專利名稱：基于tdma的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具體涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)路由方法。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSN)目前已經(jīng)開始廣泛應用于工業(yè)監(jiān)測、智能電網(wǎng)、智能家居、智能交通、公共安全、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護等社會各行各業(yè)中， 尤其適用于某些不方便布線的領(lǐng)域，例如電力高壓設(shè)備在線監(jiān)測、旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動在線監(jiān)測等工業(yè)領(lǐng)域；或某些經(jīng)常需要移動測試的場合，例如工業(yè)試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。以Zigbee 為代表的無線傳感器網(wǎng)絡(luò),通過 CDMA(Code-Division Multi-Access) 或直序列擴頻(Direct-Sequence Spread-Spectrum)通信和 FDMA(Frequency-Division Multi-Access)的組網(wǎng)方式區(qū)來實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器(Coordinator)和所屬終端設(shè)備(Device)之間的通信。以CDMA為組網(wǎng)方式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，相鄰的協(xié)調(diào)器使用相同頻率進行工作， 當其中一個協(xié)調(diào)器與所屬終端設(shè)備進行通信時，需要通過擴頻區(qū)分不同的協(xié)調(diào)器，從而避免來自其他協(xié)調(diào)器及其所屬終端設(shè)備的干擾，因此
1)必須使用更高的無線帶寬來實現(xiàn)擴頻通信；
2)當網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器和所屬終端設(shè)備通信時，需要通過功率控制來抑制來自其他協(xié)調(diào)器和設(shè)備的同頻干擾；
3)擴頻通信的收發(fā)信機結(jié)構(gòu)更加復雜，實現(xiàn)起來十分困難。以FDMA為組網(wǎng)方式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，相鄰的協(xié)調(diào)器通過使用不同的工作頻率與其所屬的終端設(shè)備進行通信，從而避免同頻干擾，從而使得
1)必須使用更多無線帶寬分配給不同的協(xié)調(diào)器使用；
2)當終端設(shè)備在工作在不同頻率上的協(xié)調(diào)器發(fā)生切換的時候，需要額外監(jiān)聽所有可能存在的頻率上的協(xié)調(diào)器，從而導致了不必要的時間的開銷和復雜的物理實現(xiàn)；
3)當某個協(xié)調(diào)器發(fā)生故障不能工作時，其所屬終端設(shè)備必須調(diào)整工作頻率，接入到其他頻點上的協(xié)調(diào)器，因此網(wǎng)絡(luò)的魯棒性不強，自愈合能力差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種基于TDMA(Time Division Multiple Access，時分多址)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方式，其能簡化設(shè)備設(shè)計，降低系統(tǒng)整體功耗，提高網(wǎng)絡(luò)整體效率。
為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種基于TDMA的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方式，其包括以下步驟，
A)在同一TDMA無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，布置多個協(xié)調(diào)器；每一個協(xié)調(diào)器設(shè)置為通過時分多址方式與與其所屬的若干個終端設(shè)備進行通信，所有協(xié)調(diào)器都設(shè)置為使用相同頻率進行工作；
