态， 以降低能耗， 等待下一个超帧的活跃期来临时再进入唤醒状态， 或者， 在这一 超帧的非活跃期内如果再次需要进行数据传输， 则传感器节点可以再次被唤 醒。
本发明实施例三提供数据传输方法，通过网络节点首先确定待传输数据的 目的传感器节点处于非活跃期， 网络节点向所属 PAN内的各个传感器节点发送 唤醒脉冲，该所属 PAN内的各个传感器节点根据接收到的唤醒脉冲和预设的唤 醒因子满足预设的匹配关系， 则从休眠状态进入唤醒状态， 网络节点再向所属 - -
PAN内的各个传感器节点发送唤醒帧， 由于唤醒帧中携带目的传感器节点的标 识信息，则目的传感器节点根据该标识信息为自己的标识信息后向网络节点发 送响应消息， 若该响应消息为数据请求帧， 网络节点向目的传感器节点发送数 据， 则目的传感器节点接收该数据， 若该响应消息为确认 ACK帧， 目的传感器 节点向网络节点发送数据， 则网络节点接收该数据， 实现了目的传感器节点处 于非活跃期时网络节点与目的传感器节点的数据传输。使得目的传感器节点处 于非活跃期时网络节点无需等到下个超帧的活跃期便可以与该传感器节点进 行数据传输， 从而降低了数据传输的时延， 保证了数据传输的同步。
图 4为本发明网络节点实施例一的结构示意图，如图 4所示， 本实施例的网 络节点可以包括： 确定模块 410、 发送模块 420、 接收模块 430和传输模块 440, 其中， 确定模块 410用于确定待传输数据的目的传感器节点处于非活跃期； 发 送模块 420用于向目的传感器节点发送唤醒消息， 唤醒消息用于触发目的传感 器节点从非活跃期的休眠状态进入唤醒状态； 接收模块 430用于接收目的传感 器节点针对唤醒消息的响应消息； 传输模块 440用于根据响应消息与目的传感 器节点进行数据传输。
本实施例的网络节点， 可以用于执行图 1所示数据传输方法实施例一的技 术方案， 其实现原理类似， 此处不再赘述。
本发明实施例一提供的网络节点，通过确定模块确定待传输数据的目的传 感器节点处于非活跃期， 由发送模块向目的传感器节点发送唤醒消息， 以将目 的传感器节点从休眠状态中唤醒，再由接收模块接收目的传感器节点进入唤醒 状态发送的响应消息， 确定目的传感器节点已处于唤醒状态， 此时， 传输模块 可以与目的传感器节点进行数据传输，使得目的传感器节点处于非活跃期时网 络节点无需等到下个超帧的活跃期便可以与该目的传感器节点进行数据传输， 从而降低了数据传输的时延， 保证了数据传输的同步。
在本发明网络节点实施例二中， 本实施例的网络节点在图 4所示网络节点 结构的基础上， 上述的发送模块 420可以具体用于： 当唤醒消息为设定数量的 唤醒脉冲时， 向所属个域网 PAN内的各个传感器节点广播唤醒脉冲， 以使目的 传感器节点根据唤醒脉冲和预设的唤醒因子确定是否从休眠状态进入唤醒状 态， 不同 PAN内的传感器节点对应不同的唤醒因子。 - - 进一步地， 该发送模块 420还可以用于： 向 PAN内的各个传感器节点广播 唤醒帧， 唤醒帧中携带目的传感器节点的标识信息， 以使目的传感器节点根据 标识信息确定向网络节点发送响应消息。 上述的传输模块 440可以具体用于： 当响应消息为数据请求帧时，数据请求帧用于请求接收数据， 则根据数据请求 帧， 向目的传感器节点发送数据； 或者， 当响应消息为确认 ACK帧时， ACK 帧用于表示目的传感器节点从休眠状态进入唤醒状态，则接收目的传感器节点 发送的数据。
本实施例的网络节点， 可以用于执行图 3所示数据传输方法实施例三中网 络节点所执行的技术方案， 其实现原理类似， 此处不再赘述。
