WO2014071891A1 - 节点控制方法、网络控制器以及网络*** - Google Patents

节点控制方法、网络控制器以及网络*** Download PDF

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WO2014071891A1
WO2014071891A1 PCT/CN2013/086951 CN2013086951W WO2014071891A1 WO 2014071891 A1 WO2014071891 A1 WO 2014071891A1 CN 2013086951 W CN2013086951 W CN 2013086951W WO 2014071891 A1 WO2014071891 A1 WO 2014071891A1
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wake
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network controller
network
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刘培
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华为技术有限公司
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    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0212—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave
    • H04W52/0216—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave using a pre-established activity schedule, e.g. traffic indication frame
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    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • 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 network technologies, and in particular, to a node control method, a network controller, and a network system.
  • nodes are usually powered by their own power supply. Because of the limited energy of the self-powered network, it is necessary to manage or control the energy consumption of nodes in the network to improve the life cycle of nodes and the entire network. Among them, in the energy management of the network node, the node is usually controlled by periodically waking up the node.
  • a node control method using a superframe mechanism for a low-speed wireless personal area network.
  • the method uses a superframe structure to control a node, and the network controller periodically periodically according to the length of the superframe structure.
  • the beacon frame is broadcast to the nodes in the network, and each node in the network periodically wakes up and receives the beacon frame according to the length of the superframe structure, and can establish and network according to the received beacon frame and superframe structure. Communication between controllers.
  • the superframe structure includes two parts: an active period and an inactive period.
  • Each node in the network wakes up to communicate with the network controller during the active period, and is in a dormant state during the inactive period to save power; Including beacon frame transmission period, contention access period (CAP) and non-contention period (CFP), during the beacon frame transmission period, the network controller can broadcast the beacon frame to synchronize each node in the network, and the node is At this time, the waking up receives and parses the beacon frame.
  • the node can determine the channel for communication with the network controller when performing data interaction with the network controller according to the content of the beacon frame, and The contention period transmits data on the acquired channel.
  • the existing superframe structure is used to control the node, since the active period of the superframe structure is short, some nodes need to wait until the next superframe to upload data, which results in delay in data uploading. Therefore, in order to avoid node uploading
  • the length of the existing superframe structure ie, the broadcast period of the beacon frame
  • the frame causes the power consumption of each node in the entire network to be large, which makes the life cycle of the entire network shorter.
  • Embodiments of the present invention provide a node control method, a network controller, and a network system, which can overcome the problem of large energy consumption of the entire network node existing in the existing node control.
  • an embodiment of the present invention provides a node control method, including:
  • the awake indication information is a node address or a broadcast awake address of the node to be awake
  • the broadcast awake address is an indication for waking up a node or all nodes. information.
  • the number of the nodes to be woken up is one or more.
  • the number of the wake-up frames is one or more.
  • the wake-up frame further includes an address of the network controller.
  • the constructing the wake-up frame includes:
  • a wake-up frame is constructed according to the preset listening time of the node to be awakened.
  • an embodiment of the present invention provides a node control method, including:
  • the wake-up frame includes the wake-up indication information of the node to be woken up, in the preset listening time of the inactive period of the super-frame structure;
  • the node when the node is not a node to be woken up, the node is controlled to enter a sleep state.
  • an embodiment of the present invention provides a network controller, including:
  • a wake-up frame construction module configured to construct a wake-up frame, where the wake-up frame includes wake-up indication information of the node to be woken up;
  • a wake-up frame sending module configured to send the wake-up frame according to a preset sending time in an inactive period of the super-frame structure, so that the node that hears the wake-up frame is determined to be a node to be awakened according to the wake-up indication information , data interaction with the network controller.
  • the awake indication information is a node address or a broadcast awake address of the node to be awake
  • the broadcast awake address is an indication for indicating that a node or all nodes are awakened. information.
  • the number of the nodes to be woken up is one or more;
  • the number of the wake-up frames is one or more.
  • the wake-up frame further includes an address of the network controller.
  • the wake frame construction module specifically For constructing a wake-up frame according to a preset listening time of the node to be awakened.
  • an embodiment of the present invention provides a node, including:
  • the wake-up frame listening module is configured to listen to a wake-up frame sent by the network controller in a preset listening time of the inactive period of the superframe structure, where the wake-up frame includes wake-up indication information of the node to be woken up;
  • a wake-up frame processing module configured to perform data interaction with the network controller when the node is determined to be a wake-up node according to the wake-up indication information.
  • the awake frame processing module is further configured to control the node to enter a sleep state when the node is not a node to be awake.
  • an embodiment of the present invention provides a network system, including a network controller, and a network node that is wirelessly connected to the network controller, where the network controller is the network provided by the foregoing embodiment of the present invention.
  • the controller, the network node is a node provided by the foregoing embodiment of the present invention.
  • the node control method, the network controller, and the network system provided by the embodiments of the present invention can establish data communication between the to-be-awake node and the network controller by sending a wake-up frame to the node to be woken up during the inactive period of the superframe structure.
  • the node can also exchange data during the inactive period of the superframe structure, so that the superframe structure length can be set longer, and the broadcast period of the beacon frame is increased, thereby reducing the frequent resolution of the beacon frame by each node in the network.
  • the power consumption brought by it can effectively improve the life cycle of the entire wireless sensor network.
  • FIG. 1 is a schematic flowchart of a node control method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic flowchart of a node control method according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a superframe structure in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of a node control method according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of a network controller according to Embodiment 4 of the present invention
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram of a node according to Embodiment 5 of the present invention
  • FIG. 7 is a schematic structural diagram of a network system according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic flowchart diagram of a node control method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the node control method is applied to a wireless sensor network, and the network controller may construct a wake-up frame, and may send the wake-up frame during an inactive period of the superframe structure, so that the to-be-awake node in the network detects the wake-up frame.