B)設(shè)置數(shù)據(jù)收發(fā)周期，數(shù)據(jù)收發(fā)周期由多個時間片構(gòu)成；每個協(xié)調(diào)器設(shè)置在不同的時間片內(nèi)進行工作；
C)相鄰協(xié)調(diào)器之間設(shè)置為相互監(jiān)聽狀態(tài)；
D)終端設(shè)備之間的信息傳遞通過協(xié)調(diào)器完成，并按如下規(guī)則al及規(guī)則bl進行
al)信息發(fā)送方的協(xié)調(diào)器在其所屬的時間片內(nèi)把信息傳遞給相鄰的協(xié)調(diào)器，信息由相鄰的協(xié)調(diào)器進行分發(fā)，其中，信息發(fā)送方的協(xié)調(diào)器所發(fā)出的信息由其所屬的第一終端設(shè)備提供；
bl)信息接收方的協(xié)調(diào)器在其所屬的時間片內(nèi)從與其相鄰的協(xié)調(diào)器接收信息，并把接收到的信息發(fā)送給其所屬的第二終端設(shè)備，其中，第二終端設(shè)備為第一終端設(shè)備的信息傳遞的目標設(shè)備。作為優(yōu)選的方法，步驟C中，協(xié)調(diào)器之間的信息傳播按如下步驟進行
a2)第一協(xié)調(diào)器在其所屬的時間片內(nèi)向外發(fā)送信息，第二協(xié)調(diào)器監(jiān)聽TDMA無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的信息，第一協(xié)調(diào)器與第二協(xié)調(diào)器互為相鄰的協(xié)調(diào)器；
b2)第二協(xié)調(diào)器在其所屬的時間片內(nèi)接收第一協(xié)調(diào)器所發(fā)出的信息，同時，第一協(xié)調(diào)器監(jiān)聽第二協(xié)調(diào)器是否接收到信息；若第一協(xié)調(diào)器監(jiān)聽到第二協(xié)調(diào)器已接收到信息，則第一協(xié)調(diào)器在下一數(shù)據(jù)收發(fā)周期停止向外發(fā)送信息，且第二協(xié)調(diào)在其所屬的時間片內(nèi)進行步驟 c2 ;若第一協(xié)調(diào)器監(jiān)聽到第二協(xié)調(diào)器沒有接收到信息，則第一協(xié)調(diào)器在下一數(shù)據(jù)收發(fā)周期繼續(xù)步驟a2 ；
c2)若第二協(xié)調(diào)器不是終點協(xié)調(diào)器，則第二協(xié)調(diào)器繼續(xù)向其他相鄰的協(xié)調(diào)器發(fā)送信息； 若第二協(xié)調(diào)器是終點協(xié)調(diào)器，則根據(jù)步驟D的規(guī)則進行響應。本發(fā)明具有如下有益效果
在TDMA無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，所有終端設(shè)備通過特定時間片與相應的協(xié)調(diào)器通信。當終端設(shè)備需要與遠端的實體通信的時候，必須通過路由的方式來實現(xiàn)。本發(fā)明通過最大限度的使用TDMA的工作方式，從而簡化路由所需要的關(guān)鍵路徑，達到簡化設(shè)備設(shè)計，降低系統(tǒng)整體功耗，提高網(wǎng)絡(luò)整體效率的目的。并具有如下特點
1)使用同頻通信，簡化關(guān)鍵路徑的創(chuàng)建和選擇，提高網(wǎng)絡(luò)整體效率；
2)不需要使用調(diào)頻或者擴頻技術(shù)，簡化設(shè)備設(shè)計；
3)通過TDMA的方式，降低整體系統(tǒng)工作的時間，減少系統(tǒng)功耗。


圖I為本發(fā)明的基于TDMA的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方式的應用實例的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的基于TDMA的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方式的應用實例的流程圖。
具體實施例方式下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式
，對本發(fā)明做進一步描述，以便于更清楚的理解本發(fā)明所要求保護的技術(shù)思想。本發(fā)明公開了一種基于TDMA的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方式，其包括以下步驟，