本发明实施例二提供的网络节点，通过确定模块确定待传输数据的目的传 感器节点处于非活跃期，由发送模块向目的传感器节点发送预设数量的唤醒脉 冲，以将网络节点所属 PAN内根据该唤醒脉冲和预设的唤醒因子满足预设的匹 配关系， 则从休眠状态进入唤醒状态， 再向该各个传感器节点发送唤醒帧， 以 使目的传感器节点根据唤醒帧中的标识信息向网络节点发送响应消息，由接收 模块接收该响应消息， 若该响应消息为数据请求帧， 则传输模块向目的传感器 节点发送数据，若该响应消息为确认 ACK帧，则传输模块接收目的传感器节点 发送的数据，实现了目的传感器节点处于非活跃期时网络节点与目的传感器节 点的数据传输。使得目的传感器节点处于非活跃期时网络节点无需等到下个超 帧的活跃期便可以与该传感器节点进行数据传输， 从而降低了数据传输的时 延， 保证了数据传输的同步。
图 5为本发明传感器节点实施例一的结构示意图，如图 5所示， 本实施例的 传感器节点可以包括： 接收模块 510、 发送模块 520和传输模块 530 , 其中， 接 收模块 510用于接收网络节点发送的唤醒消息， 唤醒消息用于触发传感器节点 从非活跃期的休眠状态进入唤醒状态； 发送模块 520用于向网络节点发送针对 唤醒消息的响应消息； 传输模块 530用于与网络节点进行数据传输。
本实施例的传感器节点， 可以用于执行图 2所示数据传输方法实施例二的 技术方案， 其实现原理类似， 此处不再赘述。
本发明实施例一提供的传感器节点，通过接收模块接收网络节点发送的唤 醒消息，根据该唤醒消息从非活跃期的休眠状态进入唤醒状态，发送模块向网 - - 络节点发送针对该唤醒消息的响应消息，以使网络节点获知该传感器节点已进 入唤醒状态， 此时， 传输模块可以与网络节点进行数据传输， 使得传感器节点 处于非活跃期时网络节点无需等到下个超帧的活跃期便可以与该传感器节点 进行数据传输， 从而降低了数据传输的时延， 保证了数据传输的同步。
在本发明传感器节点实施例二中， 本实施例的传感器节点在图 5所示传感 器节点结构的基础上， 上述接收模块 510可以具体用于： 当唤醒消息为设定数 量的唤醒脉冲时，接收网络节点广播的唤醒脉冲，根据唤醒脉冲和预设的唤醒 因子确定是否从休眠状态进入唤醒状态，不同 PAN内的传感器节点对应不同的 唤醒因子。
进一步地， 该接收模块 510还可以用于： 接收网络节点广播的唤醒帧， 唤 醒帧中携带目的传感器节点的标识信息，若传感器节点从休眠状态进入唤醒状 态， 则根据目的传感器节点的标识信息确定是否开启发送模块。 上述传输模块 530可以具体用于： 当响应消息为数据请求帧时， 数据请求帧用于请求接收数 据， 则接收网络节点根据数据请求帧发送的数据； 或者， 用于当响应消息为确 认 ACK帧时， ACK帧用于表示目的传感器节点从休眠状态进入唤醒状态， 则 向网络节点发送数据。
本实施例的传感器节点， 可以用于执行图 3所示数据传输方法实施例三中 传感器节点所执行的技术方案， 其实现原理类似， 此处不再赘述。
本发明实施例二提供的传感器节点，通过接收模块接收网络节点发送的预 设数量的唤醒脉冲， 网络节点所属 PAN内的各个传感器节点根据该唤醒脉冲与 预设的唤醒因子满足预设的匹配关系， 则从非活跃期的休眠状态进入唤醒状 态，再接收网络节点发送的唤醒帧， 当目的传感器节点获知唤醒帧中的标识信 息为自己的标识信息时， 由发送模块向网络节点发送响应消息， 若该响应消息 为数据请求帧， 则传输模块接收网络节点发送的数据， 若该响应消息为确认 ACK帧，则传输模块向网络节点发送数据， 实现了目的传感器节点处于非活跃 期时网络节点与目的传感器节点的数据传输。使得目的传感器节点处于非活跃 期时网络节点无需等到下个超帧的活跃期便可以与该传感器节点进行数据传 输， 从而降低了数据传输的时延， 保证了数据传输的同步。
图 6为本发明数据传输系统实施例一的结构示意图， 如图 6所示， 本实施例 - - 的系统包括： 网络节点 400和传感器节点 500, 其中， 网络节点 400可以釆用网 络节点实施例一或实施例二的结构， 其对应地， 可以执行图 1或图 3所示数据传 输方法实施例中网络节点所执行的技术方案， 其实现原理和技术效果类似， 此 处不再赘述；传感器节点 500可以釆用传感器节点实施例一或实施例二的结构， 其对应地，可以执行图 2或图 3所示数据传输方法实施例中传感器节点所执行的 技术方案， 其实现原理和技术效果类似， 此处不再赘述。