  • the data can be exchanged with the network controller.
  • the method in this embodiment may include the following steps:
  • Step 101 Construct a wake-up frame, where the wake-up frame includes wake-up indication information of the node to be woken;
  • Step 102 In the inactive period of the super-frame structure, send a wake-up frame according to a preset sending time, so as to detect the node of the wake-up frame
  • Data interaction with the network controller may be performed when the node to be woken up is determined according to the wakeup indication information.
  • the node is a sensor node in the wireless sensor network
  • the network controller can send the wake-up frame by using the preset listening time of the node as the preset sending time, so that the node to be woken up is in advance. Set the listening time.
  • the wake-up frame When the wake-up frame is detected, it can determine whether it is the node to be awake according to the wake-up indication information in the wake-up frame, so as to perform data interaction with the network controller when determining the node to be awake, to the network.
  • the controller uploads data or receives data from a network controller.
  • the preset listening time of the node may specifically refer to the listening time of the listening wake-up frame set on the node when the node is deployed, or after the node is deployed, the network controller is active in the super frame structure.
  • Period set for the node Listen for the listening time of the wake-up frame.
  • the superframe structure includes an active period and an inactive period, where the network controller performs the beacon frame transmission during the active period of the superframe structure to synchronize the nodes in the network, and the specific implementation thereof The same as the transmission of beacon frames in accordance with the conventional superframe structure.
  • the network controller can determine whether it needs to send a wake-up frame according to its own needs to perform data communication with the node to be woken up.
  • the node control method provided by the embodiment of the present invention can establish data communication between the node to be awakened and the network controller by sending a wake-up frame to the node to be awakened during the inactive period of the superframe structure, so that the node is in a superframe structure.
  • the inactive period can also perform data interaction, so that the superframe structure length can be set longer, and the broadcast period of the beacon frame is increased, thereby reducing the power consumption caused by frequently parsing the beacon frame by each node in the network. Effectively improve the life cycle of the entire wireless sensor network.
  • the wake-up indication information in the wake-up frame may specifically be a node address or a broadcast wake-up address of the node to be woken up, and the broadcast wake-up address is indication information for indicating that one type of node or all nodes are awakened.
  • the node detects the wake-up frame, it can determine whether the node is the node to be awakened based on whether the address of the node is the node address of the node to be woken up in the frame to be awakened, or whether the node wakes up for the broadcast wake-up address.
  • the following takes the wake-up indication information as the node address of the node to be awakened as an example for description.
  • Step 201 Send a beacon frame in a beacon frame transmission period of an active period of a superframe structure to synchronize each node in the network;
  • Step 202 in the inactive period of the superframe structure, the network controller determines whether there is a node to be awake that needs to perform data exchange, if yes, step 203 is performed; otherwise, step 206 is performed;
  • Step 203 Obtain a node address of the node to be awake, and set a node address of the node to be awake as The wakeup indication information constructs a wakeup frame;
  • Step 204 Send a wake-up frame at a preset sending time.
  • Step 205 Perform data interaction with the node to be awakened, and end.
  • Step 206 Wait for the next superframe structure to arrive, and continue to perform step 201.
  • the beacon frame sent by the network controller during the active period of the superframe structure may include superframe structure information, and synchronization information of the node, such as time synchronization, frequency synchronization, and the like.
  • each node in the network can detect the beacon frame and synchronize according to the content of the beacon frame during the active period of the superframe structure, and can also synchronize with the network controller during the active period. Perform data interaction. It can be understood by those skilled in the art that, in this embodiment, the network controller and the nodes in the network can perform the same or similar functions in the active period of the superframe structure, and details are not described herein again.
  • the network controller can determine the node to be awake as needed. For example, according to an instruction of the data management center, when the data of a certain node needs to be acquired, the node can be used as the node to be awakened.
  • the number of nodes to be awakened may be one or two or more, and the number of constructed wake-up frames may also be one or two, and in step 202, it is determined that there are two or more to wake up.
  • the wake-up frame can be constructed according to the preset listening time of the node to be awakened. Specifically, when the preset listening times of the two or more nodes to be awakened are inconsistent, the node address of the node to be woken up with the same preset listening time may be configured as the wakeup indication information according to the preset listening time.
  • a wake-up frame is formed, so that in step 204, a corresponding wake-up frame can be sent when each preset listening time arrives, or the node addresses of the two or more nodes to be woken up can also be Constructed in a wake-up frame, and in step 204, the wake-up frame can be sent at each preset listening time.
  • the preset sending time may specifically refer to a time during which the node needs to listen to the wake-up frame in the inactive period of each superframe structure length, or the preset The sending time may also refer to a node listening time that passes through multiple superframe structure lengths.
  • the listening time of the network node may be intercepted once in two or more superframe structure lengths, assuming three super When the frame length is listened to once, the listening time is the time of the inactivity period of the third superframe after the end of the two superframe structures.
  • the node after receiving the wake-up frame, if the node address of the node is just the node address in the wake-up frame, the node can determine that it is the node to be woken up, and the node can perform data interaction with the network controller. For example, uploading data, etc.
  • the address of the network controller may also be included in the wake-up frame, so that for a network in which multiple network controllers exist in the network, the node may establish the address of the network controller, that is, the source address. Data communication between network controllers.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a superframe structure with a wake-up frame, where the superframe structure may include an active period and an inactive period, and the active period A may include a beacon transmission phase a1, a contention access period a2, and a non-active period.
  • the competition period a2; the inactivity period B further includes a wake-up frame transmission period bl, and the to-be-awake node in the network can listen to the wake-up frame in the wake-up frame transmission period.
  • the contention access period and the non-competition period can also be used as a period for the period in which the node communicates with the network controller, which is specifically defined in this embodiment. No special restrictions are imposed.
