【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于低功耗無線體域網領域，具體涉及一種低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統。
技術介紹
1、現有的無線體域網系統通常采用如wi-fi、藍牙、zigbee等成熟的無線短距離傳輸技術，通過一個便攜式網關設備實現不同終端設備的信息接入。
2、同時，由于無線體域網系統由電池供電，其電量有限，因此通常采用一些低功耗方法以降低體域網通信功耗。現有的低功耗無線傳輸方法常見于無線智慧家居、智慧醫療、無線傳感器網絡、無線局域網等領域，具體應用例如智能門鎖備、便攜式醫用網關、無線傳感器網絡等。
3、在針對偏遠地區或現有通信基礎設施損壞的應急救援場景下，現有的低功耗無線近距離傳輸技術不能滿足無線體域網應急救援應用需求，其主要在以下幾方面存在不足：
4、1)實時性差：智能門鎖等設備通常采用讓通信模組休眠的方式來降低功耗，通過按鍵等方式觸發設備喚醒，該低功耗方案在無線體域網中會導致傳輸時延大幅增加，嚴重降低傳輸實時性，從而難以滿足無線體域網終端設備實時交互性要求；
5、2)功耗較高：為使設備始終保持連接，一些智能家居設備、醫用便攜式終端設備中，設備的通信模組始終處于活躍狀態并保持與網關的無線連接，這將導致設備的通信模組功耗較高，無法滿足低功耗的傳輸要求；
6、3)傳輸速率低：現有的采用藍牙、zigbee等技術的終端設備通常僅支持幾kbps～幾十kbps的數據傳輸，無法滿足如實時視頻、圖片等相對較高傳輸速率的需求。
7、在應急救災場景中，救援人員穿戴一套由網關設備、實
技術實現思路
1、針對上述問題，本專利技術的目的在于提供一種低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統。
2、實現本專利技術目的的具體技術方案為：
3、一種低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統，包括體域網網關單元和體域網無線模組單元；
4、所述體域網網關單元和多個體域網無線模組單元連接，所述體域網無線模組單元設置在體域網終端設備內，并分別與體域網終端設備的主控芯片連接；
5、所述體域網網關單元通過多種通信方式與體域網無線模組單元通信。
6、進一步的，所述體域網網關單元包括wi-fi路由主控芯片、天線、藍牙模組；
7、所述體域網網關單元通過wi-fi路由主控芯片實現路由轉發，通過天線與體域網無線模組單元實現wi-fi無線連接；
8、所述體域網網關單元還通過藍牙模組與體域網無線模組單元實現藍牙連接。進一步的，所述體域網無線模組單元包括wi-fi?soc芯片、藍牙soc芯片；
9、wi-fi?soc芯片與體域網終端設備的主控芯片之間的數據傳輸通過usb協議實現，藍牙soc芯片與體域網終端設備的主控芯片之間的數據傳輸通過uart協議實現，wi-fi?soc與藍牙soc芯片之間通過gpio接口傳輸控制信息。
10、進一步的，當所述體域網網關單元和體域網無線模組單元之間存在通信傳輸時，所述wi-fi?soc芯片、藍牙soc芯片基于睡眠切換策略進行數據傳輸。
11、進一步的，所述體域網無線模組單元在沒有數據傳輸時，均處于睡眠狀態；
12、當存在業務傳輸時，體域網無線模組單元的wi-fi?soc芯片、藍牙soc芯片在同一時刻僅有一個芯片處于睡眠狀態，以保持數據傳輸效率。
13、進一步的，在存在業務傳輸時，體域網無線模組單元的wi-fi?soc芯片、藍牙soc芯片基于動態頻率切換策略進行數據傳輸；
14、當存在業務傳輸時，所述處在非睡眠狀態的wi-fi?soc芯片或藍牙soc芯片實時統計無線傳輸的數據吞吐量：
15、若處在非睡眠狀態的為wi-fi?soc芯片，且其統計的數據吞吐量持續低于設定的閾值時，將啟用深度睡眠模式，并通過gpio接口喚醒藍牙soc芯片，并由藍牙soc芯片承擔后續的數據傳輸；
16、若處在非睡眠狀態的為藍牙soc芯片，且其統計的吞吐量持續高于設定的閾值時，將啟用深度睡眠模式，并通過gpio接口喚醒wi-fi?soc芯片，并由wi-fi?soc芯片承擔后續的數據傳輸。
17、進一步的，當不存在業務傳輸時，體域網無線模組單元的wi-fi?soc芯片、藍牙soc芯片均處于睡眠狀態，其中：
18、所述wi-fi?soc芯片處于深度睡眠模式，藍牙soc芯片處于淺睡眠模式；
19、所述淺睡眠模式下芯片保持連接但不傳輸業務數據，芯片cpu使用時鐘門控、供電電壓降低，所述深度睡眠模式下連接斷開，芯片cpu斷電。
20、本專利技術還提供一種基于上述系統的低功耗及自適應數據傳輸方法，包括以下步驟：
21、步驟1、初始化體域網網關單元和體域網無線模組單元，啟用體域網網關單元的wi-fi、藍牙，并將體域網終端設備內無線模組單元的wi-fi、藍牙連接至體域網網關單元；
22、步驟2、基于slip協議，將藍牙數據接口配置成具備ipv4地址的網卡，從而使藍牙、wi-fi數據能夠通過ip網絡路由轉發；
23、步驟3、將體域網終端設備內無線模組單元的wi-fi、藍牙數據接口與體域網網關單元建立連接，并配置為上電自動連接；
24、步驟4、體域網終端設備間按需進行無線業務傳輸。
25、相比于現有技術，本專利技術的有益效果在于：