需要说明的是， 本发明各实施例提供的网络节点可以作为 PAN的协调器， 作为第一种可实现的方式， 网络节点可以设置在网关设备中； 作为第二种可实 现的方式， 网络节点可以设置在集中器； 作为第三种可实现的方式， 网络节点 可以设置在釆集器中。
上述本发明数据传输方法实施例一至实施例三所示的方法可以应用于家 庭微功率无线抄表系统中，其中，无线抄表系统中包括传感器节点和网络节点， 其中本发明图 6所示的数据传输系统分布在无线抄表系统对应的 PAN内的网络 节点与各个传感器节点中， PAN内的网络节点可以包括本发明网络节点实施例 一或实施例二所示的网络节点， PAN内的传感器节点可以包括本发明传感器节 点实施例一或实施例二所示的传感器节点。 由于在无线抄表系统中，抄表的间 隔时间为一天一次、一周一次甚至一月一次， 所以超帧中非活跃期的长度远远 大于活跃期的长度，会造成网络节点与传感器节点之间数据传输时延增大， 因 此，釆用本发明实施例提供的数据传输方法和设备可以解决无线抄表系统中存 在的数据传输时延问题。下面对本发明提供的数据传输方法和设备应用于无线 抄表系统中进行介绍。
图 7为包括本发明网络节点和传感器节点的 PAN实施例一的示意图，如图 7 所示， 本实施例仅示出了两个相邻 PAN1和 PAN2的示意图， 并且各个 PAN内也 仅示出的传感器节点为两个， 其中， 网络节点 1、 传感器节点 3和传感器节点 4 同属于 PAN1 , 网络节点 2、 传感器节点 5和传感器节点 6同属于 PAN2, 但是传 感器节点 6处于 PAN1的信号覆盖范围内。 而且在 PAN形成后， 用户会给每个 PAN设置不同的唤醒因子， 唤醒因子由每个 PAN中网络节点周期性发送信标帧 时发送给所属 PAN内的传感器节点，假设 PAN1的唤醒因子为 3。 当用户给 PAN1 内的网络节点 1发送查询传感器节点 3的查询命令时， 网络节点 1根据查询命令 - - 获知需要与传感器节点 3进行数据传输， 网络节点 1先确定所属 PAN1内的各传 感器节点处于超帧的活跃期还是非活跃期， 当所属 PAN1内的各传感器节点处 于超帧的活跃期时， 网络节点 1与传感器节点 3可以直接进行数据传输， 当所属 PAN内的各传感器节点处于超帧的非活跃期时， 则网络节点 1与传感器节点 3 不能直接进行数据传输， 网络节点 1需要唤醒传感器节点 3 , 下面将对网络节点 1唤醒传感器节点 3并进行数据传输的过程进行介绍。
需要说明的是，上述本发明数据传输方法实施例一至实施例三所示的方法 中， 传感器节点和网络节点可以分别通过其上设置的软件来执行数据传输方 法， 或者，传感器节点和网络节点还可以分别通过硬件电路来实现执行数据传 输方法， 以下实施例中提供了传感器节点和网络节点的硬件电路可行实施方 式。
图 8为本发明数据传输系统实施例二的结构示意图， 如图 8所示， 本实施例 的数据传输系统包括网络节点 600和传感器节点 700 , 网络节点 600包括键盘控 制模块 601、液晶显示模块 602、 SDRAM ( Synchronous Dynamic Random Access Memory, 同步动态随机存储器 ) 603、 Flash 604、 无线收发模块 605、 处理器 ARM芯片 606、 红外发射模块 607、 红外接收模块 608、 电话语音控制模块 609 和 Ethernet (以太网）模块 610, 传感器节点 700包括继电器模块 710、 唤醒模块 720、 处理器模块 730、 无线通信模块 740、 电源模块 750、 传感器和 ADC ( Analog-to-Digital Converter, 模数变换器）模块 760, 其中， 本发明实施例提 供网络节点中的上述确定模块 410包括处理器 ARM芯片 606, 上述发送模块 420 包括无线收发模块 605 , 上述接收模块 430包括无线收发模块 605 , 上述传输模 块 440包括无线收发模块 605;本发明实施例提供的传感器节点中的上述接收模 块 510包括继电器模块 710、唤醒模块 720、处理器模块 730和无线通信模块 740, 上述发送模块 520包括无线通信模块 740， 上述传输模块 530包括无线通信模块 740。 