基于无线IoTE传感器的新型高效唤醒机制

发布时间：2021-12-24 18:18

　　针对当前无线物联网（Internet of Things,IoT）传感器接入技术的发展现状和存在的问题,为避免在电力物联网的应用上出现类似情况,应对当前的传感器接入技术做优化与改进。首先介绍了电力物联网（Internet of Things in energy,IoTE）的网络特征与结构,针对IoT场域网,根据应用场景的不同可以灵活取舍,分别对双网融合的策略进行分析。根据IoT传感器需要具备低功耗要求,提出了一种适合IoTE网络的高效唤醒机制,达到了低功耗节点能够快速识别无效唤醒帧的目的,从而能快速回到休眠的状态。最后针对无线IoT网络进行功耗的理论分析与计算,与传统的唤醒机制相比,所提被动唤醒机制在低功耗低延时方面具有更加明显的优势。 

【文章来源】：南方电网技术. 2020,14(08)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

应用场景一Fig.2Applicationscenario12)台区区域性改造应用场景

应用场景二Fig.3Applicationscenario2本地MESH网络与IoT网络除了场景一的路由

那榭?下，在40ms之内一定要解析到分隔符、序号、短地址和校验码，否则继续进入休眠模式。解析出序号和短地址后，先核对短地址是否和自己的短地址一致，如果不一致并且不是广播地址表明不是和自己通信，立刻进入休眠模式。如果和自身短地址一样或者为广播地址表明是和自己通信，这时候需要对序号进行判断，如果序号为唤醒帧最后一帧的序号则继续接收数据区数据，如果不为最后一帧序号，需要根据序号进行计算进行二次休眠，等到数据区的数据后再次接收数据，唤醒时序图如图5所示，工作流程图如图6所示。图5唤醒工作流程时序图Fig.5Wake-upworkflowsequencediagram该唤醒方式的优势主要体现在以下3个方面。1)高效地唤醒机制设计由于路由节点不要求低功耗的特性，在实际现场同时具有分布广泛的优势(每个电能表模块都可充当路由节点)。因此单个路由节点实际接入的传感器数量要远小于一个LoＲaWAN基站的传感器接入数量。基于此，让发射端(路由节点)来匹配适应接收端(传感器节点)，有利于降低接收端的功耗。所谓让发射端匹配接收端，是指接收端工作于心跳模式下时，发射端发射唤醒帧的时间大于接收端心跳的间隔时间，这样就可以在理论上确保每次数据发射，都可以被接收端侦测到，如图7所示。LoＲaWAN的实际应用中，LoＲa的基站接入的传感器数量远远大于路由节点的传感器接入量，因此LoＲa的基站发射时长要尽可能短，这样才能满足与庞大数量传感器节点进行通信的需求。在LoＲaWAN中的ClassB模式中，接收端要匹配适应发射端。这样就要求接收端的接收窗口时长要大于发射端的发射时长，以防止时隙不准导致接收失误。如图8所示。

【参考文献】：
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本文编号：3550965