專利名稱：用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和喚醒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和喚醒方法，且更具體地， 涉及一種以下喚醒設(shè)備和喚醒方法，其可以通過(guò)使傳感器節(jié)點(diǎn)的不必要功耗最小化，來(lái) 延長(zhǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)的電池壽命并且使由整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)消耗的功率量最小化。本發(fā)明源自于由信息和通信部(MIC)以及信息技術(shù)(IT)推進(jìn)學(xué)院(IITA)的信息 技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)(R&D)計(jì)劃支持的研究項(xiàng)目[2005-S-106-03，Technology Development of Sensor Tag and Sensor Node for RFID/USN]。
背景技術(shù)：
ZigBee(紫蜂)或無(wú)處不在(ubiquitous)傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要特征之一在于它提供 和控制低功率系統(tǒng)。SgBee或無(wú)處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)基于IEEE 802.15.4-2006標(biāo)準(zhǔn)來(lái)使用 868.3MHz、915MHz、禾Π 2.45GHz的頻帶?？梢愿鶕?jù)所使用的頻帶來(lái)對(duì)可用信道、數(shù)據(jù) 的傳送速度、和傳送方法進(jìn)行分類。在包括家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各種應(yīng)用領(lǐng)域中使用ZigBee或無(wú)處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)。例如，可以根據(jù)商用傳感器的類型以及森林火災(zāi)方面的火災(zāi)感測(cè)、工廠設(shè)施的 控制和管理、家庭網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)施觀測(cè)、以及醫(yī)院中的病人管理的領(lǐng)域，來(lái)廣泛 地對(duì)ZigBee或無(wú)處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類。傳統(tǒng)地，為了減少在各種無(wú)處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用的傳感器節(jié)點(diǎn)的功耗，已 經(jīng)進(jìn)行了通過(guò)使用軟件來(lái)控制調(diào)度管理、通信、數(shù)據(jù)傳送等的低功率系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方面的 研究和開(kāi)發(fā)。這種低功率系統(tǒng)主要具有用于減少整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的功耗的功能，而不是用于 減少或控制每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的功耗的功能，并因而，當(dāng)控制和管理單獨(dú)傳感器節(jié)點(diǎn)和低 功率系統(tǒng)時(shí)，產(chǎn)生困難。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題在這里，使用一種用于控制單獨(dú)傳感器節(jié)點(diǎn)的方法，來(lái)使得無(wú)處不在傳感器網(wǎng) 絡(luò)中的功耗最小化。例如，已經(jīng)針對(duì)可以減少在傳感器節(jié)點(diǎn)中使用的功率源單元的功耗 的功率源單元的開(kāi)發(fā)、以及具有無(wú)線通信功能的無(wú)線通信新結(jié)構(gòu)的提供進(jìn)行了研究。為了開(kāi)發(fā)功率源單元，已經(jīng)進(jìn)行了涉及用于收集能量的太陽(yáng)能電池的研究。同 樣，已經(jīng)提出了用于通過(guò)簡(jiǎn)化傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)并使得在睡眠狀態(tài)中的時(shí)候能夠僅當(dāng)必 要時(shí)才進(jìn)行喚醒來(lái)減少功耗的方法。技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種用于通過(guò)有效地使用低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的電池功率源來(lái)增加 該傳感器節(jié)點(diǎn)的能量效率的喚醒設(shè)備和喚醒方法。本發(fā)明還提供了一種用于當(dāng)先前向特定傳感器節(jié)點(diǎn)提供的喚醒地址與在從服務(wù)器接收的喚醒信號(hào)中包括的喚醒地址相同時(shí)、喚醒處于睡眠狀態(tài)中的該傳感器節(jié)點(diǎn)的方法。有益效果根據(jù)本發(fā)明，喚醒設(shè)備和喚醒方法可以使得無(wú)處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感器節(jié)點(diǎn) 的功耗最小化。所述喚醒設(shè)備和喚醒方法作為無(wú)線信號(hào)來(lái)傳送特定喚醒結(jié)構(gòu)的喚醒地址 信號(hào)，使得可以通過(guò)識(shí)別和驗(yàn)證喚醒地址信號(hào)而利用外部中斷信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)和 傳感器網(wǎng)絡(luò)。相應(yīng)地，通過(guò)使不必要的功耗和噪聲最小化，可以有效地使用傳感器節(jié)點(diǎn) 的電池，并且可以使傳感器網(wǎng)絡(luò)的功耗最小化。


