数据报文的处理方法、装置及通信网络系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种数据报文的处理方法、装置及通信网络系统，该方法包括：第一唤醒节点接收第一被唤醒节点发送的数据报文，数据报文中包括第二被唤醒节点的通信地址；根据第二被唤醒节点的通信地址，第一唤醒节点的唤醒子节点集合以及如下任一或者组合：第一唤醒节点的通信子节点集合和第一唤醒节点的全局父节点列表，唤醒第二被唤醒节点，以使第二被唤醒节点从休眠状态切换为活动状态；向第二被唤醒节点发送数据报文。

【技术实现步骤摘要】
数据报文的处理方法、装置及通信网络系统
本专利技术涉及通信技术，尤其涉及一种数据报文的处理方法、装置及通信网络系统。
技术介绍
无线传感器网络是由大量无线传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络。由于目前无线传感器节点主要采用电池供电，且在通信上通常采用各种短距无线技术，比如：ZigBee、蓝牙、WiFi(WirelessFidelity)等，因此，无线传感器网络属于一种电量资源受限网络，且在感知、计算、通信三类主要耗能操作中，绝大部分电量消耗在无线通信操作上。当前无线传感器网络采用的一种主要的低功耗方法是尽可能让节点在不需要数据收发时进入休眠状态来节能，但问题是一旦节点进入休眠状态，就无法感知外界的无线信号，此时如果其它节点需要向它发送数据，它就无法接收到，造成数据传输失败。解决上述问题的一个方法是通过低功耗射频唤醒技术来唤醒休眠节点的低功耗方法。具体的，无线传感器网络中各无线传感器节点同时配备数据收发单元和唤醒信号收发单元，其中，只有监听功耗非常低的唤醒信号收发单元一直处于活动状态，而耗能相对较高的数据收发单元除在需要进行数据收发操作时处于活动状态，其余时间均处于休眠状态。当一个无线传感器源节点要向一个邻近的目标节点发送数据时，首先通过唤醒信号收发单元向目标节点发送唤醒信号，目标节点监听到唤醒信号后，立即将自己的数据收发单元从休眠状态切换到接收状态，从而完成数据接收。通过上述机制，节点在无数据收发时只有唤醒信号收发单元处于低功耗的监听状态，而功耗较高的数据收发单元大部分时间可以休眠以节能。但是，在现有使用低功耗射频唤醒技术的无线传感器网络组网方案中，各个无线传感器节点的能力是对等的，即每个无线传感器节点上除了配备数据收发单元，还需要配备唤醒信号收发单元，并且要求其同时具备唤醒信号发送能力和接收能力，从而造成了成本的增加。另外，在实际应用中，唤醒信号收发单元的发送功耗与其传输距离的2至4次方成正比，因此，要想保持唤醒信号收发单元的低功耗特性，其唤醒距离通常也较短，如果唤醒距离比通信距离小太多，则无法在需要时有效地唤醒周边的无线传感器节点，即现有的低功耗射频唤醒技术只适用于密集部署的网络(即在任意节点的一跳通信半径内存在大量邻居节点的网络)，而一旦提升了唤醒信号收发单元的唤醒距离，则会造成发射功率的增加，从而无法有效地实现通信操作上的低功耗。
技术实现思路
本专利技术提供一种数据报文的处理方法、装置及通信网络系统，用于解决了现有技术中无线传感器节点发送唤醒射频操作时的发送功耗和唤醒距离的两难(即在保证发送功耗较低时导致唤醒距离较短，或者在保证唤醒距离较长时导致发送功耗较高)问题。本专利技术的第一方面是提供一种数据报文的处理方法，包括：第一唤醒节点接收第一被唤醒节点发送的数据报文，所述数据报文中包括第二被唤醒节点的通信地址；所述第一唤醒节点根据所述第二被唤醒节点的通信地址，所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合以及如下任一或者组合：所述第一唤醒节点的通信子节点集合和所述第一唤醒节点的全局父节点列表，唤醒所述第二被唤醒节点，以使所述第二被唤醒节点从休眠状态切换为活动状态；所述第一唤醒节点向所述第二被唤醒节点发送所述数据报文。在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一唤醒节点根据所述第二被唤醒节点的通信地址，所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合以及如下任一或者组合：所述第一唤醒节点的通信子节点集合和所述第一唤醒节点的全局父节点列表，唤醒所述第二被唤醒节点，以使所述第二被唤醒节点从休眠状态切换为活动状态，包括：所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的通信子节点集合中查找到所述第二被唤醒节点的通信地址，则查询所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合，获取与所述第二被唤醒节点的通信地址对应的所述第二被唤醒节点的唤醒地址，并根据所述第二被唤醒节点的唤醒地址，唤醒所述第二被唤醒节点，以使所述第二被唤醒节点的状态从休眠状态切换为活动状态；则所述第一唤醒节点向所述第二被唤醒节点发送所述数据报文，包括：所述第一唤醒节点将所述数据报文通过所述第二被唤醒节点的通信地址发送到所述第二被唤醒节点上。