26、(1)本專利技術的體域網系統在數據傳輸時基于睡眠切換策略，即在無業務傳輸時，wi-fi芯片進入深度睡眠狀態，斷開連接，藍牙芯片進入淺睡眠狀態，通過藍牙保持連接，相比于wi-fi低功耗模式保持連接的方式具備更低的功耗；
27、在無線模組上電并建立連接后，無線模組將一直處于保持連接的狀態，從而保證了與體域網內其他設備交互的實時性；
28、本專利技術的體域網系統應用動態頻率切換策略，通過實時統計業務吞吐量，無業務傳輸時采用wi-fi深度睡眠同時藍牙淺睡眠保持連接的方式，低速數據傳輸時(例如≤10kbps)采用wi-fi深度睡眠而藍牙喚醒并運行在正常模式下、中速數據傳輸時(例如10kbps～1mbps)藍牙處于深度睡眠模式下而wi-fi喚醒但運行在低發射功率與長偵聽間隔的參數配置下，高速數據傳輸時(例如＞1mbps)藍牙處于深度睡眠模式而wi-fi喚醒并運行在高發射功率與短偵聽間隔的參數配置下，從而實現在滿足業務不同傳輸速率要求下最小化無線模組功耗的效果，針對特定時刻業務傳輸需求，具備低功耗保持連接的能力，同時能夠根據業務傳輸速率的變化，自適應調整通信參數配置，以實現業務不同傳輸速率要求下最小化無線通信模組功耗的效果，提高系統的通信效率和實時性，同時降低系統功耗；
29、(2)本專利技術的方案中體域網網關單元采本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統，其特征在于，包括體域網網關單元和體域網無線模組單元；
2.根據權利要求1所述的低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統，其特征在于，所述體域網網關單元包括Wi-Fi路由主控芯片、天線、藍牙模組；
3.根據權利要求1所述的低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統，其特征在于，所述體域網無線模組單元包括Wi-Fi?SoC芯片、藍牙SoC芯片；
4.根據權利要求3所述的低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統，其特征在于，當所述體域網網關單元和體域網無線模組單元之間存在通信傳輸時，所述Wi-Fi?SoC芯片、藍牙SoC芯片基于睡眠切換策略進行數據傳輸。
5.根據權利要求4所述的低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統，其特征在于，所述體域網無線模組單元在沒有數據傳輸時，均處于睡眠狀態；
6.根據權利要求5所述的低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統，其特征在于，在存在業務傳輸時，體域網無線模組單元的Wi-Fi?SoC芯片、藍牙SoC芯片基于動態頻率切換
7.根據權利要求5或6所述的低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統，其特征在于，當不存在業務傳輸時，體域網無線模組單元的Wi-Fi?SoC芯片、藍牙SoC芯片均處于睡眠狀態，其中：
8.根據權利要求1-3任意一項所述系統的低功耗及自適應數據傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的低功耗及自適應數據傳輸方法，其特征在于，所述步驟4的體域網終端設備間按需進行無線業務傳輸的過程為：
10.根據權利要求9所述的低功耗及自適應數據傳輸方法，其特征在于，所述淺睡眠模式下芯片保持連接但不傳輸業務數據，芯片CPU使用時鐘門控、供電電壓降低，所述深度睡眠模式下連接斷開，芯片CPU斷電。
...【技術特征摘要】
1.一種低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統，其特征在于，包括體域網網關單元和體域網無線模組單元；
2.根據權利要求1所述的低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統，其特征在于，所述體域網網關單元包括wi-fi路由主控芯片、天線、藍牙模組；
3.根據權利要求1所述的低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統，其特征在于，所述體域網無線模組單元包括wi-fi?soc芯片、藍牙soc芯片；
4.根據權利要求3所述的低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統，其特征在于，當所述體域網網關單元和體域網無線模組單元之間存在通信傳輸時，所述wi-fi?soc芯片、藍牙soc芯片基于睡眠切換策略進行數據傳輸。
5.根據權利要求4所述的低功耗及保持連接與速率自適應的無線體域網系統，其特征在于，所述體域網無線模組單元在沒有數據傳輸時，均處于睡眠狀態；
6.根據權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉潔勛，仲健，金永喜，王立磊，魏豪，曹佳琪，李家樂，熊國棟，湯來鑫，謝溢娟，王征，
申請(專利權)人：杭州智元研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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