一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)和無線通信技術(shù)等而形成的全新的信息獲取、處理和傳輸平臺，其能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，具有快速部署、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、交通、公共安全和軍事等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所監(jiān)測的各種終端節(jié)點(diǎn)眾多，如汽車、玩具、心臟速率監(jiān)視器、交通燈、路燈等，并且為了能夠?qū)崿F(xiàn)長距離傳輸通常采用現(xiàn)有基于IEEE802.15.4的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，該基于IEEE802.15.4的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以單跳點(diǎn)對點(diǎn)方式進(jìn)行傳輸，并依靠多跳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍以實(shí)現(xiàn)長距離傳輸。
[0004]由于基于IEEE802.15.4的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)的傳輸速率較高(10kbps)，傳輸距離較近(一般不超過1KM)，在實(shí)現(xiàn)長距離傳輸時(shí)需要對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的多個路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布線。以一個路由節(jié)點(diǎn)連接10個終端節(jié)點(diǎn)為例，一萬個終端節(jié)點(diǎn)需要1000個路由節(jié)點(diǎn)，這些路由節(jié)點(diǎn)都需要布線，部署成本很高，而且額外部署的1000個路由節(jié)點(diǎn)出故障的概率也比較高，維護(hù)成本也高，與二層網(wǎng)絡(luò)相比，三層網(wǎng)絡(luò)需要多部署和維護(hù)一層路由節(jié)點(diǎn)，成本顯然高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于在實(shí)現(xiàn)長距離傳輸?shù)耐瑫r(shí)降低部署和維護(hù)成本。本發(fā)明還提供一種數(shù)據(jù)處理方法，用于闡述上述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸過程。技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，包括:多個終端節(jié)點(diǎn)和一個基站，其中，每個所述終端節(jié)點(diǎn)采用低速率和低功耗的無線芯片，并且每個所述終端節(jié)點(diǎn)采用低速率和高靈敏度的模式通過各自的無線信道與所述基站進(jìn)行通信。
[0007]優(yōu)選地，所述基站采用頻分多址的方式對所述無線信道內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0008]優(yōu)選地，每個所述終端節(jié)點(diǎn)采用跳頻機(jī)制通過各自的無線信道與所述基站進(jìn)行通信。
[0009]優(yōu)選地，每個所述終端節(jié)點(diǎn)中安裝有傳感器，所述傳感器用于生成原始數(shù)據(jù)，如果所述傳感器未生成原始數(shù)據(jù)則所述終端節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)。
[0010]優(yōu)選地，所述傳感器生成原始數(shù)據(jù)時(shí)，所述終端節(jié)點(diǎn)開啟無線收發(fā)功能并主動上報(bào)數(shù)據(jù)，將所上報(bào)的數(shù)據(jù)通過各自的無線信道發(fā)送給所述基站，且所述終端節(jié)點(diǎn)每次接收到所述基站發(fā)送的應(yīng)答信息后結(jié)束數(shù)據(jù)發(fā)送。
[0011]本發(fā)明還提供一種數(shù)據(jù)處理方法，應(yīng)用于上述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，所述數(shù)據(jù)處理方法包括:
[0012]終端節(jié)點(diǎn)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制；
[0013]所述終端節(jié)點(diǎn)將調(diào)制后的數(shù)據(jù)通過各自的無線信道發(fā)送至基站；
[0014]所述基站采用每個所述無線信道各自的濾波器對所述調(diào)制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波；
[0015]所述基站對濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，得到所述原始數(shù)據(jù)。
[0016]優(yōu)選地，所述終端節(jié)點(diǎn)將調(diào)制后的數(shù)據(jù)通過各自的無線信道發(fā)送至基站，包括:所述終端節(jié)點(diǎn)采用跳頻機(jī)制將調(diào)制后的數(shù)據(jù)通過各自的無線信道發(fā)送至基站。
[0017]優(yōu)選地，所述終端節(jié)點(diǎn)將調(diào)制后的數(shù)據(jù)通過各自的無線信道發(fā)送至基站，包括:所述終端節(jié)點(diǎn)在檢測到傳感器生成原始數(shù)據(jù)后，所述終端節(jié)點(diǎn)開啟無線收發(fā)功能并將調(diào)制后的數(shù)據(jù)通過各自的無線信道主動發(fā)送給所述基站。
