用于網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)的委托信道切換的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多信道網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)域，其可以用于例如照明控制、家庭自動(dòng)化、患者監(jiān)控、智能建筑物控制或傳感器聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，并且其包括用作通信的中繼節(jié)點(diǎn)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]使用某種形式的無(wú)線(xiàn)通信進(jìn)行通信的設(shè)備數(shù)目在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中快速增加，諸如在照明控制、建筑物或城市管理、高速因特網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)、安全和監(jiān)視、家庭自動(dòng)化和工業(yè)監(jiān)控和控制系統(tǒng)中。作為無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛采用的結(jié)果，不同系統(tǒng)之間的干擾日益變?yōu)橛绊戇@樣的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的操作性能的因素。由于許多系統(tǒng)將使用非授權(quán)的工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)(ISM)頻帶，比如次1-GHz頻帶和2.4GHz ISM頻帶，這尤其如此。例如，在后一種頻帶中，存在用于不同應(yīng)用情景的多個(gè)系統(tǒng)，例如WiF1、藍(lán)牙和Zigbee。
[0003]用于醫(yī)學(xué)或照明監(jiān)控和控制應(yīng)用的系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是魯棒的，并且因此包括干擾敏捷性機(jī)制，其可以處置某些水平的干擾。然而，使用無(wú)線(xiàn)電通信的系統(tǒng)的性能在無(wú)線(xiàn)電干擾存在的情況下可能降級(jí)或受阻礙。干擾可能由任何電氣設(shè)備引起，該電氣設(shè)備發(fā)射具有充足功率的無(wú)線(xiàn)電波并且使用近似等于受影響的系統(tǒng)所使用的操作頻率的頻率。
[0004]隨著越來(lái)越多數(shù)目的設(shè)備共享相同頻帶，應(yīng)對(duì)無(wú)線(xiàn)電干擾的問(wèn)題變得比以前任何時(shí)候要更加重要。無(wú)線(xiàn)電干擾具有使正在無(wú)線(xiàn)通信的任何系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能?chē)?yán)重降級(jí)的潛力。這使得發(fā)展可以幫助緩解干擾問(wèn)題的技術(shù)至關(guān)重要。
[0005]在多信道系統(tǒng)(例如Zigbee和其它基于802.15.4的系統(tǒng)，其具有2.4GHz ISM頻帶中的16個(gè)信道以及次GHz頻帶中的4-10個(gè)頻帶)中，解決干擾問(wèn)題的可能解決方案是將系統(tǒng)的工作頻率移動(dòng)到干凈的信道。這在單跳網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，例如無(wú)線(xiàn)鼠標(biāo)中，是相對(duì)簡(jiǎn)單的。對(duì)等設(shè)備之間的簡(jiǎn)單同步足以確保成功的信道切換。
[0006]在多跳網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點(diǎn)用作端到端路由功能的潛在中繼(中間)節(jié)點(diǎn)。作為任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的路由中的冗余以及自組織本性的結(jié)果，網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)于周?chē)h(huán)境中的變化是魯棒的。然而，它們也增加將聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)切換到不同載波頻率的復(fù)雜性。
[0007]最容易的方法是引入指定新信道的新系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)管理消息。然而，一些節(jié)點(diǎn)可能由于消息丟失(例如由于干擾)、節(jié)點(diǎn)的臨時(shí)不可用性(例如因?yàn)樗鼈兾幢磺袚Q到接通電源)、消息延遲等緣故沒(méi)有接收到該消息(或沒(méi)有及時(shí)接收到該消息)。這在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中是重要問(wèn)題，因?yàn)闆](méi)有接收到“信道切換”消息的節(jié)點(diǎn)將不會(huì)在指定時(shí)間改變到所指示的信道，從而在受影響的(多個(gè))節(jié)點(diǎn)處于關(guān)鍵路由路徑上時(shí)可能導(dǎo)致斷開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)。
[0008]系統(tǒng)如何高效且有效地處置沒(méi)有切換到新信道的節(jié)點(diǎn)(隨后被稱(chēng)為“孤體節(jié)點(diǎn)”)？系統(tǒng)如何使所有節(jié)點(diǎn)(尤其是充當(dāng)消息的路由器的節(jié)點(diǎn))同步以便一起移動(dòng)到新信道？系統(tǒng)可以如何保證整個(gè)系統(tǒng)移動(dòng)到新信道？清楚的是，在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中要解決許多問(wèn)題，其涉及信道切換。否則，系統(tǒng)不能適當(dāng)?shù)毓ぷ鞑⑶覍⒉粫?huì)提供足夠質(zhì)量的服務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種多信道網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)，其能夠平穩(wěn)且可靠地將整個(gè)網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)切換到新信道并且降低干擾的影響。