在本实施例中， 网络节点 1和网络节点 2的结构为图 8所示网络节点 600的 结构， 传感器节点 3、 传感器节点 4、 传感器节点 5和传感器节点 6的结构为图 8 所示传感器节点 700的结构。
图 9为图 8中继电器模块的工作原理图， 如图 9所示， 继电器模块 710主要用 于将天线在唤醒器和无线收发器之间进行切换， 当传感器节点处于休眠状态 - - 时， 继电器处于常开状态， 则 A与 B相连， 即天线通过继电器模块 710与唤醒模 块 720相连， 当传感器节点处于唤醒状态时， 继电器模块 710处于常闭状态， 即 A与 C相连， 即开线通过继电器模块与无线通信模块 740相连， 图 9中仅示出继 电器模块 710与唤醒模块 720相连的情形。图 10为唤醒脉冲和唤醒帧的时间示意 图， 如图 10所示， 当网络节点 1确定所属 PAN1内的各个传感器节点都处于超帧 的非活跃期时， 假设 PAN1的唤醒因子为 3 , 网络节点获知需要发送 1+3个唤醒 脉冲， 则网络节点 1的无线收发模块 605向外发送时间长为 T1的第一个唤醒脉 冲， 间隔时间为 T2后， 再向外发送 3个唤醒脉冲， 并且后续的唤醒脉冲之间的 间隔时间为 T3 , 待 4个唤醒脉冲都发送完后间隔时间为 T4后再向外发送唤醒 帧。
图 11为图 8中唤醒模块的结构示意图， 如图 11所示， 唤醒模块 720包括放大 器 721和持续高电平检测器 722, 因此唤醒模块 720具有放大、 高电平检测等功 能。 PAN1信号覆盖范围内的传感器节点 3、传感器节点 4和传感器节点 6的唤醒 模块 720通过天线和继电器模块 710都会收到网络节点 1发送的第一个唤醒脉 冲， 由于唤醒脉冲较弱， 所以接收到的唤醒脉冲需要经过唤醒模块 720中的放 大器 721进行低噪声放大信号， 使唤醒脉冲为高电平， 然后经过持续高电平检 测器 722 , 该持续高电平检测器 722为由 RC (电阻电容）振荡器组成的持续高 电平检测器，如果检测第一个唤醒脉冲持续时间大于预设时间，则唤醒模块 720 会给处理器模块 730的发送中断休眠信号，当处理器模块 730接收到该中断休眠 信号后， 处理器 730从休眠状态进入唤醒状态， 然后开启唤醒脉冲计数功能， 并记录后续唤醒脉冲的个数。 其中， 预设时间由持续高电平检测器中的电阻 R 和电容 C的数值来决定。 假设预设时间为 5ms, 则第一个唤醒脉冲的时间长应 大于等于 5ms。
由于第一个唤醒脉冲与后续的 3个唤醒脉冲的间隔时间为 T2, 其中， T2是 由处理器模块 730接收到中断休眠信号进入唤醒状态需要花费的时间来决定， 唤醒模块 720接收到后续唤醒脉冲后发送给处理器模块 730 , 并且处理器模块 730对所接收到的后续唤醒脉冲的个数进行计数， 由于后续唤醒脉冲的间隔时 间为 T3 , T3由唤醒器对唤醒脉冲的计数时间长来决定， 因此， 传感器节点 3、 传感器节点 4和传感器节点 6的处理器模块 730得到的计数值均为 3 ,然后各传感 - - 器节点的处理器模块 730判断该计数值是否等于所属 PAN的唤醒因子， 由于传 感器节点 6所属 PAN的唤醒因子不为 3 ,所以传感器节点 6的处理器模块 730从唤 醒状态进入休眠状态， 即传感器节点 6再次进入休眠状态； 由于传感器节点 3 和传感器节点 4所属 PAN的唤醒因子为 3 ,所以传感器节点 3和传感器节点 4的处 理器模块 730分别给各自的继电器模块 710和无线通信模块 740发送开启消息。