通過(guò)參考附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的示范實(shí)施例，本發(fā)明的上面以及其他特征和 優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，其中圖1是圖示了應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備和傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒方法 的ZigBee或無(wú)處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的視圖；圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于傳感器網(wǎng)絡(luò)中的低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的傳 感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備的結(jié)構(gòu)的視圖；圖3是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于生成和提供用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚 醒設(shè)備的喚醒信號(hào)的喚醒幀的視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于對(duì)單獨(dú)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行初始化的處理的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于在傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備中提供喚醒地址的處理 的流程圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于在服務(wù)器中通過(guò)匯聚(sink)節(jié)點(diǎn)來(lái)向特定傳感器 節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備傳送喚醒地址的信息的處理的流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)或傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)向傳感器節(jié)點(diǎn)喚 醒設(shè)備傳送特定喚醒地址的傳送模式的視圖；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于通過(guò)傳送傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備的喚醒地址來(lái)操 作傳感器節(jié)點(diǎn)和傳送喚醒信號(hào)的處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式最佳模式根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備，包括 喚醒信號(hào)檢測(cè)器，用于接收和檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒信號(hào)；喚醒射頻(RF)電路單元，用 于對(duì)該喚醒信號(hào)進(jìn)行濾波和放大；以及喚醒基帶變換器，用于從該喚醒信號(hào)中檢測(cè)喚醒 地址，并對(duì)該喚醒地址與從用以管理該傳感器節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器提供的喚醒地址進(jìn)行比較和 驗(yàn)證，并且如果當(dāng)驗(yàn)證該喚醒地址時(shí)、沒(méi)有檢測(cè)到誤差，則輸出用于傳送傳感器節(jié)點(diǎn)的 感測(cè)事件的中斷信號(hào)，或者輸出其中要感測(cè)該中斷信號(hào)的區(qū)域中的另一傳感器節(jié)點(diǎn)的喚 醒地址。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒方法，該方法包括接收和檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒信號(hào)；對(duì)所接收和檢測(cè)的喚醒信號(hào)進(jìn)行濾波和放 大；通過(guò)從所濾波和放大的喚醒信號(hào)中檢測(cè)喚醒地址，來(lái)對(duì)地址與從用以管理該傳感器 節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器提供的喚醒地址進(jìn)行比較和驗(yàn)證；以及如果在該地址的檢測(cè)操作中沒(méi)有檢 測(cè)到誤差，則輸出用于傳送傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件的中斷信號(hào)，或者輸出其中要感測(cè)該 中斷信號(hào)的區(qū)域中的另一傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒操作信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種低功率傳感器節(jié)點(diǎn)，包括喚醒設(shè)備單 元，用于檢測(cè)輸入信號(hào)的喚醒地址，并且對(duì)所檢測(cè)的喚醒地址與從服務(wù)器提供的喚醒地 址進(jìn)行比較和驗(yàn)證，并且如果當(dāng)驗(yàn)證該地址時(shí)、沒(méi)有生成誤差，則輸出用于傳送感測(cè)事 件的中斷信號(hào)，或者輸出喚醒操作信號(hào)；功率源設(shè)備管理單元，用于接收該中斷信號(hào)或 該喚醒操作信號(hào)，并且供應(yīng)功率；以及主RF設(shè)備單元，用于在供應(yīng)功率之后，傳送該感 測(cè)事件并且輸出該喚醒操作信號(hào)。