在第一方面可能实现方式，还提供了第一方面的第二种可能的实现方式，所述第一唤醒节点根据所述第二被唤醒节点的通信地址，所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合以及如下任一或者组合：所述第一唤醒节点的通信子节点集合和所述第一唤醒节点的全局父节点列表，唤醒所述第二被唤醒节点，以使所述第二被唤醒节点从休眠状态切换为活动状态，包括：所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的通信子节点集合中没有查找到所述第二被唤醒节点的通信地址，则根据所述第二被唤醒节点的通信地址，查找所述第一唤醒节点的全局父节点列表中是否存在所述第二被唤醒节点的通信父节点集合；所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的全局父节点列表查找到所述第二被唤醒节点的通信父节点集合，则从所述第二被唤醒节点的通信父节点集合中获取第二唤醒节点，并通过所述第一唤醒节点和所述第二唤醒节点间的链路一跳或者多跳将所述数据报文转发给所述第二唤醒节点，以供所述第二唤醒节点唤醒所述第二被唤醒节点；则所述第一唤醒节点向所述第二被唤醒节点发送所述数据报文，包括：所述第一唤醒节点通过所述第二唤醒节点向所述第二被唤醒节点发送所述数据报文。在第一方面的第二种可能实现方式，还提供了第一方面的第三种可能的实现方式，所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的通信子节点集合中没有查找到所述第二被唤醒节点的通信地址，则根据所述第二被唤醒节点的通信地址，查找所述第一唤醒节点的全局父节点列表中是否存在与第二被唤醒节点的通信父节点集合之后，所述方法还包括：所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的全局父节点列表没有查找到所述第二被唤醒节点的通信父节点集合，则查找所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合中是否存在所述第二被唤醒节点的通信地址；所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合中查找到所述第二被唤醒节点的通信地址，则通过唤醒射频信号唤醒所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合中所有被唤醒节点的唤醒地址对应的被唤醒节点，并根据所述所有被唤醒节点的唤醒地址对应的被唤醒节点，通过数据链路，发起到所述第二被唤醒节点的路由发现过程，获取到所述第二被唤醒节点的转发路径；则所述第一唤醒节点向所述第二被唤醒节点发送所述数据报文，包括：所述第一唤醒节点通过所述转发路径，将所述数据报文发送到所述第二被唤醒节点。在第一方面的第三种可能实现方式，还提供了第一方面的第四种可能的实现方式，所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的全局父节点列表没有查找到所述第二被唤醒节点的通信父节点集合，则查找所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合中是否存在所述第二被唤醒节点的通信地址之后，所述方法还包括：所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合中没有查找到所述第二被唤醒节点的通信地址，则查找所述第一唤醒节点的全局父节点列表中是否存在所述第二被唤醒节点的唤醒父节点集合；所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的全局父节点列表中查找到所述第二被唤醒节点的唤醒父节点集合，则从所述第二被唤醒节点的唤醒父节点集合中获取第三唤醒节点，并通过所述第一唤醒节点和所述第三唤醒节点间的唤醒链路一跳或多跳将所述数据报文转发给所述第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据报文的处理方法，其特征在于，包括：第一唤醒节点接收第一被唤醒节点发送的数据报文，所述数据报文中包括第二被唤醒节点的通信地址；所述第一唤醒节点根据所述第二被唤醒节点的通信地址，所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合以及如下任一或者组合：所述第一唤醒节点的通信子节点集合和所述第一唤醒节点的全局父节点列表，唤醒所述第二被唤醒节点，以使所述第二被唤醒节点从休眠状态切换为活动状态；所述第一唤醒节点向所述第二被唤醒节点发送所述数据报文。

