無(wú)線電喚醒方法和無(wú)線電喚醒電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)線人體局域網(wǎng)(WBAN)中的無(wú)線電喚醒方法和無(wú)線電喚醒電路。
【背景技術(shù)】
[0002]WBAN是一種新型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，利用分布在人體皮膚表面或植入人體的傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)收集人體重要信息，將信息傳輸給中心智能節(jié)點(diǎn)，中心智能節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信方式將信息發(fā)送給基站。通過(guò)這種方式可以對(duì)個(gè)人身份進(jìn)行認(rèn)證，或?qū)⑷梭w的生理特征信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)、采集，并以無(wú)線方式傳遞給醫(yī)院等，也可以控制信息化的汽車、家電、特殊行業(yè)的電子設(shè)備等，目前WBAN在日常生活、醫(yī)療、娛樂(lè)等領(lǐng)域已有很多應(yīng)用。
[0003]WBAN在國(guó)際上已經(jīng)得到了廣泛研究，包括醫(yī)療技術(shù)提供商、醫(yī)院、保險(xiǎn)公司以及工業(yè)界等各方人士正在開(kāi)展戰(zhàn)略性合作，但目前仍處于早期起步階段，在毫瓦級(jí)網(wǎng)絡(luò)能耗、互操作性、系統(tǒng)設(shè)備、安全性、傳感器驗(yàn)證、數(shù)據(jù)一致性等面臨一系列挑戰(zhàn)。WBAN節(jié)點(diǎn)能量由電池提供，能量受限，因此，降低能耗、提高網(wǎng)絡(luò)生存期成為研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
[0004]IEEE802.15工作組于2007正式成立了 TG6工作組，致力于WBAN的標(biāo)準(zhǔn)化的研究，并于2012年3月正式發(fā)布了 IEEE802.15.6標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議初稿，該標(biāo)準(zhǔn)使用目前ISM頻帶及其他經(jīng)過(guò)醫(yī)療、管理權(quán)威批準(zhǔn)的頻帶，支持QoSdiSWBAN的低功率、高數(shù)據(jù)傳輸速率(最高可達(dá)1Mbps)通信要求。
[0005]IEEE802.15.6標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議初稿主要規(guī)定了 WBAN的物理層(PHY)和媒質(zhì)訪問(wèn)控制子層(MAC)規(guī)范，MAC層協(xié)議用來(lái)降低無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量消耗，主要方法有兩種，一種是采用占空比機(jī)制:當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，收發(fā)機(jī)處于激活態(tài)；當(dāng)節(jié)點(diǎn)無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，關(guān)掉收發(fā)機(jī)進(jìn)入休眠態(tài)，以節(jié)省能量；另一種是額外附加一個(gè)無(wú)線電喚醒電路，該電路使用頻帶外的無(wú)線電信號(hào)，可以將傳感器節(jié)點(diǎn)由休眠態(tài)喚醒進(jìn)行通信。喚醒無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)使用兩個(gè)信道，即數(shù)據(jù)包、命令信道和喚醒無(wú)線電信號(hào)信道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種無(wú)線電喚醒方法和無(wú)線電喚醒電路，解決了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)控制的問(wèn)題。
[0007]一種無(wú)線電喚醒方法，包括:
[0008]節(jié)點(diǎn)判斷WBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型；
[0009]所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述WBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型，啟動(dòng)與所述WBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型相應(yīng)的喚醒節(jié)點(diǎn)的流程。
[0010]優(yōu)選的，所述WBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型包括:
[0011]在通常狀態(tài)下產(chǎn)生的沒(méi)有嚴(yán)格時(shí)間要求的一般業(yè)務(wù)類型，由網(wǎng)絡(luò)中心發(fā)起的、要求某個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)中心傳輸指定的數(shù)據(jù)的需求業(yè)務(wù)類型，和節(jié)點(diǎn)需要向中心傳輸原計(jì)劃外的緊急數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的緊急業(yè)務(wù)類型。
