使用超低功率节点的无线接口的无线信道分配的制作方法_2

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点中的每一个的中断概率。这能够有助于使能对于甚至对于相 同无线信道具有不同中断概率的多个ULP无线节点优化分配。参见例如图11。
[0025] 另一这样的额外特征是,进行分配的步骤还取决于ULP无线节点的位置和进行接 收性能检测的骨干节点的位置。这能够通过实现更佳的检测相关判定检测到的干扰是否是 例如位置特定的或者在不同位置处的检测之间插值来进一步改善分配。参见例如图12。
[0026] 另一方案提供了用于分配无线接口的收听无线信道的装置,所述无线接口用于超 低功率无线节点与骨干节点网络之间通信,当超低功率无线节点被布置成在至少两个无线 信道上送出具有相同数据包的传送时使用,用于在骨干节点处接收。装置具有用于接收无 线接口的接收性能指示的输入。还存在处理器,其被配置为根据接收性能的检测来动态分 配在骨干节点处收听哪些无线信道,其中分配包括对于不同的骨干节点实现协调分配,以 及将分配输出到骨干节点。这对应于上述分配方法。参见例如图3和图7。
[0027] 另外的特征是处理器还被配置为根据指示来确定对于收听信道分配的不同模式 确定用于每个骨干节点的每个无线信道的中断概率,以及基于所确定的中断概率来实施分 配。参见例如图7至图12。
[0028] 另一方案提供了一种具有上面阐述的装置并且具有与装置耦合的骨干节点的网 络,骨干节点被配置为检测接收性能并且将接收性能指示送出给装置。参见例如图3。
[0029]另一方案提供了用于分配无线接口的收听无线信道的计算机程序,无线接口用于 超低功率无线节点与骨干节点之间通信,当超低功率无线节点在至少两个无线信道上送出 具有相同数据包的传送时使用,用于在骨干节点处接收,程序具有用于使处理器实施上面 阐述的方法的指令。参见例如图7。
[0030]任意额外特征能够组合在一起且与任意方案组合。其它优点对于本领域技术人员 而言将是明显的,尤其相对于其它现有技术。可以在不偏离本发明的权利要求的情况下做 出若干变型例和修改例。因此,应当清楚地理解,本发明的形式仅为示例性的,不意在限制 本发明的范围。
【附图说明】
[0031] 现在将参考附图通过实施例的方式描述如何将本发明投入实际使用,其中:
[0032] 图1和图2示出了根据常规现有技术的网络的示意图,
[0033] 图3示出了根据实施方案的网络的示意图,
[0034] 图4示出了根据实施方案的操作方法的步骤,
[0035] 图5示出了根据实施方案的步骤序列的时序图,
[0036] 图6示出了根据实施方案的步骤序列的时序图,
[0037]图7示出了根据实施方案的分配处理器的示意图,
[0038] 图8示出了根据实施方案的操作方法的步骤,示出了各种检测接收性能的方式,
[0039] 图9示出了根据实施方案的使用中断概率矩阵分配收听信道的方法的步骤,
[0040] 图10示出了另一实施方案,分配偏向更近期接收性能,
[0041]图11示出了另一实施方案,示出了接收性能检测和对于多个ULP节点协调的分配, 以及
[0042]图12示出了另一实施方案,示出了根据基于检测位置的相关的分配。
[0043]发明详述
[0044]将结合特定的实施方案以及参考一些图来描述本发明,但是本发明不限于这些, 而仅由权利要求来限定。所描述的附图仅为示意性的,不是限制性的。在本说明书和权利要 求书中使用术语"包括"的地方,不排除其它元件或步骤。在当提到单数名词如"一(a)"或 "一个(an)"、"该"时使用不定冠词或定冠词的地方,这包括了该名词的复数形式,除非做出 具体陈述。
[0045]所述的节点或处理器的元件或部分可以包括用于执行任何类型的信息处理的在 介质中编码的逻辑。逻辑可以包括在磁盘或其它计算机可读介质中编码的软件和/或在专 用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或其它处理器或硬件中编码的指令。
[0046]对程序或软件的提及可以涵盖能够直接或间接地由处理器执行的任何语言的任 何类型的程序。
[0047] 对于逻辑、硬件、处理器或电路系统的提及可以涵盖集成到任何程度的任何类型 的逻辑或模拟电路系统,而不限于通用处理器、数字信号处理器、ASIC、FPGA、晶体管逻辑门 离散组件,等等。