[0018]優(yōu)選地，所述方法還包括:所述終端節(jié)點(diǎn)在接收到所述基站發(fā)送的應(yīng)答消息中結(jié)束數(shù)據(jù)發(fā)送。
[0019]優(yōu)選地，所述方法還包括:所述終端節(jié)點(diǎn)在檢測到所述傳感器未生成原始數(shù)據(jù)時(shí)，控制自身進(jìn)入休眠狀態(tài)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0021]本發(fā)明提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，終端節(jié)點(diǎn)可以采用低速率和高靈敏度的模式與基站進(jìn)行通信，使得終端節(jié)點(diǎn)與基站之間點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸距離增加，例如速率為100bps (BitsPer Second，比特/秒)，靈敏度為_130dbm(分貝)時(shí)，其點(diǎn)對點(diǎn)傳輸?shù)木嚯x是5-10千米，相對于現(xiàn)有終端節(jié)點(diǎn)來說其傳輸距離增加了 5-10倍，因此終端節(jié)點(diǎn)和基站之間可以直接通過無線信道進(jìn)行通信，這樣減少無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中路由節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，從而在實(shí)現(xiàn)長距離傳輸?shù)耐瑫r(shí)簡化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并且降低對路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行部署和維護(hù)的成本。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的示意圖；
[0024]圖2為上述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中終端節(jié)點(diǎn)對原始數(shù)據(jù)調(diào)制后的頻譜圖；
[0025]圖3為上述無線傳感器中基站接收到的頻譜圖；
[0026]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)處理方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明實(shí)施例提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心思想是:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每個終端節(jié)點(diǎn)采用低速率和低功耗的無線芯片，并且每個終端采用低速率和高靈敏度的模式，這種終端節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸距離比高速率的終端節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸距離長，使得終端節(jié)點(diǎn)可以和基站進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的通信。
[0028]為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]請參閱圖1，其示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的示意圖，其中該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個終端節(jié)點(diǎn)I和一個基站2。每個終端節(jié)點(diǎn)I通過各自的無線信道與基站2進(jìn)行通信，圖1中CHi表示第i個終端節(jié)點(diǎn)I與基站2進(jìn)行通信時(shí)使用的無線信道。由于每個終端節(jié)點(diǎn)I可以直接通過無線信道與基站2進(jìn)行通信，且通信距離特別長，所以本發(fā)明實(shí)施例提供的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為一二級星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有單基站覆蓋范圍廣的特點(diǎn)。
[0030]在本發(fā)明實(shí)施例中，每個終端節(jié)點(diǎn)I采用低功耗和低速率的無線芯片，如TI (美國德州儀器公司的名稱)的型號為CC1125的無線芯片或Silicon Labs (美國某半導(dǎo)體公司名稱)的型號為Si4463的無線芯片，這些終端節(jié)點(diǎn)I采用低速率和高靈敏度的模式進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。以速率為100bps，靈敏度為-130dbm為例，其點(diǎn)對點(diǎn)傳輸?shù)木嚯x是5_10千米，而傳統(tǒng)基于IEEE802.15.4的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般需要10跳以上的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模才能達(dá)到同樣的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，這就需要在終端節(jié)點(diǎn)I和基站2之間增加數(shù)個路由節(jié)點(diǎn)，使得網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相對復(fù)雜，并且增加對路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行部署和維護(hù)的成本。其中低功耗是指發(fā)射功率一般不超過50mW，低速率一般是Ikbps以下，靈敏度與速率相關(guān)，通常情況下，速率越低其