[0012]優(yōu)選的，在所述WBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型為一般業(yè)務(wù)類型時(shí)，所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述WBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型，啟動(dòng)與所述WBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型相應(yīng)的喚醒節(jié)點(diǎn)的流程包括:
[0013]所述節(jié)點(diǎn)基于喚醒模式進(jìn)入激活態(tài)，接入到信道并等待網(wǎng)絡(luò)中心的信標(biāo)。
[0014]優(yōu)選的，該方法還包括:
[0015]網(wǎng)絡(luò)中心向處于激活態(tài)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送信標(biāo)，所述信標(biāo)包括同步、優(yōu)先級(jí)、信道編號(hào)和時(shí)隙信息。
[0016]優(yōu)選的，在所述WBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型為需求業(yè)務(wù)類型或緊急業(yè)務(wù)類型時(shí)，所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述WBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型，啟動(dòng)與所述WBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型相應(yīng)的喚醒節(jié)點(diǎn)的流程包括:
[0017]所述節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠；
[0018]所述節(jié)點(diǎn)接收網(wǎng)絡(luò)中心發(fā)送的喚醒命令包；
[0019]所述節(jié)點(diǎn)檢查接收到的喚醒命令包中的喚醒認(rèn)證碼與該節(jié)點(diǎn)的本地喚醒認(rèn)證碼是否匹配；
[0020]在所述節(jié)點(diǎn)判定接收到的喚醒命令包中的喚醒認(rèn)證碼與該節(jié)點(diǎn)的本地喚醒認(rèn)證碼匹配時(shí)，所述節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)主電路，與所述網(wǎng)絡(luò)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0021]優(yōu)選的，所述啟動(dòng)與所述WBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型相應(yīng)的喚醒節(jié)點(diǎn)的流程的步驟之后，還包括:
[0022]所述節(jié)點(diǎn)在完成本次數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)后，更新喚醒認(rèn)證碼，并重啟對(duì)于所述喚醒認(rèn)證碼的計(jì)數(shù)器。
[0023]優(yōu)選的，所述節(jié)點(diǎn)接收網(wǎng)絡(luò)中心發(fā)送的喚醒命令包的步驟之前，還包括:
[0024]所述網(wǎng)絡(luò)中心通過(guò)低功率射頻信號(hào)向所述節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述喚醒命令包，所述低功率射頻信號(hào)處于ISM頻段并使用喚醒認(rèn)證碼WAC技術(shù)。
[0025]本發(fā)明還提供了一種無(wú)線電喚醒電路，包括通信電路與電源管理電路，所述通信電路與電源管理電路均與節(jié)點(diǎn)的CPU相連；
[0026]所述通信電路與WBAN的網(wǎng)絡(luò)中心連接；
[0027]所述電源管理電路與主電路的供電回路相連，接受所述CPU的控制，為所述主電路供電。
[0028]優(yōu)選的，所述通信電路在接收到網(wǎng)絡(luò)中心發(fā)送的喚醒命令包并轉(zhuǎn)發(fā)至CPU，CPU在確認(rèn)接收到的喚醒命令包中的喚醒認(rèn)證碼與本地喚醒認(rèn)證碼匹配時(shí)，向所述電源管理電路發(fā)送閉合信號(hào)；
[0029]所述電源管理電路在接收到所述閉合信號(hào)后閉合對(duì)所述主電路供電的回路。
[0030]優(yōu)選的，所述網(wǎng)絡(luò)中心通過(guò)低功率射頻信號(hào)發(fā)送喚醒命令包。
[0031]本發(fā)明提供了一種無(wú)線電喚醒方法和無(wú)線電喚醒電路，節(jié)點(diǎn)判斷WBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型，所述節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述WBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型，啟動(dòng)與所述WBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型相應(yīng)的喚醒節(jié)點(diǎn)的流程，對(duì)不同的業(yè)務(wù)類型采用不同的喚醒機(jī)制，解決了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)控制的問(wèn)題，降低了 WBAN網(wǎng)絡(luò)功耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例一提供的一種傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例一提供的一種無(wú)線電喚醒電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3是本發(fā)明的實(shí)施例二提供的一種無(wú)線電喚醒方法的流程圖；