A)在同一TDMA無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，布置多個協(xié)調(diào)器；每一個協(xié)調(diào)器設(shè)置為通過時分多址方式與與其所屬的若干個終端設(shè)備進行通信，所有協(xié)調(diào)器都設(shè)置為使用相同頻率進行工作；
B)設(shè)置數(shù)據(jù)收發(fā)周期，數(shù)據(jù)收發(fā)周期由多個時間片構(gòu)成；每個協(xié)調(diào)器設(shè)置在不同的時間片內(nèi)進行工作；
C)相鄰協(xié)調(diào)器之間設(shè)置為相互監(jiān)聽狀態(tài)，且協(xié)調(diào)器之間的信息傳播按如下步驟a2至步驟c2進行
a2)第一協(xié)調(diào)器在其所屬的時間片內(nèi)向外發(fā)送信息，第二協(xié)調(diào)器監(jiān)聽TDMA無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的信息，第一協(xié)調(diào)器與第二協(xié)調(diào)器互為相鄰的協(xié)調(diào)器；
b2)第二協(xié)調(diào)器在其所屬的時間片內(nèi)接收第一協(xié)調(diào)器所發(fā)出的信息，同時，第一協(xié)調(diào)器監(jiān)聽第二協(xié)調(diào)器是否接收到信息；若第一協(xié)調(diào)器監(jiān)聽到第二協(xié)調(diào)器已接收到信息，則第一協(xié)調(diào)器在下一數(shù)據(jù)收發(fā)周期停止向外發(fā)送信息，且第二協(xié)調(diào)在其所屬的時間片內(nèi)進行步驟 c2 ;若第一協(xié)調(diào)器監(jiān)聽到第二協(xié)調(diào)器沒有接收到信息，則第一協(xié)調(diào)器在下一數(shù)據(jù)收發(fā)周期繼續(xù)步驟a2 ；
c2)若第二協(xié)調(diào)器不是終點協(xié)調(diào)器，則第二協(xié)調(diào)器繼續(xù)向其他相鄰的協(xié)調(diào)器發(fā)送信息； 若第二協(xié)調(diào)器是終點協(xié)調(diào)器，則根據(jù)步驟D的規(guī)則進行響應。D)終端設(shè)備之間的信息傳遞通過協(xié)調(diào)器完成，并按如下規(guī)則al及規(guī)則bl進行 al)信息發(fā)送方的協(xié)調(diào)器在其所屬的時間片內(nèi)把信息傳遞給相鄰的協(xié)調(diào)器，信息由相
鄰的協(xié)調(diào)器進行分發(fā)，其中，信息發(fā)送方的協(xié)調(diào)器所發(fā)出的信息由其所屬的第一終端設(shè)備提供；
bl)信息接收方的協(xié)調(diào)器在其所屬的時間片內(nèi)從與其相鄰的協(xié)調(diào)器接收信息，并把接收到的信息發(fā)送給其所屬的第二終端設(shè)備，其中，第二終端設(shè)備為第一終端設(shè)備的信息傳遞的目標設(shè)備。為了便于理解上述方法，下面以一具體的應用實例進行說明。如圖I所示，在TDMA無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，布置有四個協(xié)調(diào)器，分別是協(xié)調(diào)器A I、協(xié)調(diào)器B 2、協(xié)調(diào)器C 3以及協(xié)調(diào)器D 4。每一個協(xié)調(diào)器都通過時分多址方式與與其所屬的若干個終端設(shè)備(圖中雙向前頭所示)進行通信，所有協(xié)調(diào)器都使用相同頻率進行工作。如圖2所示，設(shè)置數(shù)據(jù)收發(fā)周期，數(shù)據(jù)收發(fā)周期由五個時間片構(gòu)成，分別是時間片 A、時間片B、時間片C、時間片D及一個空閑時間片(即圖中的未分配時間片)。時間片A、時間片B、時間片C、空閑時間片、時間片D以時間順序依次排列，數(shù)據(jù)收發(fā)周期隨時間推移不斷重復。每個協(xié)調(diào)器設(shè)置在不同的時間片內(nèi)進行工作，即協(xié)調(diào)器A I設(shè)置在時間片A時工作，協(xié)調(diào)器B 2設(shè)置在時間片B工作，協(xié)調(diào)器C 3設(shè)置在時間片C工作，協(xié)調(diào)器D 4設(shè)置在時間片D工作，而空閑時間片可以分配給新增的協(xié)調(diào)器。