传感器节点 3和传感器节点 4的无线通信模块 740根据接收到的开启消息自 动处于工作状态， 则可以实现无线数据通信。 继电器模块 710根据接收到的开 启消息， 处于供电状态， 则 A从与 B相连的状态转换为八与〇相连， 即继电器模 块 710转换为与无线通信模块 740相连。由于最后一个后续唤醒脉冲与唤醒帧的 间隔时间为 T4 , 该 T4由无线通信模块 740进入工作状态需要的时间和继电器模 块 710断开与唤醒模块 720的连接而转换为与无线通信模块 740相连需要的时间 共同决定。 由于网络节点 1需要与传感器节点 3进行数据传输， 所以唤醒帧中包 含有传感器节点 3的标识信息和时隙信息等， 本实施例中， 该标识信息为传感 器节点 3的地址信息， 该时隙信息规定了网络节点和传感器节点进行数据传输 的时间。 传感器节点 3和传感器节点 4的无线通信模块 740通过天线和继电器模 块 710接收到唤醒帧， 然后对唤醒帧进行解析， 再将解析出的数据发送给处理 器模块 730 , 处理器模块 730根据解析出的数据获取地址信息， 并判断该地址信 息是否为本传感器节点的地址信息。
传感器节点 4的处理器模块 730可确定该址址信息不为本传感器节点的地 址信息， 则传感器节点 4的处理器模块 730分别给无线通信模块 740和继电器模 块 710发送关闭消息，无线通信模块 740根据接收到的关闭消息自动处于关闭状 态， 继电器模块 710根据接收到的关闭消息， 处于断电状态， 则 A从与 C相连的 状态转换为 A与 B相连， 则继电器模块 710转换为与唤醒模块 720相连， 然后处 理器模块 730从唤醒状态进入休眠状态， 即传感器节点 4再次进入休眠状态。
由于地址信息为传感器节点 3的地址信息，所以传感器节点 3的处理器模块
730可确定该地址信息属于本传感器节点的地址信息，则传感器节点 3的无线通 信模块 740向网络节点 1发送响应消息，网络节点 1接收到传感器节点 3发送的响 应消息，最后，网络节点 1与传感器节点 3可以在超帧的非活跃期实现数据传输， 从而实现了减少家庭微功率无线抄表系统中数据传输时延。 - - 图 12为图 7中网络节点向传感器节点发送数据的流程图， 如图 12所示， 针 对网络节点 1需要发送数据给传感器节点 3的情况， 网络节点 1向传感器节点 3 发送唤醒脉冲、 再发送唤醒帧， 传感器节点 3根据接收到的唤醒脉冲和唤醒帧 向网络节点 1发送响应消息， 该响应消息为数据请求帧， 网络节点 1接收到数据 请求帧后， 向传感器节点 3发送确认帧， 表示网络节点 1已收到数据请求命令， 然后再向根据唤醒帧中的时隙列表向传感器节点 3发送数据帧， 传感器节点成 功接收到数据帧后， 再给网络节点 1发送确认帧， 最终完成数据传输。
图 13为图 7中网络节点接收传感器节点发送的数据的流程图，如图 13所示， 针对需要传感器节点 3发送数据给网络节点 1的情况，网络节点 1向传感器节点 3 发送唤醒脉冲、 再发送唤醒帧， 传感器节点 3根据接收到的唤醒脉冲和唤醒帧 向网络节点 1发送响应消息， 该响应消息为确认帧， 网络节点 1接收到确认帧可 确定传感器节点 3已被唤醒， 然后，传感器节点 3根据唤醒帧中的时隙信息向网 络节点 1发送数据帧， 网络节点 1成功接收到数据帧后， 给传感器节点 3发送确 认帧， 最终完成数据传输。