發(fā)明模式現(xiàn)在，將參考附圖來(lái)詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例。本發(fā)明涉及一種用于在長(zhǎng)時(shí)間中進(jìn)行操作而無(wú)需更換電池的超低功率傳感器節(jié) 點(diǎn)，這是形成用于實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在社會(huì)的基礎(chǔ)的無(wú)處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)(USN)中的實(shí)質(zhì)問(wèn)題。由本發(fā)明提出的喚醒技術(shù)是用于僅當(dāng)需要傳感器節(jié)點(diǎn)中的傳送/接收裝置時(shí)、 才通過(guò)使用無(wú)線信號(hào)來(lái)喚醒該裝置的喚醒技術(shù)，并且它涉及一種可以實(shí)現(xiàn)超低功率無(wú)線 傳送/接收電路的喚醒方法和喚醒系統(tǒng)操作技術(shù)。圖1是圖示了應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備和傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒方法 的ZigBee或無(wú)處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的視圖。ZigBee或無(wú)處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)102，處于睡眠狀態(tài)或操 作狀態(tài)中；以及匯聚節(jié)點(diǎn)101，用于傳送喚醒地址，以便將特定的傳感器節(jié)點(diǎn)102從睡眠 狀態(tài)中喚醒，并且在操作狀態(tài)中向/從傳感器節(jié)點(diǎn)102傳送/接收數(shù)據(jù)。通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)101來(lái)向用戶的服務(wù)器106傳送從傳感器節(jié)點(diǎn)102接收的數(shù)據(jù)，并 且服務(wù)器106對(duì)用于傳感器節(jié)點(diǎn)102的感測(cè)信息進(jìn)行歸類，并且控制傳感器節(jié)點(diǎn)102。無(wú)處不在傳感器網(wǎng)絡(luò)包括匯聚節(jié)點(diǎn)101以及傳感器節(jié)點(diǎn)102、寬帶融合網(wǎng)絡(luò) (BcN)環(huán)境104、和服務(wù)器。BcN向服務(wù)器106傳送在傳感器節(jié)點(diǎn)102中收集的信息，或者從服務(wù)器106向傳 感器節(jié)點(diǎn)102傳送用于喚醒傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒地址信號(hào)。圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于傳感器網(wǎng)絡(luò)中的低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的傳 感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備的結(jié)構(gòu)的視圖。傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備200包括喚醒信號(hào)檢測(cè)器201，用于從服務(wù)器106檢測(cè)通 過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)101而傳送的喚醒信號(hào)；喚醒射頻(RF)電路202，用于通過(guò)對(duì)所檢測(cè)的喚醒 信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、和比較來(lái)檢測(cè)線性信號(hào)；以及喚醒基帶變換器203，用于識(shí)別所 接收的喚醒幀中的喚醒信號(hào)和地址。具有包括了喚醒數(shù)字電路單元的結(jié)構(gòu)的喚醒基帶變換器203包括用于生成中斷 信號(hào)的電路，所述中斷信號(hào)用于提取和偵測(cè)喚醒幀、提取和偵測(cè)喚醒地址、喚醒傳感器 節(jié)點(diǎn)，并且喚醒基帶變換器203還包括獨(dú)立的中央處理單元(CPU)接口。