  • the length of the superframe structure that is, the transmission period of the beacon frame can be set long enough, and can usually be set to a maximum length, for example, 256 s.
  • a beacon frame refers to information used to synchronize nodes in a network, and may include information such as a superframe structure.
  • the preset listening time of the node to be awakened in the inactive period of the superframe structure is the time set by the node in the network during deployment, and the preset listening time may be set according to requirements, for example, One cycle every two hours, one cycle every two days, and so on.
  • the wake-up node listens to the wake-up frame when its preset listening time comes, to determine whether it is a node that the network controller needs to wake up.
  • the wake-up frame since the wake-up frame only needs to include the node address of the node to be woken up, the node is After the wake-up frame is detected, there is no need to parse a large amount of data, and the power consumption is less. Moreover, the wake-up frame is parsed to determine that the node is not the wake-up node indicated by the wake-up frame, and can immediately go to sleep state, thereby saving nodes. Power consumption.
  • the node control method in this embodiment can be applied to a wireless sensor network that has special requirements for data uploading to some nodes in the network. For example, in the data uploading control of a node having a large difference in the network, not only the superframe structure can be adopted.
  • the active period in the network realizes centralized uploading of data of all nodes in the network, and by sending the wake-up frame in the inactive period, a single upload of data of some nodes can be realized, so that the control of the node is more accurate and can be reduced.
  • the energy consumption of the network node in the data uploading control of a node having a large difference in the network.
  • the embodiment can be applied to a wireless sensor network for wireless meter reading, because the meter reading cycle of the wireless meter reading system usually has a long time interval, such as once a day, once a week, or once a month, and the meter reading system
  • the meter reading cycle of the nodes in the node is not exactly the same. Some nodes may need a shorter meter reading cycle. For example, some meter reading cycles may be three times a day or four times a day, etc., so that if the length of the superframe structure is If the long meter reading cycle is set, the node with the shorter meter reading period may not be able to upload data in time.
  • the superframe structure can be set according to a long meter reading period, and for those nodes with a short meter reading period, the wake-up frame can be set in the inactive period of the superframe structure.
  • the superframe structure may specifically adopt the GB/T 15629.15-2010 standard, and the length parameter of the superframe structure may be set to be the maximum; or, the delay requirement and the exchange period of the data interaction at each node may also be used.
  • the shortest time is selected as the length of the superframe structure to ensure the normal interaction of the data interaction of the nodes in the entire network.
  • the wide The wake-up address can be a wake-up type of node, for example, in a wireless meter reading system, a node in a region, or some special node can be used as a type of node, and when a node in the network is deployed, the one can be The class nodes are set to belong to a class and can be identified by a class identifier.
  • the broadcast wakeup address may specifically be a class identifier indicating that the node belongs to a class.
  • the network controller needs to send the wake-up frame including the broadcast wake-up address when the inactive period of the superframe structure needs to acquire the data of the type of node, so that the type of node can establish and network according to the wake-up frame. Data communication between controllers.
  • the broadcast wake-up address may be an address of the network controller, so that after the node in the network detects the wake-up frame, Data communication with the network controller can be established, which can be applied to a network having nodes that need to centrally upload data.
  • the wake-up frame can still be used to ensure the timeliness of the node uploading data.
  • the network controller may store the preset listening time of each node listening for the wake-up frame, and the nodes to be awake are also the nodes with the preset listening time for listening to the wake-up frame. It can be used as the node to be woken up, and the preset listening time can be used as the preset sending time of the wake-up frame.
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of a node control method according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the execution entity of the embodiment is a network node in the wireless sensor network, which can listen to the wake-up frame sent by the network controller during the inactive period of the superframe structure to implement data interaction with the network controller, specifically, for example, As shown in FIG. 4, the method in this embodiment may include the following steps:
  • Step 301 Listening to a wake-up frame sent by the network controller in a preset listening time of the inactive period of the superframe structure, where the wake-up frame includes wake-up indication information of the node to be woken up;
  • Step 302 Perform data interaction with the network controller when the node is determined to be a wake-up node according to the wake-up indication information.
  • the node that hears the wake-up frame may not be the node to be woken up in the wake-up frame sent by the network controller. Therefore, in the foregoing step 302, when the node is not the node to be woken up, the control section may be controlled. Point to sleep to reduce unnecessary power consumption.
  • This embodiment can implement data interaction between the network controller and the network node in the wireless sensor network along with the methods described above with reference to Figures 1-2.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of a network controller according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the network controller of this embodiment includes a wake-up frame construction module 11 and a wake-up frame sending module 12, where: the wake-up frame construction module 11 is configured to construct a wake-up frame, where the wake-up frame includes wake-up indication information of the node to be woken up. ;
  • the wake-up frame sending module 12 is configured to send a wake-up frame according to a preset sending time during an inactive period of the super-frame structure, so that the node that detects the wake-up frame is determined to be the node to be woken according to the wake-up indication information, and the network controller Perform data interaction.
  • the wake-up indication information in the wake-up frame may specifically be a node address or a broadcast wake-up address of the node to be woken up, and the broadcast wake-up address is indication information for indicating that a class of nodes or all nodes are awakened.
  • the number of nodes to be woken up is one or more; the number of wake-up frames may also be one or more.
  • the address of the network controller is also included in the wake-up frame.
  • the wake-up frame construction module 11 is specifically configured to construct a wake-up frame according to a preset listening time of the node to be awake.
  • the network controller of this embodiment can implement the foregoing functional steps of the method embodiment shown in FIG. 1 or FIG. 2, and the specific implementation can be referred to the description of the foregoing method embodiment of the present invention, and details are not described herein again.