【技术特征摘要】
1.一种数据报文的处理方法，其特征在于，包括：第一唤醒节点接收第一被唤醒节点发送的数据报文，所述数据报文中包括第二被唤醒节点的通信地址；所述第一唤醒节点根据所述第二被唤醒节点的通信地址，所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合以及如下任一或者组合：所述第一唤醒节点的通信子节点集合和所述第一唤醒节点的全局父节点列表，唤醒所述第二被唤醒节点，以使所述第二被唤醒节点从休眠状态切换为活动状态；所述第一唤醒节点向所述第二被唤醒节点发送所述数据报文；其中，所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合中的元素为所述第一唤醒节点通过唤醒链路能够一跳唤醒的被唤醒节点的唤醒地址和通信地址；所述第一唤醒节点的通信子节点集合中的元素为所述第一唤醒节点通过数据链路能够一跳通信的被唤醒节点的通信地址；所述第一唤醒节点的全局父节点列表包括至少一个表项，每个表项包括：被唤醒节点的通信地址、被唤醒节点的唤醒父节点集合、被唤醒节点的通信父节点集合；所述被唤醒节点的通信父节点集合中的元素为通过数据链路能够一跳通信所述被唤醒节点的唤醒节点的通信地址；所述被唤醒节点的唤醒父节点集合中的元素为能够唤醒所述被唤醒节点的唤醒节点的通信地址。2.根据权利要求1所述的数据报文的处理方法，其特征在于，所述第一唤醒节点根据所述第二被唤醒节点的通信地址，所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合以及如下任一或者组合：所述第一唤醒节点的通信子节点集合和所述第一唤醒节点的全局父节点列表，唤醒所述第二被唤醒节点，以使所述第二被唤醒节点从休眠状态切换为活动状态，包括：所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的通信子节点集合中查找到所述第二被唤醒节点的通信地址，则查询所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合，获取与所述第二被唤醒节点的通信地址对应的所述第二被唤醒节点的唤醒地址，并根据所述第二被唤醒节点的唤醒地址，唤醒所述第二被唤醒节点，以使所述第二被唤醒节点的状态从休眠状态切换为活动状态；则所述第一唤醒节点向所述第二被唤醒节点发送所述数据报文，包括：所述第一唤醒节点将所述数据报文通过所述第二被唤醒节点的通信地址发送到所述第二被唤醒节点上。3.根据权利要求1所述的数据报文的处理方法，其特征在于，所述第一唤醒节点根据所述第二被唤醒节点的通信地址，所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合以及如下任一或者组合：所述第一唤醒节点的通信子节点集合和所述第一唤醒节点的全局父节点列表，唤醒所述第二被唤醒节点，以使所述第二被唤醒节点从休眠状态切换为活动状态，包括：所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的通信子节点集合中没有查找到所述第二被唤醒节点的通信地址，则根据所述第二被唤醒节点的通信地址，查找所述第一唤醒节点的全局父节点列表中是否存在所述第二被唤醒节点的通信父节点集合；所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的全局父节点列表查找到所述第二被唤醒节点的通信父节点集合，则从所述第二被唤醒节点的通信父节点集合中获取第二唤醒节点，并通过所述第一唤醒节点和所述第二唤醒节点间的链路一跳或者多跳将所述数据报文转发给所述第二唤醒节点，以供所述第二唤醒节点唤醒所述第二被唤醒节点；则所述第一唤醒节点向所述第二被唤醒节点发送所述数据报文，包括：所述第一唤醒节点通过所述第二唤醒节点向所述第二被唤醒节点发送所述数据报文。4.