接收到傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒操作信號(hào)的微控制器211通過(guò)功率源管理設(shè)備212來(lái)對(duì) 數(shù)字收發(fā)器213、傳感器接口 214、主RF塊220進(jìn)行加電，并且管理傳感器節(jié)點(diǎn)的操作。微控制器211在傳感器節(jié)點(diǎn)的操作期間管理通過(guò)傳感器接口 214而收集的各條感 測(cè)信息。功率源管理設(shè)備212對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加電，使得通過(guò)主RF塊220而向/從服 務(wù)器106傳送/接收在傳感器節(jié)點(diǎn)102中收集的信息。同樣，傳感器節(jié)點(diǎn)102互相傳送/接收通過(guò)主RF塊220而收集的信息。圖3是圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于生成和提供用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚 醒設(shè)備的喚醒信號(hào)的喚醒幀的視圖。服務(wù)器106可以根據(jù)用戶的應(yīng)用來(lái)預(yù)先存儲(chǔ)相關(guān)傳感器節(jié)點(diǎn)的地址信息，并且 可以根據(jù)所存儲(chǔ)的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)目來(lái)分配喚醒地址信息。喚醒幀包括前同步碼字段300、開(kāi)始分組字段310、數(shù)據(jù)(模式、喚醒地址)字 段320、和奇偶字段350。前同步碼字段300用于執(zhí)行喚醒幀的同步。將包括4比特到8比特的開(kāi)始分組 字段310用作數(shù)據(jù)字段320的定界符。數(shù)據(jù)字段320包括2比特的模式字段330和14比 特的喚醒地址字段340。數(shù)據(jù)字段320包括至少16比特。當(dāng)模式字段330是“00”時(shí)，如果在寄存器(即，喚醒數(shù)字電路單元的寄存器) 中記錄的單播喚醒地址值與喚醒地址字段340 —致，則單播喚醒模式進(jìn)行操作。當(dāng)模式 字段330是“01”時(shí)，喚醒地址字段變?yōu)槎嗖ソM地址，并且如果在寄存器中記錄的組地 址值與喚醒地址字段一致，則多播喚醒模式進(jìn)行操作。當(dāng)模式字段330是“11”時(shí)，并 且當(dāng)喚醒地址字段340全部是“1”時(shí)，廣播喚醒模式操作為廣播。在檢測(cè)開(kāi)始分組字段310之后，通過(guò)曼徹斯特(Manchester)解碼方法和奇偶測(cè)試 來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)字段320執(zhí)行數(shù)據(jù)字段320的誤差測(cè)試。在喚醒幀之前傳送具有最大功率的突發(fā)信號(hào)，以便接收喚醒幀信號(hào)。通過(guò)對(duì)開(kāi)始分組字段310、對(duì)應(yīng)用了曼徹斯特解碼方法的數(shù)據(jù)字段320的模式字 段330和喚醒地址字段340、并對(duì)喚醒幀中的奇偶字段350執(zhí)行信號(hào)檢測(cè)和誤差測(cè)試，來(lái) 降低生成錯(cuò)誤喚醒信號(hào)的概率。傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備200通過(guò)尋找和驗(yàn)證從服務(wù)器接收到的喚醒信號(hào)的開(kāi)始分 組字段310和數(shù)據(jù)字段320來(lái)喚醒傳感器節(jié)點(diǎn)102。當(dāng)在數(shù)據(jù)字段320中包括的喚醒地址與先前提供的喚醒地址相同時(shí)，傳感器節(jié) 點(diǎn)102周期性地向服務(wù)器傳送ACK信號(hào)。可以使用用于通過(guò)檢測(cè)喚醒地址來(lái)喚醒特定傳感器節(jié)點(diǎn)的單播方法、用于喚醒 全部節(jié)點(diǎn)的廣播方法、或用于喚醒多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的多播方法，來(lái)傳送喚醒幀的模式字 段 330。可以使用開(kāi)/關(guān)鍵控(OOK)傳送方法或曼徹斯特編碼方法來(lái)傳送喚醒幀的信息。同樣，可以使用OOK傳送方法或曼徹斯特編碼方法來(lái)傳送喚醒地址的信息?？梢园凑崭鞣N方式來(lái)形成根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于識(shí)別特定喚醒地址并提供到 喚醒結(jié)構(gòu)的方法，并且它不限于以上的方法。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于對(duì)單獨(dú)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行初始化的處理的流程圖。服務(wù)器106根據(jù)用戶的應(yīng)用來(lái)搜索傳送方法和頻率信道(S410)。服務(wù)器106根據(jù)用戶的應(yīng)用來(lái)搜索傳感器節(jié)點(diǎn)(S420)，并且通過(guò)對(duì)應(yīng)的傳感器 節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備的主RF 220來(lái)引導(dǎo)微控制器211和傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備(S440)，并然后， 對(duì)喚醒系統(tǒng)進(jìn)行初始化(S450)。此時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)可以以加電狀態(tài)來(lái)執(zhí)行無(wú)線通信。在對(duì)喚醒系統(tǒng)進(jìn)行初始化之后，服務(wù)器106向微控制器和傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備 提供用于操作傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息，并且提供用于每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的具體喚醒地址。