[0048]对于超低功率节点的提及意在涵盖这样的无线节点:这些无线节点具有设计成与 无线节点要通信的骨干节点所使用的功率相比它们的无线部分具有较低功耗的协议。在特 定的实施例中,较低功耗可以低于常规的ZigBee节点。在更特定的实施例中,节点被设计成 自供电,而无需维护它们的设计寿命。特别地,节点可以具有能量采收动力源和/或电池电 源,其设计成使得它们永不需要更换单池。在特定的实施例中,功耗可以低于每个数据包传 送10毫焦耳,或者低于每个数据包传送1毫焦耳。
[0049] 对于骨干节点的提及意在涵盖任何类型的网络的节点,不限于所描述的实施例的 ZigBee 节点。
[0050] 缩写:
[0051 ] BER 比特误码率
[0052] BBN 骨干节点
[0053] GPD Green Power Device
[0054] GPP Green Power Proxy节点
[0055] GPS Green Power Sink节点
[0056] LQI 链接品质指示信号
[0057] PER 数据包误码率
[0058] RSSI 接收信号强度指示信号
[0059] SIR 信号-干扰比
[0060] SNR 信噪比
[0061 ] TX 传送器
[0062] ULP 超低功率
[0063] ULPN 超低功率节点
[0064] 参考文献:
[0065] [l]ZigBee Specification,ZigBee Alliance,Revision 20,September 19,2012
[0066] [2]ZigBee Green Power Specification,ZigBee Alliance,Revision 23, Version 1.0,August 22,2012
[0067] [3]Multi-Channel Wireless Sensor Network:Protocols,Design and Evaluation,Ozlem Durmaz Incel,University of Twente,The Netherlands
[0068] IEEE 802.15.4是如ZigBee RF4CE,ZigBee PRO和ZigBee IP的网络栈以及其它标 准和专用栈的基础。
[0069] 图1、2,介绍用于ULP节点的常规无线接口的一些问题
[0070] 图1示出了根据常规惯例的典型方案。提供了可靠的骨干网络,诸如使用应答传送 和大量重试的ZigBee PRO网络,两者在逐跳级和端对端级。这具有大量的Green Power代理 节点六,8,(:,0,15,20,25和35以及6代611?(^61宿骨干节点30。6代611?(^61设备6?0(或1]1^) 节点10试图经由非可靠超低功率无线节点与宿节点30通信,无确认且无自适应传送信道选 择。
[0071] Gro在同一无线信道上广播数据包多次。在Gro的无线电射程内存在三个GPP(A,B, C)。两个GPP(A,B)拾取数据包至少一次。第三GPP(C)未接收到任何广播数据包(因为其位于 衰减凹地)。前两个GPP将数据包在由ZigBee PRO网络形成的可靠骨干网络上输送到期望目 的地(宿节点)。在该情况下,第二数据包传送是冗余的,因为即使当仅A或B中的一者接收到 数据包且将其输送到C时,该系统也将正确地运行。
[0072] 如[1]所描述的,当ZigBee PRO协调器启动新网络时,其将扫描所有的信道来找出 何种信道已经由相邻的其它(ZigBee PRO)网络使用且它将避免将其自身的网络设置在这 些信道中的一个信道上。如[3]所描述的,当由单个信道提供的带宽不够时,网络能够使用 多个信道来提高可用带宽和关联的吞吐量。GreenPower Device已经在单个信道上送出它 们的数据包。
[0073] 图2示出了同一网络的类似的示意图,但是是在用于非可靠超低功率无线节点的 接收条件恶化的情形下。如图2所示,单一无线信道受损,并且任何一个骨干节点都不能接 收到数据包,通信故障。因此,如果该信由于干扰而受损,则通信的可靠性会受阻。由于传送 被广播且因此不被应答,所以GreenPower Device不通知该干扰,并且不能采取应对措施, 例如重新传送,延时或者改变传送信道。
[0074] 介绍实施方案的一些特征:
[0075] 不是在单个信道上传送相同的数据包多次,在下面描述的实施方案中, GreenPower Device(ULP节点)在多个不同的信道上传送相同的数据包。这能够将网络中的 冗余
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