一種微功率無線網絡數據傳輸方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種無線網絡數據傳輸領域。具體地說涉及一種微功率無線抄表方法 及采用該方法的從節點。
【背景技術】
[0002] 隨著物聯網技術以及大數據分析等技術的普及，以及燃氣公司對用戶的用氣數據 和特性、現場用氣環境的實時性要求，大量的自動抄表系統應運而生。
[0003] 目前，自動抄表系統通常由燃氣公司主站服務系統、遠程GPRS通訊微功率無線集 中器、本地微功率無線采集器、本地微功率無線中繼器和本地微功率無線IC卡燃氣表組 成。
[0004] 燃氣表負責計量及預付費控制、并通過微功率無線提供用氣數據及現場環境信 息、也能執行微功率無線數據的轉發；中繼器實現微功率無線數據的轉發、延展了無線數據 傳輸的距離、并能解決燃氣表微功率無線通訊時發射功率大而耗能大的問題；采集器實現 了一個微功率無線網絡的燃氣數據采集，多個采集器采集各自的微功率無線網絡的燃氣數 據，使每個微功率無線網絡不會拓展很遠的距離、又能使整個系統可采集燃氣表的數量大 增；集中器管理一個由多個微功率無線網絡組成的燃氣數據采集網絡內所有的微功率無線 采集器，并通過公網實時GPRS在線和燃氣公司主站服務系統實現實時的信息交互。所述的 微功率無線網絡是指由一個主節點和多個從節點組成的無線通訊網絡，每個設備指定一網 絡ID，其中，如上述的采集器或集中器這樣的采集設備可作為主節點，燃氣表和中繼器可作 為從節點。
[0005] 現有的無線抄表方法多采用基于zigbee等自組網的無線網絡協議，通過主節點 和從節點之間的自協商多跳網絡，或者通過指定路由的集中器-采集器/中繼器/燃氣 表-采集器/中繼器/燃氣表-燃氣表多級傳輸方式來實現在集中器和燃氣表之間的數據 傳輸。現有技術的組網方法需要燃氣表定時喚醒，用于維護最新的網絡結構，需要指定抄表 時間窗口，采集設備周期性的發出數據以確定微功率無線網絡中各個設備的最佳路徑。這 樣的操作對燃氣表時鐘的準確性和功耗等都提出了較高的要求，燃氣表之間需要一個較為 復雜的過程才能計算出最優的轉發者，不利于系統的功耗和成本降低。
【發明內容】
[0006] 為此，本發明所要解決的技術問題在于現有技術中需要周期性主動喚醒以及采集 設備需要主動發起路徑探測造成系統功耗較高、成本高的問題。為此，本發明提出一種微功 率無線網絡數據傳輸方法，所述微功率無線網絡包括一個主節點和多個從節點，所述方法 包括：
[0007] 接收來自主節點發送的或上一路由級別中的從節點轉發的喚醒幀；
[0008] 判斷所述喚醒幀中的當前路由級別是否小于路由總級數，其中所述當前路由級別 表示接收到該喚醒幀數據的從節點所在的路由級別；
[0009] 當喚醒幀中的當前路由級別小于路由總級數時，根據喚醒幀中的數據計算從接收 到喚醒幀的時刻起到開始轉發喚醒幀的時刻的第一時長Tl和從轉發完喚醒幀的時刻起到 所有從節點同步喚醒時刻的第二時長T2 ;
[0010] 使該從節點從接收到喚醒幀的時刻起等待該第一時長Tl后開始轉發喚醒幀，緊 接著在繼續等待該第二時長T2后進入喚醒狀態。
[0011] 優選地，所述的數據傳輸方法，還包括：
[0012] 當喚醒幀中的當前路由級別等于路由總級數時，根據喚醒幀中的數據計算從接收 到喚醒幀的時刻起到所有從節點同步喚醒時刻的第三時長T3 ;
[0013] 使該從節點從接收到喚醒幀的時刻起等待該第三時長T3后進入喚醒狀態。
[0014] 優選地，所述的數據傳輸方法，在所有從節點同步喚醒之后還包括：
[0015] 接收來自主節點發送的或上一路由級別中的從節點轉發的抄表數據幀；
[0016] 根據抄表數據幀中的目標從節點MAC地址數據判斷是否尋址自己；
[0017] 當是尋址自己時，則根據抄表數據幀中的數據在指定時刻向主節點或上一路由級 別中的從節點發送應答抄表數據幀；
[0018] 當不是尋址自己時，則判斷抄表數據幀中的當前路由級別是否小于目標路由級別 判斷，如果小于，則根據抄表數據幀中的數據計算從接收到抄表數據幀的時刻起到開始轉 發抄表數據幀的時刻的第四時長T4,使該從節點從接收到抄表數據幀起等待該第四時長 T4后開始轉發抄表數據幀，所述目標路由級別表示所述抄表數據幀的發送目標從節點所在 的路由級別。