結(jié)合圖I和圖2，假設(shè)協(xié)調(diào)器A I與協(xié)調(diào)器B 2，協(xié)調(diào)器A I與協(xié)調(diào)器D 4，協(xié)調(diào)器 B 2與協(xié)調(diào)器C 3，協(xié)調(diào)器C 3與協(xié)調(diào)器D 4分別互為相鄰的協(xié)調(diào)器，并且協(xié)調(diào)器A I與協(xié)調(diào)器C 3，協(xié)調(diào)器B 2與協(xié)調(diào)器D 4無任何聯(lián)系。其中，相鄰的協(xié)調(diào)器是指兩個協(xié)調(diào)器之間可以相互通信。相鄰的協(xié)調(diào)器之間設(shè)置為相互監(jiān)聽狀態(tài)，例如，協(xié)調(diào)器A I工作的時候， 協(xié)調(diào)器B 2、協(xié)調(diào)器D 4均可監(jiān)聽協(xié)調(diào)器A I的工作內(nèi)容；協(xié)調(diào)器B 2工作的時候，協(xié)調(diào)器A I、協(xié)調(diào)器C 3均可監(jiān)聽協(xié)調(diào)器B 2的工作內(nèi)容。如圖2所示(附圖中以單向箭頭指示數(shù)據(jù)流向)，本應用實例的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由過程如下
SI:終端設(shè)備X 5需要與遠端的終端設(shè)備Y 6進行通信，協(xié)調(diào)器B 2所屬的終端設(shè)備X 5在時間片B內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)給協(xié)調(diào)器B 2。S2 :協(xié)調(diào)器B 2在下一個數(shù)據(jù)收發(fā)周期的時間片B內(nèi)把數(shù)據(jù)分發(fā)給協(xié)調(diào)器A I及協(xié)調(diào)器C 3。S3:協(xié)調(diào)器C 3在本數(shù)據(jù)收發(fā)周期的時間片C內(nèi)把數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)調(diào)器D 4，并且， 協(xié)調(diào)器B 2可監(jiān)聽到協(xié)調(diào)器C 3是否已接收到數(shù)據(jù)(本實施例中，假設(shè)協(xié)調(diào)器B 2已確認協(xié)調(diào)器C 3接收到數(shù)據(jù))，當然，協(xié)調(diào)器C 3也可監(jiān)聽到協(xié)調(diào)器D 4是否接收到數(shù)據(jù)；從圖上的時間順序可知，在同一個數(shù)據(jù)收發(fā)周期中，時間片B在時間片A之后，而時間片B在時間片 C之前，當協(xié)調(diào)器B 2工作時，協(xié)調(diào)器A I的工作時間已過去了(協(xié)調(diào)器A I未被激活，不接收及發(fā)送數(shù)據(jù))，而協(xié)調(diào)器C 3的工作時間還沒到來，當協(xié)調(diào)器C 3完成了數(shù)據(jù)發(fā)送的動作后，隨著時間的推移，進入時間片C，協(xié)調(diào)器C 3工作，就可以接收及發(fā)送數(shù)據(jù)了。S4 :協(xié)調(diào)器D 4在本數(shù)據(jù)收發(fā)周期的時間片D內(nèi)把數(shù)據(jù)發(fā)送給終端設(shè)備Y 6，完成終端設(shè)備X 5與終端設(shè)備Y 6通信的數(shù)據(jù)路由。S5 :在下一個數(shù)據(jù)收發(fā)周期的時間片A內(nèi)，協(xié)調(diào)器A I向協(xié)調(diào)器D 4發(fā)送數(shù)據(jù)，但由于協(xié)調(diào)器D 4已從協(xié)調(diào)器C 3中接收過該數(shù)據(jù)，因此，該數(shù)據(jù)被協(xié)調(diào)器D 4丟棄。時間片 B及時間片C內(nèi)，由于協(xié)調(diào)器B 2、協(xié)調(diào)器C 3都監(jiān)聽到數(shù)據(jù)已被成功接收的工作內(nèi)容，因此，本數(shù)據(jù)收發(fā)周期中，協(xié)調(diào)器B 2、協(xié)調(diào)器C 3不再發(fā)送數(shù)據(jù)。此外，本實施例中的協(xié)調(diào)器數(shù)量、時間片的排列方式都可以根據(jù)實際情況而定，本實施例不對協(xié)調(diào)器數(shù)量、時間片數(shù)量及排列方式作任何限定。