当网络节点 1与传感器节点 3之间的数据传输完成后， 传感器节点 3的处理 器模块 730分别给无线通信模块 740和继电器模块 710发送关闭消息， 无线通信 模块 740根据接收到的关闭消息自动处于关闭状态，继电器模块 710根据接收到 的关闭消息， 处于断电状态， 则 A从与 C相连的状态转换为 A与 B相连， 则继电 器模块 710转换为与唤醒模块 720相连， 然后处理器模块 730从唤醒状态进入休 眠状态，即传感器节点 4从唤醒状态进入休眠状态，以降低传感器节点 3的能耗。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤 可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取 存储介质中。 该程序在执行时， 执行包括上述各方法实施例的步骤； 而前述的 存储介质包括： ROM, RAM,磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是： 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其 限制； 尽管参照前述各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： 其依然可以对前述各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各实施例技术方案的范围。

Claims

权 利 要 求
1、 一种数据传输方法， 其特征在于， 包括：
网络节点确定待传输数据的目的传感器节点处于非活跃期；
所述网络节点向所述目的传感器节点发送唤醒消息，所述唤醒消息用于触 发所述目的传感器节点从所述非活跃期的休眠状态进入唤醒状态；
所述网络节点接收所述目的传感器节点针对所述唤醒消息的响应消息； 所述网络节点根据所述响应消息与所述目的传感器节点进行数据传输。
2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述唤醒消息为设定数量 的唤醒脉冲， 所述网络节点向所述目的传感器节点发送唤醒消息， 包括： 所述网络节点向所属个域网 PAN 内的各个传感器节点广播所述唤醒脉 冲，以使所述目的传感器节点根据所述唤醒脉冲和预设的唤醒因子确定是否从 休眠状态进入唤醒状态， 不同 PAN内的传感器节点对应不同的唤醒因子。
3、 根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述网络节点向所述目的 传感器节点发送唤醒消息之后，所述网络节点接收所述目的传感器节点针对所 述唤醒消息的响应消息之前， 还包括：
所述网络节点向所述 PAN内的各个传感器节点广播唤醒帧， 所述唤醒帧 中携带所述目的传感器节点的标识信息，以使所述目的传感器节点根据所述标 识信息确定向所述网络节点发送所述响应消息。
4、 根据权利要求 1-3任一项所述的方法， 其特征在于， 所述响应消息为 数据请求帧， 所述数据请求帧用于请求接收数据； 所述网络节点根据所述响应 消息与所述目的传感器节点进行数据传输， 包括： 所述网络节点根据所述数据 请求帧， 向所述目的传感器节点发送数据； 或者，
所述响应消息为确认 ACK帧， 所述 ACK帧用于表示所述目的传感器节 点从休眠状态进入唤醒状态；所述网络节点才艮据所述响应消息与所述目的传感 器节点进行数据传输， 包括： 所述网络节点接收所述目的传感器节点发送的数 据。
5、 一种数据传输方法， 其特征在于， 包括：
传感器节点接收网络节点发送的唤醒消息，所述唤醒消息用于触发所述传 感器节点从所述非活跃期的休眠状态进入唤醒状态；
所述传感器节点向所述网络节点发送针对所述唤醒消息的响应消息； 所述传感器节点与所述网络节点进行数据传输。
6、 根据权利要求 5所述的方法， 其特征在于， 所述唤醒消息为设定数量 的唤醒脉冲， 所述传感器节点接收网络节点发送的唤醒消息， 包括：
所述传感器节点接收所述网络节点广播的所述唤醒脉冲；
所述传感器节点根据所述唤醒脉冲和预设的唤醒因子确定是否从休眠状 态进入唤醒状态， 不同 PAN内的传感器节点对应不同的唤醒因子。