服務(wù)器106通過(guò)使用所提供的喚醒地址信息來(lái)管理特定傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒功 能。被提供了喚醒地址的傳感器節(jié)點(diǎn)處于睡眠狀態(tài)，并且等待通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)102而 從服務(wù)器106傳送的喚醒信號(hào)。圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于在傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備中提供喚醒地址的處理 的流程圖。服務(wù)器106根據(jù)用戶的應(yīng)用來(lái)對(duì)在服務(wù)器中存儲(chǔ)和分配的喚醒地址進(jìn)行劃分 (S510)。服務(wù)器106首先識(shí)別出在寄存器中劃分的喚醒地址信息與對(duì)應(yīng)傳感器節(jié)點(diǎn)的具 體喚醒地址信息是否一致(S520)。服務(wù)器106根據(jù)用戶的應(yīng)用或數(shù)據(jù)字段的模式來(lái)向每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備 提供喚醒地址(S530)。在傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感器節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)初始化操作中，向喚醒基帶變換器的喚醒數(shù) 字電路單元提供傳感器節(jié)點(diǎn)102，并且識(shí)別是否按照與對(duì)應(yīng)喚醒設(shè)備的喚醒地址相同的方 式來(lái)對(duì)喚醒地址進(jìn)行劃分(S540)。當(dāng)按照相同的方式來(lái)在喚醒數(shù)字電路中對(duì)喚醒地址進(jìn)行劃分時(shí)，向匯聚節(jié)點(diǎn)101 或服務(wù)器106發(fā)送用于識(shí)別喚醒地址的ACK信號(hào)，并且匯聚節(jié)點(diǎn)101或服務(wù)器106根據(jù) ACK信號(hào)來(lái)管理對(duì)應(yīng)的信息(S550)。圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于在服務(wù)器中通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)來(lái)向特定傳感器節(jié)點(diǎn) 的喚醒設(shè)備傳送喚醒地址的信息的處理的流程圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)或傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)向傳感器節(jié)點(diǎn)喚 醒設(shè)備傳送特定喚醒地址的傳送模式的視圖。可以根據(jù)用戶的應(yīng)用而按照各種傳送模式來(lái)管理向每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備 提供的喚醒地址。傳感器節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)喚醒模式的信息而以單播傳送模式、廣播傳送模式、和多 播傳送模式來(lái)執(zhí)行喚醒管理。傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)101來(lái)接收喚醒信號(hào)，并且傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備根據(jù) 在喚醒信號(hào)中包括的喚醒地址的信息是否與先前提供的喚醒地址一致，來(lái)驅(qū)動(dòng)傳感器節(jié) 點(diǎn)和傳感器網(wǎng)絡(luò)。在用于對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化的操作中，可以通過(guò)在傳感器節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)的路由信息來(lái)向匯聚節(jié)點(diǎn)或傳感器節(jié)點(diǎn)傳送喚醒信號(hào)。<單播傳送模式>在特定傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備中接收通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)101從服務(wù)器傳送的喚醒信 號(hào)，并且接收到喚醒信號(hào)的傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)識(shí)別喚醒信號(hào)的地址信息來(lái)對(duì)微控制器進(jìn)行 加電，從而使得能夠與匯聚節(jié)點(diǎn)101傳送/接收傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件。<廣播傳送模式>通過(guò)喚醒整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)而在預(yù)定的時(shí)間段中或者預(yù)定地 驅(qū)動(dòng)所有傳感器節(jié)點(diǎn)，以便向/從匯聚節(jié)點(diǎn)或傳感器節(jié)點(diǎn)傳送/接收傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事 件。