[0035]圖4是本發(fā)明的實(shí)施例二中步驟303的具體流程圖；
[0036]圖5是本發(fā)明的實(shí)施例二中步驟305的具體流程圖；
[0037]圖6是本發(fā)明的實(shí)施例三提供的一種無(wú)線電喚醒方法的流程圖；
[0038]圖7為本發(fā)明的實(shí)施例四提供的一種無(wú)線電喚醒電路的具體實(shí)現(xiàn)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。
[0040]下面通過(guò)附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0041 ] 首先結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例一進(jìn)行說(shuō)明。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種傳感器節(jié)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，在現(xiàn)有的傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上，添加了喚醒電路，喚醒電路的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括通信電路與電源管理電路，所述通信電路與電源管理電路均與節(jié)點(diǎn)的CPU相連；
[0043]所述通信電路與WBAN的網(wǎng)絡(luò)中心連接；
[0044]所述電源管理電路與主電路的供電回路相連，接受所述CPU的控制，為所述主電路供電。
[0045]通信電路監(jiān)聽(tīng)WBAN的業(yè)務(wù)分配，電源管理電路根據(jù)WBAN業(yè)務(wù)狀態(tài)提供不同等級(jí)電源能量與電路激活能力。
[0046]WBAN中的喚醒電路與主電路相連，喚醒電路可以喚醒處于休眠狀態(tài)的CPU與主電路，當(dāng)CPU處于一定時(shí)間不工作狀態(tài)時(shí)，可由CPU控制WBAN的主電路進(jìn)入休眠狀態(tài)，并激活喚醒電路.當(dāng)喚醒電路激活CPU和主電路后，主電路將接收各傳感器數(shù)據(jù)信息，并與網(wǎng)絡(luò)中心建立數(shù)據(jù)通信鏈接，完成WBAN的傳感器信息處理與傳遞以及實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)執(zhí)行。
[0047]具體的，所述通信電路在接收到網(wǎng)絡(luò)中心發(fā)送的喚醒命令包并轉(zhuǎn)發(fā)至CPU，CPU在確認(rèn)接收到的喚醒命令包中的喚醒認(rèn)證碼與本地喚醒認(rèn)證碼匹配時(shí)，向所述電源管理電路發(fā)送閉合信號(hào)；所述電源管理電路在接收到所述閉合信號(hào)后閉合對(duì)所述主電路供電的回路。
[0048]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例二進(jìn)行說(shuō)明。
[0049]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種無(wú)線電喚醒方法，結(jié)合圖1所示的傳感器節(jié)點(diǎn)，使用本發(fā)明提供的無(wú)線電喚醒方法完成傳感器節(jié)點(diǎn)喚醒的流程如圖3所示，包括:
[0050]步驟301 JfWBAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分為三類:在通常狀態(tài)下產(chǎn)生的沒(méi)有嚴(yán)格時(shí)間要求的一般業(yè)務(wù)類型，由網(wǎng)絡(luò)中心發(fā)起的、要求某個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)中心傳輸指定的數(shù)據(jù)的需求業(yè)務(wù)類型，和節(jié)點(diǎn)需要向中心傳輸原計(jì)劃外的緊急數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的緊急業(yè)務(wù)類型。針對(duì)三類不同網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，采用兩類不同的喚醒機(jī)制:1)基于事件的一般業(yè)務(wù)類型的驅(qū)動(dòng)喚醒機(jī)制；
2)適用于需求業(yè)務(wù)類型和緊急業(yè)務(wù)類型的無(wú)線電喚醒機(jī)制。
[0051]步驟302 =WBAN網(wǎng)絡(luò)中心控制著信道的分配和使用，為節(jié)點(diǎn)分配信道頻帶和時(shí)隙等資源。IEEE802.15.6協(xié)議中，信道以TDMA的超幀為單位劃分，每個(gè)超幀中包含了信標(biāo)、競(jìng)爭(zhēng)接入階段CAP、專用接入階段EAP和基于保護(hù)時(shí)隙GTS的無(wú)競(jìng)爭(zhēng)接入階段CFP四部分。
[0052]步驟303:多址接入方式。選擇基于FDMA/TDMA的接入方式分配信道，本步驟具體如圖4所示,包括:
[0053]步驟3031，由網(wǎng)絡(luò)中心給每一個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)唯一信道；
[0054]步