[发明专利]一种超低功耗无线智能网络协议

说明书

技术领域

本发明涉及物联网及通讯传感器行业，是一种超低功耗无线智能网络协议(ATZGB-SleepTree)。

背景技术

无线传感器网络技术协议、无线传输协议、甚至包括微机电技术、嵌入式技术、无线通信技术，其方阔的应用前景而成为现今世界瞩目关注的焦点。在国外早就有无线传感器技术协议、无线传输协议。致使现今无线技术通信协议技术在我国仍是个新的焦点、一门新兴的短距离局域网协议，但在我国的还没有广泛的应用在行业中，其特征在于国内、外的无线通讯协议已经固化好整个行业的库文件，适用于各个行业，但是由于它应用的行业广泛也致使他的文件太大无法大规模的布置节点信息，无法灵活的根据现场环境随时更改传输协议；其最大的特点就是在真正的环境中无法大规模的使用节点数据(每套系统不超过100个节点)。

我国对无线传感器技术、无线传输协议研究的比较晚，在工业行业中的应用也比较少。无线蓝牙技术、Wi-Fi技术现在大多都适用于民用产品，其特征：传输距离近(在开阔地带50米内)，功耗大(必须依靠外接电源)，两个都属于个人通信领域。

本发明一种超低功耗无线智能传感器网络协议(ATZGB-SleepTree)，用于解决超低功耗数据采集传输等应用，可广泛应用于物联网的数据传输层。其特征在于所述的网络规模≤32个节点(每个簇)≤255簇；数据上报速率≥1秒。ATZGB-SleepTree是高度可靠协议栈；整网所有节点同步休眠、同步醒来工作；低占空比工作；路由容错及自动修复；平衡路线恢复速度和能源消耗、在路线恢复状态下节省13倍的能源(典型值)；长距离无线网络轮询：自动拓扑管理、多跳数据中继、路由的路由树优化、基于信道质量估计的包投递率、无碰撞频道访问；高速率数据传输及控制：网络规模(最多16级路由，每个路由最多254个分支)、自动组网、信道自愈、AES数据加密、数据透明传输、支持多频段(2.4GHz、780MHz)、多无线速率支持(20～2000Kbps)、替代传统RS485、RS232网络、支持低功耗模式；高可靠性、高实时性控制及传输：多休眠模式控制(最多8个外部事件、RTC定时、ADC事件)、多通信端口(RS232、RS485)、AD数据采集传输、多路PWM控制脉冲输出；高灵活的工作模式及配置：UART模式可设置(数据位(5～9位)、停止位、校验位(奇偶校验)、波特率(1200～230400bps)、工作模式可设置(主节点/路由节点/终端节点)、8路10位AD通道采集可设置、射频工作频段可设置、射频发射功率可设置、网络ID号可设置、网络信息设置、网络时钟设计、工作时长设置；自动化的链路管理：自动拓扑管理、多跳数据中继、路由的路由树优化、基于信道质量估计的包投递率、无碰撞频道访问、链路自愈修复。

目前，物联网及传感器技术应用领域包括：工业自动化、农业自动化、医疗系统控制、民用智能家居、消费电子等。当前国内外的研究方向也集中在这几个方面。但是尽管如此一种超低功耗无线智能传感器网络协议(ATZGB-SleepTree)方面的应用与控制也未见报道。

发明内容

本发明的目的在于通过现有的无线技术协议比较，突显出一种更适合短距离无线技术传输的协议领域，构建出一套低成本、低功耗、自组网自恢复、随时根据应用场景的不同更改运行环境的大型的无线网络。避免了传统的有线、无线方式采集布点的难度、高系统成本、安装维护困难等问题。

一种超低功耗无线智能网络协议根据0SI模型参考分为(1)、物理层(2)、MAC层(3)、链路层(4)、网络层(5)、应用层。ATZGB-SleepTree构建了一种低成本、低功耗、高灵敏度、高可靠性、高实时性控制及传输、高灵活的工作模式及配置、自动化的链路管理、AES数据加密、支持多频段、多无线速率支持的无线网络替代传统线缆的网络方式，方便了在无人区或是人员无法介入的区域的管理。

一种超低功耗无线智能网络协议网络设备共有2种：一种为无线传感器设备(SensorNode)；第二种为无线网关设备(Sink Node)。