<多播傳送模式>從睡眠狀態(tài)中喚醒在分布于傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)中選擇的一些傳感器節(jié) 點(diǎn)，以便向/從匯聚節(jié)點(diǎn)或傳感器節(jié)點(diǎn)傳送/接收傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件。圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于通過(guò)傳送傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備的喚醒地址來(lái)操 作傳感器節(jié)點(diǎn)并傳送喚醒信號(hào)的處理的流程圖。在傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感器節(jié)點(diǎn)的初始化操作中，通過(guò)引導(dǎo)傳感器節(jié)點(diǎn)和喚醒設(shè)備 的喚醒系統(tǒng)來(lái)完成初始化操作。服務(wù)器106通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)的單個(gè)天線、經(jīng)由無(wú)線信號(hào)來(lái)接收先前通過(guò)用戶的 應(yīng)用而劃分的喚醒地址，并且存儲(chǔ)該喚醒地址。傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒設(shè)備的喚醒信號(hào)檢測(cè)器201接收喚醒信號(hào)(S810)，并且經(jīng)過(guò)喚 醒RF電路，并然后識(shí)別在喚醒基帶變換器中存儲(chǔ)的喚醒地址(S820)，并且檢查地址和數(shù) 據(jù)的誤差(S830)。當(dāng)所接收的喚醒地址信息不是特定喚醒地址信息時(shí)，或者當(dāng)檢查到地址和數(shù)據(jù) 的誤差時(shí)，將喚醒信號(hào)維持為關(guān)狀態(tài)，以維持傳感器節(jié)點(diǎn)的睡眠狀態(tài)(S870)。另一方面，當(dāng)所接收的喚醒地址信息與特定喚醒地址信息相同時(shí)，并且當(dāng)沒(méi)有 檢查到地址和數(shù)據(jù)的誤差時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)的微控制器生成開(kāi)信號(hào)和喚醒信號(hào)作為外部中 斷(S840)。當(dāng)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加電時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)向功率源管理設(shè)備212中的主RF電路 設(shè)備220供應(yīng)功率(S860)，并且向匯聚節(jié)點(diǎn)101發(fā)送所感測(cè)的信息(S861)。當(dāng)完成數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)，微控制器211將傳感器節(jié)點(diǎn)從喚醒開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為喚醒關(guān) 狀態(tài)，從而維持傳感器節(jié)點(diǎn)的睡眠狀態(tài)(S863)。當(dāng)對(duì)喚醒傳送信號(hào)進(jìn)行加電時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)生成喚醒信號(hào)(S850)，并且通過(guò)喚 醒傳送變換器來(lái)將所生成的喚醒信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。從主RF設(shè)備220的發(fā)射器222傳送該模擬信號(hào)(S853)。在完成該喚醒傳送信號(hào)的傳送之后，傳感器節(jié)點(diǎn)在喚醒關(guān)狀態(tài)中維持睡眠狀 態(tài)。本發(fā)明涉及一種用以實(shí)現(xiàn)用于在長(zhǎng)時(shí)間中進(jìn)行操作而無(wú)需更換電池的超低功率 傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和喚醒方法，這是形成用于實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在社會(huì)的基礎(chǔ)的無(wú)處不在 傳感器網(wǎng)絡(luò)(USN)中的實(shí)質(zhì)問(wèn)題。如圖2所圖示的，用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備 是一種用于通過(guò)經(jīng)由在檢測(cè)到喚醒信號(hào)之后生成外部中斷、允許微控制器控制傳感器節(jié)
9點(diǎn)的主RF設(shè)備220、功率源單元等、來(lái)減少整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的功率的系統(tǒng)。喚醒設(shè)備通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)和單個(gè)天線來(lái)傳送/接收無(wú)線信號(hào)，并且通過(guò)切換傳 感器節(jié)點(diǎn)中的主RF設(shè)備220的發(fā)射器222來(lái)傳送喚醒信號(hào)。喚醒設(shè)備使用特定的喚醒地址，以便當(dāng)檢測(cè)到喚醒信號(hào)時(shí)、喚醒特定的傳感器 節(jié)點(diǎn)，并且當(dāng)先前向傳感器節(jié)點(diǎn)提供的喚醒地址與在從服務(wù)器接收的喚醒信號(hào)中包括的 喚醒地址一致時(shí)、使得能夠進(jìn)行單獨(dú)的喚醒操作。