根据权利要求3所述的数据报文的处理方法，其特征在于，所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的通信子节点集合中没有查找到所述第二被唤醒节点的通信地址，则根据所述第二被唤醒节点的通信地址，查找所述第一唤醒节点的全局父节点列表中是否存在与第二被唤醒节点的通信父节点集合之后，所述方法还包括：所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的全局父节点列表没有查找到所述第二被唤醒节点的通信父节点集合，则查找所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合中是否存在所述第二被唤醒节点的通信地址；所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合中查找到所述第二被唤醒节点的通信地址，则通过唤醒射频信号唤醒所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合中所有被唤醒节点的唤醒地址对应的被唤醒节点，并根据所述所有被唤醒节点的唤醒地址对应的被唤醒节点，通过数据链路，发起到所述第二被唤醒节点的路由发现过程，获取到所述第二被唤醒节点的转发路径；则所述第一唤醒节点向所述第二被唤醒节点发送所述数据报文，包括：所述第一唤醒节点通过所述转发路径，将所述数据报文发送到所述第二被唤醒节点。5.根据权利要求4所述的数据报文的处理方法，其特征在于，所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的全局父节点列表没有查找到所述第二被唤醒节点的通信父节点集合，则查找所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合中是否存在所述第二被唤醒节点的通信地址之后，所述方法还包括：所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合中没有查找到所述第二被唤醒节点的通信地址，则查找所述第一唤醒节点的全局父节点列表中是否存在所述第二被唤醒节点的唤醒父节点集合；所述第一唤醒节点若在所述第一唤醒节点的全局父节点列表中查找到所述第二被唤醒节点的唤醒父节点集合，则从所述第二被唤醒节点的唤醒父节点集合中获取第三唤醒节点，并通过所述第一唤醒节点和所述第三唤醒节点间的唤醒节点间链路一跳或多跳将所述数据报文转发给所述第三唤醒节点，以供所述第三唤醒节点通过唤醒射频信号唤醒位于所述第三唤醒节点所在的唤醒区域内所有被唤醒节点，并根据所述第三唤醒节点所在的唤醒区域内所有被唤醒节点，基于数据链路发起到所述第二被唤醒节点的路由发现过程以获取到所述第二被唤醒节点的转发路径；则所述第一唤醒节点向所述第二被唤醒节点发送所述数据报文，包括：所述第一唤醒节点通过所述第三唤醒节点以及所述第三唤醒节点获取到的所述第二被唤醒节点的转发路径将所述数据报文转发到所述第二被唤醒节点。6.根据权利要求1至5任一所述的数据报文的处理方法，其特征在于，还包括：所述第一唤醒节点在网络初始化时，以第一时间为周期，周期性地在一跳范围内广播第一通知报文，所述第一通知包括所述第一唤醒节点的第一通信地址和节点类型；其中，所述第一通信地址为用于唤醒节点与被唤醒节点之间通信的地址；所述第一唤醒节点的节点类型为唤醒节点类型。7.根据权利要求6所述的数据报文的处理方法，其特征在于，还包括：所述第一唤醒节点接收到一跳范围内每个邻居的被唤醒节点发送的第二通知报文，所述第二通知报文包括所述邻居的被唤醒节点的通信地址和节点类型；所述第一唤醒节点根据所述第二通知报文，获取所述第一唤醒节点的通信子节点集合，所述第一唤醒节点的通信子节点集合中的元素为与所述第一唤醒节点通过数据链路一跳通信的被唤醒节点的通信地址。8.根据权利要求7所述的数据报文的处理方法，其特征在于，还包括：所述第一唤醒节点以第二时间为周期，周期性地发送唤醒信号，所述唤醒信号中包括所述第一唤醒节点的第一通信地址；所述第一唤醒节点接收响应报文，所述响应报文为接收到所述唤醒信号的被唤醒节点通过数据链路向所述第一唤醒节点以单播方式发送的报文，所述响应报文包括接收到所述唤醒信号的被唤醒节点的通信地址和唤醒地址；所述第一唤醒节点根据所述响应报文，获取所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合，所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合中的元素为二元组，包括被所述第一唤醒节点通过唤醒链路一跳唤醒的被唤醒节点的通信地址和唤醒地址。9.根据权利要求8所述的数据报文的处理方法，其特征在于，还包括：所述第一唤醒节点以第三时间为周期，通过唤醒节点间链路周期性地向全网广播第三通知报文，所述第三通知报文包括所述第一唤醒节点的第二通信地址、所述第一唤醒节点的通信子节点集合和所述第一唤醒节点的唤醒子节点集合；所述第二通信地址为用于唤醒节点与唤醒节点之间通信的地址。10.根据权利要求9所述的数据报文的处理方法，其特征在于，还包括：所述第一唤醒节点接收第四通知报文，所述第四通知报文为其他唤醒节点通过唤醒节点间的链路周期性的向全网广播的报文；所述第四通知报文包括：所述其他唤醒节点的第二通信地址，所述其他唤醒节点的通信子节点集合和所述其他唤醒节点的唤醒子节点集合；所述第一唤醒节点根据所述第四通知报文，获取所述第一唤醒节点的全局父节点列表，所述全局父节点列表包括：多个表项，每个所述表项中包括所述被唤醒节点的通信地址、所述被唤醒节点的唤醒父节点列表和所述被唤醒节点的通信父节点列表。