[0019] 優選地，所述的數據傳輸方法，根據抄表數據幀中的數據在指定時刻向主節點或 上一路由級別中的從節點發送應答抄表數據幀的步驟包括：
[0020] 根據抄表數據幀中的數據計算從接收到抄表數據幀的時刻起到所述指定時刻的 第五時長T5 ;
[0021] 使該從節點從接收到抄表數據幀的時刻起等待該第五時長T5后向主節點或上一 路由級別中的從節點發送應答抄表數據幀。
[0022] 本發明還提出一種微功率無線網絡數據傳輸系統，所述微功率無線網絡包括一個 主節點和多個所述從節點，包括：
[0023] 第一接收單元，用于接收來自主節點發送的或上一路由級別中的從節點轉發的喚 醒幀；
[0024] 第一判斷單元，用于判斷所述喚醒幀中的當前路由級別是否小于路由總級數，其 中所述當前路由級別表示接收到該喚醒幀數據的從節點所在的路由級別；
[0025] 第一計算單元，用于當喚醒幀中的當前路由級別小于路由總級數時，根據喚醒幀 中的數據計算從接收到喚醒幀的時刻起到開始轉發喚醒幀的時刻的第一時長Tl和從轉發 完喚醒幀的時刻起到所有從節點同步喚醒時刻的第二時長T2 ;
[0026] 第一喚醒單元，用于使該從節點從接收到喚醒幀的時刻起等待該第一時長Tl后 開始轉發喚醒幀，緊接著在繼續等待該第二時長T2后進入喚醒狀態。
[0027] 優選地，所述的微功率無線網絡數據傳輸系統，還包括：
[0028] 第二計算單元，用于當喚醒幀中的當前路由級別等于路由總級數時，根據喚醒幀 中的數據計算從接收到喚醒幀的時刻起到所有從節點同步喚醒時刻的第三時長T3 ;
[0029] 第二喚醒單元，用于使該從節點從接收到喚醒幀的時刻起等待該第三時長T3后 進入喚醒狀態。
[0030] 優選地，所述的微功率無線網絡數據傳輸系統，還包括：
[0031] 第二接收單元，用于接收來自主節點發送的或上一路由級別中的從節點轉發的抄 表數據幀；
[0032] 第二判斷單元，用于根據抄表數據幀中的目標從節點MAC地址數據判斷是否尋址 自己；
[0033] 第一應答單元，用于當是尋址自己時，根據抄表數據幀中的數據在指定時刻向主 節點或上一路由級別中的從節點發送應答抄表數據幀；
[0034] 第二應答單元，用于當不是尋址自己時，判斷抄表數據幀中的當前路由級別是否 小于目標路由級別判斷，如果小于，則需要轉發所述抄表數據幀，此時，根據抄表數據幀中 的數據計算從接收到抄表數據幀的時刻起到開始轉發抄表數據幀的時刻的第四時長T4,使 該從節點從接收到抄表數據幀起等待該第四時長T4后開始轉發抄表數據幀，所述目標路 由級別表示所述抄表數據幀的發送目標從節點所在的路由級別。
[0035] 優選地，所述的微功率無線網絡數據傳輸系統，所述第一應答單元包括：
[0036] 第三計算單元，用于根據抄表數據幀中的數據計算從接收到抄表數據幀的時刻起 到所述指定時刻的第五時長T5,該從節點從接收到抄表數據幀的時刻起等待該第五時長 T5后向主節點或上一路由級別中的從節點發送應答抄表數據幀。
[0037] 本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點：
[0038] 1、本發明所采用的微功率無線網絡數據傳輸方法其中的微功率無線網絡包括一 個主節點和多個從節點，該方法由主節點（例如可以是采集器設備（采集器/集中器））發 送喚醒幀即發起喚醒指令，該喚醒幀在網絡內逐級轉發，最終使所有從節點（例如可以是 燃氣表或中繼器設備）都接收到喚醒幀進而統一在一個時間點集體喚醒，為實現全網的數 據抄讀做好準備。該方法無需定時喚醒從節點進行組網，無需主節點周期性的發出無線網 絡路徑維護數據維護網絡，只有當需要進行抄表時，才由主節點發出喚醒指令，該方法使得 抄表可以在任何的時間進行，并無抄表時間窗口限制。
[0039] 2、本發明所采用的方法中，將從節點分為需要轉發喚醒幀的從節點以及不需要轉 發喚醒幀的從節點，根據不同的情況精確計算不同的等待時長，從而精確地實現在同一個 時間點集體喚醒，為后續實現全網的數據抄讀做好充