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram of a node according to Embodiment 5 of the present invention. As shown in FIG. 6, the node in this embodiment may include a wake frame listening module 21 and a wake frame processing module 22, where:
  • the wake-up frame listening module 21 is configured to: listen to a wake-up frame sent by the network controller, where the wake-up frame includes a wake-up indication information of the node to be woken up, in a preset listening time of the inactive period of the superframe structure;
  • the wake-up frame processing module 22 is configured to perform data interaction with the network controller when the node is determined to be a wake-up node according to the wake-up indication information.
  • the wake-up frame processing module 22 is further configured to control the node to enter a sleep state when the node is not a node to be awakened.
  • the node in this embodiment may be a node in the wireless sensor network where the network controller shown in FIG. 5 is located, and may listen to the wake-up frame during the inactive period of the superframe structure to implement data interaction with the network controller.
  • the network controller shown in FIG. 5 may listen to the wake-up frame during the inactive period of the superframe structure to implement data interaction with the network controller.
  • FIG. 7 is a schematic structural diagram of a network system according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the system in this embodiment may include a network controller 10 and a network node 20 wirelessly connected to the network controller 10.
  • the network controller 10 may specifically use the network controller shown in FIG. 5, the network.
  • the number of the nodes 20 is multiple, and the nodes shown in FIG. 6 are specifically used.
  • FIG. 5 or FIG. 6 refer to the description of FIG. 5 or FIG. 6 above, and details are not described herein again.
  • the network node 20 is specifically a wireless sensor node, which may have the same functions as a conventional wireless sensor node, and may include a wireless communication module, a sensor module, and a processor module, where the sensor module may have Information collection and analog-to-digital conversion capability, the information of the collection can be converted into digital signals and processed by the processor module, and the wireless communication module can be connected with the wireless communication module in the network controller to perform data interaction with the network controller.
  • the network controller 10 can be a gateway node, which can also include a wireless communication module and a processor module, and the network controller