11.根据权利要求1至5、7至10任一所述的数据报文的处理方法，其特征在于，所述被唤醒节点处于第一层网络；所述唤醒节点处于第二层网络；且所述被唤醒节点的功耗小于所述唤醒节点的功耗。12.根据权利要求6所述的数据报文的处理方法，其特征在于，所述被唤醒节点处于第一层网络；所述唤醒节点处于第二层网络；且所述被唤醒节点的功耗小于所述唤醒节点的功耗。13.根据权利要求11所述的数据报文的处理方法，其特征在于，所述被唤醒节点满足如下条件：所述被唤醒节点的通信区域内存在至少一个唤醒节点；所述被唤醒节点处于至少一个唤醒节点的唤醒区域内；所述唤醒节点满足如下条件：所述唤醒节点的唤醒区域大于或等于所述唤醒节点的通信区域；所述唤醒节点与其他唤醒节点之间可以通过一跳或多跳进行通信。14.根据权利要求12所述的数据报文的处理方法，其特征在于，所述被唤醒节点满足如下条件：所述被唤醒节点的通信区域内存在至少一个唤醒节点；所述被唤醒节点处于至少一个唤醒节点的唤醒区域内；所述唤醒节点满足如下条件：所述唤醒节点的唤醒区域大于或等于所述唤醒节点的通信区域；所述唤醒节点与其他唤醒节点之间可以通过一跳或多跳进行通信。15.一种数据报文的处理方法，其特征在于，包括：第一被唤醒节点在所述第一被唤醒节点的通信父节点集合中随机选择一个唤醒节点的通信地址；所述第一被唤醒节点根据所述唤醒节点的通信地址，将数据报文转发给所述唤醒节点，所述数据报文包括第二被唤醒节点的通信地址，以供所述唤醒节点根据所述第二被唤醒节点的通信地址，转发所述数据报文到所述第二被唤醒节点；其中，所述被唤醒节点的通信父节点集合中的元素为通过数据链路能够一跳通信所述被唤醒节点的唤醒节点的通信地址。16.根据所述权利要求15所述的数据报文的处理方法，其特征在于，还包括：当所述第一被唤醒节点具有唤醒接收功能时，所述第一被唤醒节点在接收到唤醒射频信号，且所述唤醒射频信号中的唤醒地址列表中查找到所述第一被唤醒节点的唤醒地址时，从休眠状态切换为活动状态；或者，当所述第一被唤醒节点具有唤醒感知功能时，所述第一被唤醒节点在感知到所述唤醒射频信号时，从休眠状态切换为活动状态。17.根据权利要求15或16所述的数据报文的处理方法，其特征在于，还包括：所述第一被唤醒节点在网络初始化时接收一跳范围内每个唤醒节点发送的第一通知报文，所述第一通知报文包括所述唤醒节点的第一通信地址和节点类型；所述第一被唤醒节点根据所述第一通知报文，获取所述第一被唤醒节点的通信父节点集合；所述第一被唤醒节点的通信父节点集合中的元素为唤醒节点的第一通信地址；所述第一通信地址为用于唤醒节点与被唤醒节点之间的通信的地址。18.根据权利要求17所述的数据报文的处理方法，其特征在于，还包括：所述第一被唤醒节点发送第二通知报文，所述第二通知报文包括所述第一被唤醒节点的通信地址和节点类型。19.根据权利要求18所述的数据报文的处理方法，其特征在于，还包括：所述第一被唤醒节点接收每个唤醒节点发送的唤醒信号，所述唤醒信号中包括所述唤醒节点的第一通信地址；所述第一被唤醒节点根据所述唤醒信号，获取所述第一被唤醒节点的唤醒父节点集合；所述第一被唤醒节点的唤醒父节点集合中的元素为唤醒节点的第一通信地址；其中，被唤醒节点的唤醒父节点集合中的元素为能够唤醒所述被唤醒节点的唤醒节点的通信地址。20.根据权利要求15至16、18至19任一所述的数据报文的处理方法，其特征在于，所述被唤醒节点处于第一层网络；所述唤醒节点处于第二层网络；且所述被唤醒节点的功耗小于所述唤醒节点的功耗。21.根据权利要求17所述的数据报文的处理方法，其特征在于，所述被唤醒节点处于第一层网络；所述唤醒节点处于第二层网络；且所述被唤醒节点的功耗小于所述唤醒节点的功耗。22.根据权利要求20所述的数据报文的处理方法，其特征在于，所述被唤醒节点满足如下条件：所述被唤醒节点的通信区域内存在至少一个唤醒节点；所述被唤醒节点处于至少一个唤醒节点的唤醒区域内；所述唤醒节点满足如下条件：所述唤醒节点的唤醒区域大于或等于所述唤醒节点的通信区域；所述唤醒节点与其他唤醒节点之间可以通过一跳或多跳进行通信。23.根据权利要求21所述的数据报文的处理方法，其特征在于，所述被唤醒节点满足如下条件：所述被唤醒节点的通信区域内存在至少一个唤醒节点；所述被唤醒节点处于至少一个唤醒节点的唤醒区域内；所述唤醒节点满足如下条件：所述唤醒节点的唤醒区域大于或等于所述唤醒节点的通信区域；所述唤醒节点与其他唤醒节点之间可以通过一跳或多跳进行通...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢志浩，徐平平，姚铮，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44