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于TDMA的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方式，其特征在于，包括以下步驟，在同一 TDMA無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，布置多個協(xié)調(diào)器；每一個協(xié)調(diào)器設(shè)置為通過時分多址方式與與其所屬的若干個終端設(shè)備進行通信，所有協(xié)調(diào)器都設(shè)置為使用相同頻率進行工作；設(shè)置數(shù)據(jù)收發(fā)周期，數(shù)據(jù)收發(fā)周期由多個時間片構(gòu)成；每個協(xié)調(diào)器設(shè)置在不同的時間片內(nèi)進行工作；相鄰協(xié)調(diào)器之間設(shè)置為相互監(jiān)聽狀態(tài)；終端設(shè)備之間的信息傳遞通過協(xié)調(diào)器完成，并按如下規(guī)則al及規(guī)則bl進行al)信息發(fā)送方的協(xié)調(diào)器在其所屬的時間片內(nèi)把信息傳遞給相鄰的協(xié)調(diào)器，信息由相鄰的協(xié)調(diào)器進行分發(fā)，其中，信息發(fā)送方的協(xié)調(diào)器所發(fā)出的信息由其所屬的第一終端設(shè)備提供；bl)信息接收方的協(xié)調(diào)器在其所屬的時間片內(nèi)從與其相鄰的協(xié)調(diào)器接收信息，并把接收到的信息發(fā)送給其所屬的第二終端設(shè)備，其中，第二終端設(shè)備為第一終端設(shè)備的信息傳遞的目標設(shè)備。
2.如權(quán)利要求I所述的基于TDMA的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方式，其特征在于，步驟C 中，協(xié)調(diào)器之間的信息傳播按如下步驟進行a2)第一協(xié)調(diào)器在其所屬的時間片內(nèi)向外發(fā)送信息，第二協(xié)調(diào)器監(jiān)聽TDMA無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的信息，第一協(xié)調(diào)器與第二協(xié)調(diào)器互為相鄰的協(xié)調(diào)器；b2)第二協(xié)調(diào)器在其所屬的時間片內(nèi)接收第一協(xié)調(diào)器所發(fā)出的信息，同時，第一協(xié)調(diào)器監(jiān)聽第二協(xié)調(diào)器是否接收到信息；若第一協(xié)調(diào)器監(jiān)聽到第二協(xié)調(diào)器已接收到信息，則第一協(xié)調(diào)器在下一數(shù)據(jù)收發(fā)周期停止向外發(fā)送信息，且第二協(xié)調(diào)在其所屬的時間片內(nèi)進行步驟 c2 ;若第一協(xié)調(diào)器監(jiān)聽到第二協(xié)調(diào)器沒有接收到信息，則第一協(xié)調(diào)器在下一數(shù)據(jù)收發(fā)周期繼續(xù)步驟a2 ；c2)若第二協(xié)調(diào)器不是終點協(xié)調(diào)器，則第二協(xié)調(diào)器繼續(xù)向其他相鄰的協(xié)調(diào)器發(fā)送信息； 若第二協(xié)調(diào)器是終點協(xié)調(diào)器，則根據(jù)步驟D的規(guī)則進行響應。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于TDMA的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由方式，其方法是在TDMA無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，所有終端設(shè)備通過特定時間片與相應的協(xié)調(diào)器通信。當終端設(shè)備需要與遠端的實體通信的時候，必須通過路由的方式來實現(xiàn)。本發(fā)明通過最大限度的使用TDMA的工作方式，從而簡化路由所需要的關(guān)鍵路徑，達到簡化設(shè)備設(shè)計，降低系統(tǒng)整體功耗，提高網(wǎng)絡(luò)整體效率的目的。并具有如下特點使用同頻通信，簡化關(guān)鍵路徑的創(chuàng)建和選擇，提高網(wǎng)絡(luò)整體效率；不需要使用調(diào)頻或者擴頻技術(shù)，簡化設(shè)備設(shè)計；通過TDMA的方式，降低整體系統(tǒng)工作的時間，減少系統(tǒng)功耗。
文檔編號H04W84/18GK102595549SQ20121009613
公開日2012年7月18日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者楊輝 申請人:廣州廣大通電子科技有限公司