  • 10 can also be a wireless sensor node, but it can also act as a gateway node.
  • the foregoing program may be stored in a computer readable storage medium, and the program is executed when executed.
  • the foregoing steps include the steps of the foregoing method embodiments; and the foregoing storage medium includes: a medium that can store program codes, such as a ROM, a RAM, a magnetic disk, or an optical disk.

Landscapes

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Abstract

本发明实施例提供一种节点控制方法、网络控制器以及网络***。节点控制方法包括：构造唤醒帧，所述唤醒帧包括待唤醒节点的唤醒指示信息；在超帧结构的非活跃期，按照预设发送时间，发送所述唤醒帧，以便侦听到所述唤醒帧的节点根据所述唤醒指示信息确定为待唤醒节点时，与网络控制器进行数据交互。本发明实施例还提供一种网络控制器以及网络***。本发明实施例技术方案可在超帧结构的非活跃期发送唤醒帧，实现节点与网络控制器之间的数据通信，以在增大超帧结构长度的同时，可满足节点上传数据的需要。

Description

节点控制方法、 网络控制器以及网络***
本申请要求于 2012 年 11 月 12 日提交中国专利局、 申请号为 201210449224.1、 发明名称为"节点控制方法、 网络控制器以及网络***，，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
本发明实施例涉及网络技术， 尤其涉及一种节点控制方法、 网络控制器以 及网络***。
背景技术
无线传感网络中， 节点通常由自带电源供电， 由于自带电源的能量有限， 因此需要对网络中节点的能耗进行管理或控制，以提高节点及整个网络的生存 周期。 其中， 在网络节点的能耗管理中， 通常釆用周期性唤醒节点的方式， 对 节点进行控制。
现有技术中，针对低速无线个域网提出了一种釆用超帧机制的节点控制方 法， 该方法是利用超帧结构， 来对节点进行控制， 网络控制器根据超帧结构的 长度周期性的向网络中的节点广播信标帧，网络中的各节点也根据超帧结构的 长度周期性的醒来并接收信标帧， 并可根据接收的信标帧和超帧结构， 建立与 网络控制器之间的通信。 其中， 超帧结构包括活跃期和非活跃期两个部分， 网 络中的各节点在活跃期时段醒来与网络控制器通信，而在非活跃期时段则处于 休眠状态， 以节省电源； 活跃期包括信标帧发送时段、 竟争访问时段（CAP ) 和非竟争时段（CFP ), 在信标帧发送时段， 网络控制器可广播信标帧以同步 网络中的各节点，而节点则在此时段醒来接收并解析信标帧，在竟争访问时段， 节点可根据信标帧的内容确定与网络控制器进行数据交互时，获取与网络控制 器之间通信的信道， 以及在非竟争时段在获取的信道上传输数据。 但是，现有釆用超帧结构对节点进行控制时， 由于超帧结构中活跃期时段 较短， 部分节点需要等到下一超帧才能上传数据， 从而导致数据上传延迟， 因 此， 为避免节点上传数据的延迟， 现有釆用的超帧结构的长度（即信标帧的广 播周期）通常较短， 而这就需要网络中的各节点必须按照该较短周期频繁醒来 接收并解析信标帧， 导致整个网络中各节点的电源消耗较大，使得整个网络的 生存周期较短。
发明内容
本发明实施例提供一种节点控制方法、 网络控制器以及网络***， 可克服 现有节点控制中所存在的整个网络节点能耗较大的问题。
第一方面， 本发明实施例提供一种节点控制方法， 包括：
构造唤醒帧， 所述唤醒帧包括待唤醒节点的唤醒指示信息；
在超帧结构的非活跃期， 按照预设发送时间， 发送所述唤醒帧， 以便侦听 到所述唤醒帧的节点根据所述唤醒指示信息确定为待唤醒节点时，与网络控制 器进行数据交互。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中， 所述唤醒指示信息为待唤醒 节点的节点地址或广播唤醒地址，所述广播唤醒地址为用于表示唤醒一类节点 或所有节点的指示信息。
结合第一方面，在第二种可能的实现方式中， 所述待唤醒节点的数量为一 个或多个。
结合第一方面，在第三种可能的实现方式中， 所述唤醒帧的数量为一个或 多个。
结合第一方面，在第四种可能的实现方式中， 所述唤醒帧中还包括网络控 制器的地址。
结合第一方面或第一方面的第一或第二或第三或第四种可能的实现方式 中， 在第五种可能的实现方式中， 所述构造唤醒帧， 具体包括：
根据待唤醒节点的预设侦听时间， 构造唤醒帧。
第二方面， 本发明实施例提供一种节点控制方法， 包括：
在超帧结构的非活跃期的预设侦听时间， 侦听网络控制器发送的唤醒帧， 所述唤醒帧包括待唤醒节点的唤醒指示信息；
根据所述唤醒指示信息确定节点为待唤醒节点时，与网络控制器进行数据 交互。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，在所述节点不是待唤醒节点 时， 控制所述节点进入睡眠状态。
第三方面， 本发明实施例提供一种网络控制器， 包括：
唤醒帧构造模块， 用于构造唤醒帧， 所述唤醒帧包括待唤醒节点的唤醒指 示信息；
唤醒帧发送模块， 用于在超帧结构的非活跃期， 按照预设发送时间， 发送 所述唤醒帧，以便侦听到所述唤醒帧的节点根据所述唤醒指示信息确定为待唤 醒节点时， 与网络控制器进行数据交互。
结合第三方面，在第一种可能的实现方式中， 所述唤醒指示信息为待唤醒 节点的节点地址或广播唤醒地址，所述广播唤醒地址为用于表示唤醒一类节点 或所有节点的指示信息。
结合第三方面，在第二种可能的实现方式中， 所述待唤醒节点的数量为一 个或多个；