本發(fā)明還可實(shí)施為計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀代碼。計(jì)算機(jī)可讀記錄 介質(zhì)是可以存儲(chǔ)其后可由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取的數(shù)據(jù)的任何數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)的示例包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM)、CD ROM、磁帶、軟盤、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置、和載波(諸如，通過(guò)因特網(wǎng)的數(shù) 據(jù)傳送)。還可以在網(wǎng)絡(luò)耦接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上分布計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，使得以分布式的 方式來(lái)存儲(chǔ)并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀代碼。盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的示范實(shí)施例而具體示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員將理解，可以在其中做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變，而不脫離由以下權(quán)利 要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備，該設(shè)備包括喚醒信號(hào)檢測(cè)器，用于接收和檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒信號(hào)；喚醒射頻(RF)電路單元，用于對(duì)該喚醒信號(hào)進(jìn)行濾波和放大；以及喚醒基帶變換器，用于從該喚醒信號(hào)中檢測(cè)喚醒地址，并對(duì)該喚醒地址與從用以管 理該傳感器節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器提供的喚醒地址進(jìn)行比較和驗(yàn)證，并且如果當(dāng)驗(yàn)證該喚醒地址 時(shí)沒(méi)有檢測(cè)到誤差，則輸出用于傳送傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件的中斷信號(hào)，或者輸出其中 要感測(cè)該中斷信號(hào)的區(qū)域中的另一傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒地址。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該喚醒信號(hào)包括開(kāi)始分組區(qū)段，用于指示所接收的信號(hào)是喚醒信號(hào)；以及喚醒地址信息區(qū)段，包括存儲(chǔ)了該傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒模式方法的模式信息區(qū)段、和 存儲(chǔ)了該傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒地址的區(qū)段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括喚醒傳送變換器，用于向用以傳送該傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件的主RF設(shè)備傳送該喚醒 基帶變換器的喚醒操作信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中該傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒模式方法包括單播方法、廣播方 法、和多播方法中的至少一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中將指示所接收的信號(hào)是喚醒信號(hào)的開(kāi)始分組區(qū)段信息 輸出為相反值0或1，并且具有2比特、8比特、和16比特之一的輸出形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中使用開(kāi)/關(guān)鍵控(OOK)傳送方法或曼徹斯特編碼方 法來(lái)形成該喚醒地址。
7.一種用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒方法，該方法包括接收和檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒信號(hào)；對(duì)所接收和檢測(cè)的喚醒信號(hào)進(jìn)行濾波和放大；通過(guò)從所濾波和放大的喚醒信號(hào)中檢測(cè)喚醒地址，來(lái)對(duì)地址與從用以管理該傳感器 節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器提供的喚醒地址進(jìn)行比較和驗(yàn)證；以及如果當(dāng)驗(yàn)證該喚醒地址時(shí)沒(méi)有檢測(cè)到誤差，則輸出用于傳送傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件 