7、 根据权利要求 6所述的方法， 其特征在于， 所述传感器节点接收网络 节点发送的唤醒消息之后 ,所述传感器节点向所述网络节点发送针对所述唤醒 消息的响应消息之前， 还包括：
所述传感器节点接收所述网络节点广播的唤醒帧，所述唤醒帧中携带目的 传感器节点的标识信息；
若所述传感器节点从休眠状态进入唤醒状态，则所述传感器节点根据所述 目的传感器节点的标识信息确定是否向所述网络节点发送所述响应消息。
8、 根据权利要求 5-7任一项所述的方法， 其特征在于， 所述响应消息为 数据请求帧， 所述数据请求帧用于请求接收数据； 所述传感器节点与所述网络 节点进行数据传输， 包括： 所述传感器节点接收所述网络节点根据所述数据请 求帧发送的数据； 或者，
所述响应消息为确认 ACK帧， 所述 ACK帧用于表示所述目的传感器节 点从休眠状态进入唤醒状态； 所述传感器节点与所述网络节点进行数据传输， 包括： 所述传感器节点向所述网络节点发送数据。
9、 一种网络节点， 其特征在于， 包括：
确定模块， 用于确定待传输数据的目的传感器节点处于非活跃期； 发送模块， 用于向所述目的传感器节点发送唤醒消息， 所述唤醒消息用于 触发所述目的传感器节点从所述非活跃期的休眠状态进入唤醒状态；
接收模块， 用于接收所述目的传感器节点针对所述唤醒消息的响应消息； 传输模块， 用于根据所述响应消息与所述目的传感器节点进行数据传输。
10、 根据权利要求 9所述的网络节点， 其特征在于， 所述发送模块具体用 于： 当所述唤醒消息为设定数量的唤醒脉冲时， 向所属个域网 PAN内的各个 传感器节点广播所述唤醒脉冲，以使所述目的传感器节点根据所述唤醒脉冲和 预设的唤醒因子确定是否从休眠状态进入唤醒状态， 不同 PAN内的传感器节 点对应不同的唤醒因子。
11、 根据权利要求 10所述的网络节点， 其特征在于， 所述发送模块还用 于： 向所述 PAN内的各个传感器节点广播唤醒帧， 所述唤醒帧中携带所述目 的传感器节点的标识信息，以使所述目的传感器节点根据所述标识信息确定向 所述网络节点发送所述响应消息。
12、 根据权利要求 9-11任一项所述的网络节点， 其特征在于，
所述传输模块具体用于： 当所述响应消息为数据请求帧时， 所述数据请求 帧用于请求接收数据， 则根据所述数据请求帧， 向所述目的传感器节点发送数 据； 或者，
当所述响应消息为确认 ACK帧时， 所述 ACK帧用于表示所述目的传感 器节点从休眠状态进入唤醒状态， 则接收所述目的传感器节点发送的数据。
13、 一种传感器节点， 其特征在于， 包括：
接收模块， 用于接收网络节点发送的唤醒消息， 所述唤醒消息用于触发所 述传感器节点从所述非活跃期的休眠状态进入唤醒状态；
发送模块， 用于向所述网络节点发送针对所述唤醒消息的响应消息； 传输模块， 用于与所述网络节点进行数据传输。
14、 根据权利要求 13所述的传感器节点， 其特征在于， 所述接收模块具 体用于： 当唤醒消息为设定数量的唤醒脉冲时，接收所述网络节点广播的所述 唤醒脉冲 ,根据所述唤醒脉冲和预设的唤醒因子确定是否从休眠状态进入唤醒 状态， 不同 PAN内的传感器节点对应不同的唤醒因子。
15、 根据权利要求 14所述的传感器节点， 其特征在于， 所述接收模块还 用于： 接收所述网络节点广播的唤醒帧， 所述唤醒帧中携带目的传感器节点的 标识信息， 若所述传感器节点从休眠状态进入唤醒状态， 则根据所述目的传感 器节点的标识信息确定是否开启发送模块。
16、 根据权利要求 13-15任一项所述的传感器节点， 其特征在于， 所述传 输模块具体用于： 当响应消息为数据请求帧时， 所述数据请求帧用于请求接收 数据， 则接收所述网络节点根据所述数据请求帧发送的数据； 或者，
用于当响应消息为确认 ACK帧时， 所述 ACK帧用于表示所述目的传感 器节点从休眠状态进入唤醒状态 , 则向所述网络节点发送数据。
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