所述唤醒帧的数量为一个或多个。
结合第三方面，在第三种可能的实现方式中， 所述唤醒帧中还包括网络控 制器的地址。
结合第三方面， 在第三种可能的实现方式中， 所述唤醒帧构造模块， 具体 用于根据待唤醒节点的预设侦听时间， 构造唤醒帧。
第四方面， 本发明实施例提供一种节点， 包括：
唤醒帧侦听模块， 用于在超帧结构的非活跃期的预设侦听时间，侦听网络 控制器发送的唤醒帧， 所述唤醒帧包括待唤醒节点的唤醒指示信息；
唤醒帧处理模块， 用于根据所述唤醒指示信息确定节点为待唤醒节点时， 与网络控制器进行数据交互。
结合第四方面， 在第一种可能的实现方式中， 所述唤醒帧处理模块， 还用 于在所述节点不是待唤醒节点时， 控制所述节点进入睡眠状态。
第五方面， 本发明实施例提供一种网络***， 包括网络控制器， 以及与所 述网络控制器无线连接的网络节点， 其中， 所述网络控制器为釆用上述本发明 实施例提供的网络控制器， 所述网络节点为釆用上述本发明实施例提供的节 点。
本发明实施例提供的节点控制方法、 网络控制器以及网络***， 可在超帧 结构的非活跃期，通过向待唤醒的节点发送唤醒帧建立待唤醒节点与网络控制 器之间的数据通信， 这样， 节点在超帧结构的非活跃期也可进行数据交换， 使 得超帧结构长度可以设置的较长，增大信标帧的广播周期， 进而减少网络中各 节点因频繁解析信标帧所带来的电源消耗，可有效提高整个无线传感网络的生 存周期。
附图说明
图 1为本发明实施例一提供的节点控制方法的流程示意图;
图 2为本发明实施例二提供的节点控制方法的流程示意图;
图 3为本发明实施例中超帧结构的示意图；
图 4为本发明实施例三提供的节点控制方法的结构示意图;
图 5为本发明实施例四提供的网络控制器的结构示意图； 图 6为本发明实施例五提供的节点的结构示意图；
图 7为本发明实施例六提供的网络***的结构示意图。
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为本发明实施例一提供的节点控制方法的流程示意图。本实施例节点 控制方法应用于无线传感网络中， 网络控制器可构造唤醒帧， 并可在超帧结构 的非活跃期发送该唤醒帧，使得网络中的待唤醒节点侦听到该唤醒帧时， 可与 网络控制器进行数据交互， 具体地， 如图 1所示， 本实施例方法可包括如下步 骤：
步骤 101、 构造唤醒帧， 该唤醒帧包括待唤醒节点的唤醒指示信息； 步骤 102、 在超帧结构的非活跃期， 按照预设发送时间， 发送唤醒帧， 以 便侦听到该唤醒帧的节点可根据唤醒指示信息确定为待唤醒节点时，与网络控 制器进行数据交互。
本实施例中， 所述的节点即为无线传感网络中的传感器节点， 网络控制器 可将节点的预设侦听时间作为预设发送时间， 来发送唤醒帧， 这样， 待唤醒节 点在预设侦听时间， 侦听到唤醒帧时， 就可根据唤醒帧中的唤醒指示信息， 确 定自身是否为待唤醒节点， 以便在确定为待唤醒节点时， 与网络控制器进行数 据交互， 向网络控制器上传数据或从网络控制器接收数据。 其中， 所述节点的 预设侦听时间，具体可以是指节点在部署时在节点上设置的侦听唤醒帧的侦听 时间， 或者， 节点部署后， 由网络控制器在超帧结构的活跃期为节点设置的侦 听唤醒帧的侦听时间。
本领域技术人员可以理解， 超帧结构包括活跃期和非活跃期， 其中， 网络 控制器在超帧结构的活跃期会进行信标帧的发送， 以对网络中的节点进行同 步， 其具体实现与按照传统超帧结构进行信标帧的发送相同。 而在非活跃期， 网络控制器可根据自身需要确定是否需要发送唤醒帧，以与待唤醒节点进行数 据通信。
本发明实施例提供的节点控制方法， 可在超帧结构的非活跃期， 通过向待 唤醒的节点发送唤醒帧建立待唤醒节点与网络控制器之间的数据通信， 这样， 节点在超帧结构的非活跃期也可进行数据交互 ,使得超帧结构长度可以设置的 较长，增大信标帧的广播周期， 进而减少网络中各节点因频繁解析信标帧所带 来的电源消耗， 可有效提高整个无线传感网络的生存周期。
本实施例中， 唤醒帧中的唤醒指示信息， 具体可以为待唤醒节点的节点地 址或广播唤醒地址，且广播唤醒地址为用于表示唤醒一类节点或所有节点的指 示信息。 这样， 节点侦听到唤醒帧后， 就可以基于节点的地址是否为待唤醒帧 中的待唤醒节点的节点地址， 或者是否为广播唤醒地址唤醒的节点， 来确定节 点是否为待唤醒节点。 下面将以唤醒指示信息为待唤醒节点的节点地址为例， 进行说明。
图 2为本发明实施例二提供的节点控制方法的流程示意图；图 3为本发明 实施例中超帧结构的示意图。 如图 2所示， 本实施例方法可包括如下步骤： 步骤 201、 在一个超帧结构的活跃期的信标帧发送时段， 发送信标帧， 以 对网络中的各节点进行同步；
步骤 202、 在超帧结构的非活跃期， 网络控制器确定是否有需要进行数据 交换的待唤醒节点， 是则执行步骤 203 , 否则， 执行步骤 206;
步骤 203、 获取待唤醒节点的节点地址， 并将待唤醒节点的节点地址作为 唤醒指示信息构造唤醒帧；
步骤 204、 在预设发送时间， 发送唤醒帧；
步骤 205、 与待唤醒节点进行数据交互， 结束。
步骤 206、 等待下一超帧结构到来， 继续执行步骤 201。
上述步骤 201中， 网络控制器在超帧结构的活跃期发送的信标帧， 可包括 超帧结构信息、 以及节点的同步信息，例如时间同步、频率同步等信息。 同时， 网络中的各节点在超帧结构的活跃期，侦听到信标帧后， 就可对信标帧进行解 析并根据信标帧内容进行同步， 且在活跃期还可与网络控制器进行数据交互。 本领域技术人员可以理解， 本实施例中， 网络控制器和网络中的节点在超帧结 构的活跃期可执行相同或类似的功能， 在此不再赘述。
上述步骤 202中， 网络控制器可根据需要确定待唤醒节点， 例如可根据数 据管理中心的指令， 需要获取某个节点的数据时， 即可将该节点作为待唤醒节 点。
上述步骤 203和步骤 204中， 待唤醒节点的数量可以是一个或两个以上， 构造的唤醒帧数量也可以是一个或两个以上，且在步骤 202确定有两个或两个 以上的待唤醒节点时， 可根据待唤醒节点的预设侦听时间， 来构造唤醒帧。 具 体地， 当两个或两个以上的待唤醒节点的预设侦听时间不一致时， 可根据预设 侦听时间，将预设侦听时间一样的待唤醒节点的节点地址作为唤醒指示信息构 造成一个唤醒帧， 这样， 在步骤 204中， 就可以在每个预设侦听时间到来时发 送相应的唤醒帧， 或者， 也可将该两个或两个以上的待唤醒节点的节点地址， 构造在一个唤醒帧中， 而在步骤 204中， 则可在每个预设侦听时间， 均发送该 唤醒帧。