的中斷信號(hào)，或者輸出其中要感測(cè)該中斷信號(hào)的區(qū)域中的另一傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒操作信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括對(duì)位于感測(cè)區(qū)域中的該傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化，該匯聚節(jié)點(diǎn)正在向用于 收集所述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息的服務(wù)器傳送該傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中該喚醒信號(hào)包括開(kāi)始分組區(qū)段，用于指示所接收的信號(hào)是喚醒信號(hào)；以及喚醒地址信息區(qū)段，包括存儲(chǔ)了該傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒模式方法的模式信息區(qū)段、和 存儲(chǔ)了該傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒地址的區(qū)段。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中該傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒模式方法包括單播方法、廣播 方法、和多播方法中的至少一個(gè)。
11.一種低功率傳感器節(jié)點(diǎn)，包括喚醒設(shè)備單元，用于檢測(cè)輸入信號(hào)的喚醒地址，并且對(duì)所檢測(cè)的喚醒地址與從服務(wù)器提供的喚醒地址進(jìn)行比較和驗(yàn)證，并且如果當(dāng)驗(yàn)證該喚醒地址時(shí)沒(méi)有檢測(cè)到誤差，則 輸出用于傳送感測(cè)事件的中斷信號(hào)，或者輸出喚醒操作信號(hào)；功率源設(shè)備管理單元，用于接收該中斷信號(hào)或該喚醒操作信號(hào)，并且供應(yīng)功率；以及主RF設(shè)備單元，用于在供應(yīng)功率之后，傳送該感測(cè)事件并且輸出該喚醒操作信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的低功率傳感器節(jié)點(diǎn)，包括喚醒信號(hào)檢測(cè)器，用于接收和檢測(cè)該傳感器節(jié)點(diǎn)的輸入喚醒信號(hào)； 喚醒RF電路單元，用于對(duì)所接收和檢測(cè)的輸入喚醒信號(hào)進(jìn)行濾波和放大；以及 喚醒基帶變換器，用于從該喚醒信號(hào)中檢測(cè)喚醒地址，并對(duì)該喚醒地址與從用以管 理該傳感器節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器提供的喚醒地址進(jìn)行比較和驗(yàn)證，并且如果當(dāng)驗(yàn)證該喚醒地址 時(shí)沒(méi)有檢測(cè)到誤差，則輸出用于傳送該傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件的中斷信號(hào)，或者輸出其 中要感測(cè)該中斷信號(hào)的區(qū)域中的其他傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒地址。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的低功率傳感器節(jié)點(diǎn)，還包括喚醒傳送變換器，用于向該主RF設(shè)備單元傳送該喚醒基帶變換器的喚醒操作信號(hào)。
全文摘要
提供了一種用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和喚醒方法，且更具體地，提供了一種以下用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備和喚醒方法，其可以通過(guò)使傳感器節(jié)點(diǎn)的不必要功耗最小化，來(lái)延長(zhǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)的電池壽命并且使得由整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)功率消耗的功率量最小化。所述用于低功率傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒設(shè)備包括喚醒信號(hào)檢測(cè)器，用于接收和檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒信號(hào)；喚醒射頻(RF)電路單元，用于對(duì)該喚醒信號(hào)進(jìn)行濾波和放大；以及喚醒基帶變換器，用于從該喚醒信號(hào)中檢測(cè)喚醒地址，并且對(duì)該喚醒地址與從用以管理該傳感器節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器提供的喚醒地址進(jìn)行比較和驗(yàn)證。如果當(dāng)驗(yàn)證該喚醒地址時(shí)沒(méi)有檢測(cè)到誤差，則該喚醒設(shè)備輸出用于傳送該傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)事件的中斷信號(hào)，或者輸出其中要感測(cè)該中斷信號(hào)的區(qū)域中的另一傳感器節(jié)點(diǎn)的喚醒地址。
文檔編號(hào)H04L12/28GK102017527SQ200880126837
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日
發(fā)明者姜鎬龍, 表喆植, 金智恩, 金來(lái)洙 申請(qǐng)人:韓國(guó)電子通信研究院