[发明专利]基于TDMA的无线传感器网络路由方式

说明书

 

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术，具体涉及一种无线传感器网络的网络路由方法。

 

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)目前已经开始广泛应用于工业监测、智能电网、智能家居、智能交通、公共安全、医疗卫生、环境保护等社会各行各业中，尤其适用于某些不方便布线的领域，例如电力高压设备在线监测、旋转设备振动在线监测等工业领域；或某些经常需要移动测试的场合，例如工业试验数据采集系统等。

以Zigbee为代表的无线传感器网络，通过CDMA(Code-Division Multi-Access)或直序列扩频(Direct-Sequence Spread-Spectrum)通信和FDMA(Frequency-Division Multi-Access)的组网方式区来实现无线传感器网络中的协调器(Coordinator)和所属终端设备(Device)之间的通信。

以CDMA为组网方式的无线传感器网络中，相邻的协调器使用相同频率进行工作，当其中一个协调器与所属终端设备进行通信时, 需要通过扩频区分不同的协调器，从而避免来自其他协调器及其所属终端设备的干扰，因此：

1) 必须使用更高的无线带宽来实现扩频通信；

2) 当网络中的协调器和所属终端设备通信时，需要通过功率控制来抑制来自其他协调器和设备的同频干扰；

3) 扩频通信的收发信机结构更加复杂，实现起来十分困难。

以FDMA为组网方式的无线传感器网络，相邻的协调器通过使用不同的工作频率与其所属的终端设备进行通信，从而避免同频干扰，从而使得：

1) 必须使用更多无线带宽分配给不同的协调器使用；

2) 当终端设备在工作在不同频率上的协调器发生切换的时候，需要额外监听所有可能存在的频率上的协调器，从而导致了不必要的时间的开销和复杂的物理实现；

3) 当某个协调器发生故障不能工作时，其所属终端设备必须调整工作频率， 接入到其他频点上的协调器，因此网络的鲁棒性不强，自愈合能力差。

 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种基于TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)无线传感器网络路由方式，其能简化设备设计，降低系统整体功耗，提高网络整体效率。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于TDMA的无线传感器网络路由方式，其包括以下步骤，

A）      在同一TDMA无线传感器网络中，布置多个协调器；每一个协调器设置为通过时分多址方式与与其所属的若干个终端设备进行通信，所有协调器都设置为使用相同频率进行工作； 

B）       设置数据收发周期，数据收发周期由多个时间片构成；每个协调器设置在不同的时间片内进行工作；

C）       相邻协调器之间设置为相互监听状态；

D）      终端设备之间的信息传递通过协调器完成，并按如下规则a1及规则b1进行：

a1）信息发送方的协调器在其所属的时间片内把信息传递给相邻的协调器，信息由相邻的协调器进行分发，其中，信息发送方的协调器所发出的信息由其所属的第一终端设备提供；

b1）信息接收方的协调器在其所属的时间片内从与其相邻的协调器接收信息，并把接收到的信息发送给其所属的第二终端设备，其中，第二终端设备为第一终端设备的信息传递的目标设备。

作为优选的方法，步骤C中，协调器之间的信息传播按如下步骤进行：

a2）第一协调器在其所属的时间片内向外发送信息，第二协调器监听TDMA无线传感器网络中的信息，第一协调器与第二协调器互为相邻的协调器；

b2）第二协调器在其所属的时间片内接收第一协调器所发出的信息，同时，第一协调器监听第二协调器是否接收到信息；若第一协调器监听到第二协调器已接收到信息，则第一协调器在下一数据收发周期停止向外发送信息，且第二协调在其所属的时间片内进行步骤c2；若第一协调器监听到第二协调器没有接收到信息，则第一协调器在下一数据收发周期继续步骤a2；

c2）若第二协调器不是终点协调器，则第二协调器继续向其他相邻的协调器发送信息；若第二协调器是终点协调器，则根据步骤D的规则进行响应。

本发明具有如下有益效果：