本实施例中， 所述的预设发送时间， 即节点的预设侦听时间具体可以是指 在每个超帧结构长度的非活跃期中节点需要侦听唤醒帧的时间， 或者， 该预设 发送时间也可以是指经过多个超帧结构长度的一个节点侦听时间， 例如， 网络 节点的侦听时间可以是在两个或两个以上的超帧结构长度侦听一次，假设三个 超帧长度侦听一次，则该侦听时间即为两个超帧结构结束后的第三个超帧的非 活跃期中侦听的时间。
上述步骤 205中， 节点可在接收到唤醒帧后， 若自身的节点地址刚好是唤 醒帧中的节点地址， 那么节点就可确定自身为待唤醒节点， 节点就可以与网络 控制器进行数据交互， 例如上传数据等。
本实施例中， 唤醒帧中还可包括网络控制器的地址， 这样， 对于网络中存 在多个网络控制器的网络而言， 节点可才艮据网络控制器的地址， 也即源地址建 立与网络控制器之间的数据通信。
本实施例中， 图 3为具有唤醒帧的超帧结构的示意图， 其中， 超帧结构可 包括活跃期和非活跃期，活跃期 A可包括信标发送阶段 al、竟争访问时段 a2、 非竟争时段 a2; 非活跃期 B中， 还包括有唤醒帧发送时段 bl , 网络中的待唤 醒节点可在唤醒帧发送时段侦听唤醒帧。本领域技术人员可以理解， 实际应用 中活跃期 A 中也可将竟争访问时段和非竟争时段作为一个时段， 用于节点与 网络控制器通信的时段， 其具体定义在本实施例中并不做特别限制。
本实施例中，超帧结构的长度，也即信标帧的发送周期可以设置的足够长， 通常可设置成最大长度， 例如 256s。 本领域技术人员可以理解， 信标帧是指 用来同步网络中各节点的信息， 可包括超帧结构等信息。
本实施例中，待唤醒节点在超帧结构的非活跃期预设侦听时间， 是在网络 中的节点在部署时设置的时间， 该预设侦听时间可根据需要设定， 例如可以为 每两个小时一个周期、 每两天一个周期等。 其中， 待唤醒节点在其预设侦听时 间到来时， 就会侦听唤醒帧， 以确定自身是否是网络控制器需要唤醒的节点。
本实施例中， 由于唤醒帧仅需包括待唤醒节点的节点地址， 因此， 节点在 侦听到该唤醒帧后， 不需要解析大量数据， 电源消耗较少， 而且， 解析该唤醒 帧， 确定节点不是唤醒帧所指的待唤醒节点是， 可立即转入睡眠状态， 从而可 节省节点的电源消耗。
本实施例节点控制方法可适用于对网络中的部分节点进行数据上传有特 殊要求的无线传感网络中，例如网络中具有差异较大的节点的数据上传的控制 中， 不但可通过超帧结构中的活跃期来实现网络中所有节点的数据的集中上 传， 而且通过在非活跃期来发送唤醒帧，还可实现对部分节点的数据的单次上 传， 使得节点的控制更加准确， 且可降低网络节点的能耗。 具体地， 本实施例 可适用于无线抄表的无线传感网络中，由于无线抄表***的抄表周期通常时间 间隔较长， 例如一天一次、 一周一次或一月一次， 而且， 抄表***中的节点的 抄表周期也并不完全相同，部分节点可能需要更短的抄表周期， 例如有的抄表 周期可能为一天三次或一天四次等， 这样， 若超帧结构的长度按照较长的抄表 周期来设定， 那么具有更短抄表周期的节点可能无法及时上传数据， 若超帧结 构的长度按照较短的抄表周期来设定， 那么信标帧的发送频率就会比较大， 导 致所有节点均需要更加频繁的侦听和解析信标帧， 导致节点能耗较大。 因此， 釆用本实施例技术方案， 超帧结构可按照较长的抄表周期设定， 而对于那些抄 表周期较短的节点， 可在在超帧结构的非活跃期来设定唤醒帧的方式， 来控制 节点上传数据，从而在确保整个抄表***能正常抄表的同时，还可减少节点的 能耗。
本实施例中，超帧结构具体可釆用 GB/T 15629.15-2010标准规定，且超帧 结构的长度参数可设置为最大； 或者， 也可在各节点的数据交互的延时要求和 交换周期之中，选择最短时间作为超帧结构的长度， 以确保整个网络中节点的 数据交互的正常进行。
上述本发明实施例中， 唤醒帧中的唤醒指示信息为广播唤醒地址时， 该广 播唤醒地址可为表示唤醒一类节点， 例如在无线抄表***中，一个区域范围内 的节点， 或者一些特殊的节点可作为一类节点， 且在网络中的节点部署时， 可 将该一类节点设置成属于一类， 并可以用类标识来标识， 此时广播唤醒地址具 体可以为表示属于一类节点的类标识。 这样， 网络控制器需要在超帧结构的非 活跃期需要获取该一类节点的数据时，就可以通过发送包括该广播唤醒地址的 唤醒帧， 使得该一类节点可根据该唤醒帧建立与网络控制器之间的数据通信。
本实施例中， 唤醒帧中的唤醒指示信息为表示唤醒网络中的所有节点时， 该广播唤醒地址具体可以为网络控制器的地址， 这样， 网络中的节点侦听到该 唤醒帧后， 就可以建立与网络控制器之间的数据通信， 可适用于具有节点需要 集中上传数据的网络中， 超帧结构的长度设置较长时，仍旧可通过唤醒帧来确 保节点上传数据的及时性。
上述本发明各实施例中，网路控制器中可存储于各节点侦听唤醒帧的预设 侦听时间，且待唤醒节点也均是具有侦听唤醒帧的预设侦听时间的节点才可作 为待唤醒节点， 且该预设侦听时间可作为唤醒帧的预设发送时间。
图 4为本发明实施例三提供的节点控制方法的结构示意图。本实施例的执 行主体为无线传感网络中的网络节点，其可以在超帧结构的非活跃期侦听网络 控制器发送的唤醒帧，以实现与网络控制器的数据交互，具体地，如图 4所示， 本实施例方法可包括如下步骤：
步骤 301、 在超帧结构的非活跃期的预设侦听时间， 侦听网络控制器发送 的唤醒帧， 该唤醒帧包括待唤醒节点的唤醒指示信息；
步骤 302、 根据唤醒指示信息确定节点为待唤醒节点时， 与网络控制器进 行数据交互。
本实施例中，侦听到唤醒帧的节点可能并非是网络控制器发送的唤醒帧中 的待唤醒节点， 因此， 上述步骤 302中， 在节点不是待唤醒节点时， 可控制节 点进入睡眠状态 , 以减少不必要的电源消耗。
本实施例可与上述图 1-图 2所述的方法一起，实现无线传感网络中网络控 制器与网络节点之间的数据交互。
图 5为本发明实施例四提供的网络控制器的结构示意图。如图 5所示， 本 实施例网络控制器包括唤醒帧构造模块 11和唤醒帧发送模块 12 , 其中： 唤醒帧构造模块 11 , 用于构造唤醒帧， 该唤醒帧包括待唤醒节点的唤醒 指示信息；
唤醒帧发送模块 12, 用于在超帧结构的非活跃期， 按照预设发送时间， 发送唤醒帧， 以便侦听到唤醒帧的节点根据唤醒指示信息确定为待唤醒节点 时， 与网络控制器进行数据交互。
本实施例中，唤醒帧中的唤醒指示信息具体可为待唤醒节点的节点地址或 广播唤醒地址，该广播唤醒地址为用于表示唤醒一类节点或所有节点的指示信 息。
本实施例中，待唤醒节点的数量为一个或多个； 唤醒帧的数量也可为一个 或多个。
本实施例中， 唤醒帧中还包括网络控制器的地址。
本实施例中， 上述的唤醒帧构造模块 11 , 具体可用于根据待唤醒节点的 预设侦听时间， 构造唤醒帧。
本实施例网络控制器可实现上述图 1 或图 2所示方法实施例的各功能步 骤， 其具体实现可参见上述本发明方法实施例的说明， 在此不再赘述。
图 6为本发明实施例五提供的节点的结构示意图。如图 6所示， 本实施例 节点可包括唤醒帧侦听模块 21和唤醒帧处理模块 22 , 其中：
唤醒帧侦听模块 21 , 用于在超帧结构的非活跃期的预设侦听时间， 侦听 网络控制器发送的唤醒帧， 该唤醒帧包括待唤醒节点的唤醒指示信息； 唤醒帧处理模块 22, 用于根据唤醒指示信息确定节点为待唤醒节点时， 与网络控制器进行数据交互。
本实施例中， 上述的唤醒帧处理模块 22, 还可用于在节点不是待唤醒节 点时， 控制节点进入睡眠状态。
本实施例节点可为上述图 5所示网络控制器所在无线传感网络中的节点， 其可以在超帧结构的非活跃期侦听唤醒帧，以实现与网络控制器之间的数据交 互， 其具体实现可参见上述本发明方法实施例的说明。
图 7为本发明实施例六提供的网络***的结构示意图。如图 7所示， 本实 施例***可包括网络控制器 10以及与网络控制器 10无线通信连接的网络节点 20, 该网络控制器 10具体可釆用上述图 5所示的网络控制器， 网络节点 20 的数量为多个， 具体可釆用上述图 6 所示的节点， 具体结构可参见上述图 5 或图 6的说明， 在此不再赘述。
本实施例中， 所述的网络节点 20具体为无线传感节点， 其可具有与传统 无线传感节点相同的功能， 可包括有无线通信模块、传感器模块以及处理器模 块， 其中传感器模块可具有信息釆集以及模数转换能力， 可以将釆集的信息转 为数字信号由处理器模块处理，无线通信模块可与网络控制器中的无线通信模 块连接， 以与网络控制器之间进行数据交互。 同样地， 网络控制器 10可为一 网关节点， 其也可以包括有无线通信模块以及处理器模块， 同时该网络控制器
10也可为一无线传感节点， 只是其也可以作为网关节点。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述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、 一种节点控制方法， 其特征在于， 包括：
构造唤醒帧， 所述唤醒帧包括待唤醒节点的唤醒指示信息；
在超帧结构的非活跃期， 按照预设发送时间， 发送所述唤醒帧， 以便侦听 到所述唤醒帧的节点根据所述唤醒指示信息确定为待唤醒节点时，与网络控制 器进行数据交互。
2、 根据权利要求 1所述的节点控制方法， 其特征在于， 所述唤醒指示信 息为待唤醒节点的节点地址或广播唤醒地址，所述广播唤醒地址为用于表示唤 醒一类节点或所有节点的指示信息。
3、 根据权利要求 1所述的节点控制方法， 其特征在于， 所述待唤醒节点 的数量为一个或多个。
4、 根据权利要求 1所述的节点控制方法， 其特征在于， 所述唤醒帧的数 量为一个或多个。
5、 根据权利要求 1所述的节点控制方法， 其特征在于， 所述唤醒帧中还 包括网络控制器的地址。
6、 根据权利要求 1-5任一所述的节点控制方法， 其特征在于， 所述构造 唤醒帧， 具体包括：
根据待唤醒节点的预设侦听时间， 构造唤醒帧。
7、 一种节点控制方法， 其特征在于， 包括：
在超帧结构的非活跃期的预设侦听时间， 侦听网络控制器发送的唤醒帧， 所述唤醒帧包括待唤醒节点的唤醒指示信息；
根据所述唤醒指示信息确定节点为待唤醒节点时，与网络控制器进行数据 交互。
8、 根据权利要求 7所述的节点控制方法， 其特征在于， 还包括： 在所述节点不是待唤醒节点时 , 控制所述节点进入睡眠状态。
9、 一种网络控制器， 其特征在于， 包括：
唤醒帧构造模块， 用于构造唤醒帧， 所述唤醒帧包括待唤醒节点的唤醒指 示信息；
唤醒帧发送模块， 用于在超帧结构的非活跃期， 按照预设发送时间， 发送 所述唤醒帧，以便侦听到所述唤醒帧的节点根据所述唤醒指示信息确定为待唤 醒节点时， 与网络控制器进行数据交互。
10、 根据权利要求 9所述的网络控制器， 其特征在于， 所述唤醒指示信息 为待唤醒节点的节点地址或广播唤醒地址，所述广播唤醒地址为用于表示唤醒 一类节点或所有节点的指示信息。
11、 根据权利要求 9所述的网络控制器， 其特征在于， 所述待唤醒节点的 数量为一个或多个；
所述唤醒帧的数量为一个或多个。
12、 根据权利要求 9所述的网络控制器， 其特征在于， 所述唤醒帧中还包 括网络控制器的地址。
13、 根据权利要求 9-12任一所述的网络控制器， 其特征在于， 所述唤醒 帧构造模块， 具体用于根据待唤醒节点的预设侦听时间， 构造唤醒帧。
14、 一种节点， 其特征在于， 包括：
唤醒帧侦听模块， 用于在超帧结构的非活跃期的预设侦听时间，侦听网络 控制器发送的唤醒帧， 所述唤醒帧包括待唤醒节点的唤醒指示信息；
唤醒帧处理模块， 用于根据所述唤醒指示信息确定节点为待唤醒节点时， 与网络控制器进行数据交互。
15、 根据权利要求 14所述的节点， 其特征在于， 所述唤醒帧处理模块， 还用于在所述节点不是待唤醒节点时， 控制所述节点进入睡眠状态。
16、 一种网络***， 其特征在于， 包括网络控制器， 以及与所述网络控制 器无线连接的网络节点， 其中， 所述网络控制器为釆用权利要求 9-13任一所 述的网络控制器， 所述网络节点为釆用权利要求 14或 15所述的节点。
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