[0010]該目的通過(guò)如權(quán)利要求1中所要求保護(hù)的控制器設(shè)備、通過(guò)如權(quán)利要求10和11中所要求保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通過(guò)如權(quán)利要求13和14中所要求保護(hù)的方法以及通過(guò)如權(quán)利要求15中所要求保護(hù)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0011]如以上獨(dú)立的設(shè)備和方法權(quán)利要求中所限定的所有解決方案涉及在網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)中交互以實(shí)現(xiàn)上述目的的相互關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品。
[0012]相應(yīng)地，主信道切換命令被傳送到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并且基于所接收的針對(duì)主信道切換命令的響應(yīng)而選擇一個(gè)或多個(gè)委托節(jié)點(diǎn)，例如(多個(gè))孤體節(jié)點(diǎn)的(多個(gè))相鄰節(jié)點(diǎn)。然后，一個(gè)或多個(gè)本地信道切換命令(在本地)從所述一個(gè)或多個(gè)委托節(jié)點(diǎn)傳送到一個(gè)或多個(gè)孤體節(jié)點(diǎn)，從該孤體節(jié)點(diǎn)尚未接收到針對(duì)第一信道切換響應(yīng)的響應(yīng)。因而，在其中某些節(jié)點(diǎn)不能夠切換信道的第一次嘗試的不成功信道切換的情況下，某些節(jié)點(diǎn)被選擇并指派為委托節(jié)點(diǎn)。這些委托節(jié)點(diǎn)然后被賦予確保尚未切換信道的孤體節(jié)點(diǎn)得以恢復(fù)的責(zé)任。此外，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以檢查它們是否已經(jīng)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)接收到任何命令(例如信道切換命令或任何其它命令)，并且如果它們尚未在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)接收到任何命令，則可以?huà)呙杩捎妙l帶以找到所述網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)的操作信道。所有這些措施確保允許大規(guī)模網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平穩(wěn)地改變到新信道。此外，所提出的委托節(jié)點(diǎn)策略降低了未使用的節(jié)點(diǎn)的通信業(yè)務(wù)量和處理功率。而且，它使風(fēng)險(xiǎn)最小化，因?yàn)閷?duì)于該過(guò)程而言，最小數(shù)目的節(jié)點(diǎn)需要切換回到先前的信道。
[0013]根據(jù)第一方面，指定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)仍應(yīng)當(dāng)停留在其當(dāng)前信道中的時(shí)間量的時(shí)序參數(shù)可以被添加到主信道切換命令。由此，實(shí)際信道切換可能被延遲一定的時(shí)間段以防止遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)由于用作從控制器設(shè)備到這些遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)的路由上的中繼的節(jié)點(diǎn)的過(guò)早信道切換的緣故而斷開(kāi)。在第一方面的具體示例中，時(shí)序參數(shù)可以基于網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)的所觀察到的大小和鏈路質(zhì)量中的一個(gè)或二者來(lái)選擇。
[0014]根據(jù)可以與第一方面組合的第二方面，可以在控制器設(shè)備處保持孤體節(jié)點(diǎn)的列表，并且孤體節(jié)點(diǎn)的列表可以基于針對(duì)本地信道切換命令的響應(yīng)而更新。因而，向控制器設(shè)備連續(xù)地通知關(guān)于孤體節(jié)點(diǎn)的數(shù)目和位置的信息，并且可以相應(yīng)地調(diào)適受孤體節(jié)點(diǎn)的數(shù)目和位置影響的路由決策或其它決策。
[0015]根據(jù)可以與第一和第二方面中的一個(gè)或兩個(gè)組合的第三方面，所選委托節(jié)點(diǎn)可以基于先前的鏈路質(zhì)量或者與孤體節(jié)點(diǎn)的地理接近度而按優(yōu)先級(jí)排序。由此，可以增加委托切換過(guò)程成功的可能性。根據(jù)第三方面的具體示例，所選委托節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)排序可以基于在委托節(jié)點(diǎn)和/或孤體節(jié)點(diǎn)的調(diào)試階段期間獲得的位置信息和/或基于在網(wǎng)絡(luò)操作時(shí)從委托節(jié)點(diǎn)和/或孤體節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)。因而，優(yōu)先級(jí)排序可以基于集中式或分散式方法。
[0016]根據(jù)可以與第一到第三方面中的至少一個(gè)組合的第四方面，孤體節(jié)點(diǎn)可以基于控制器設(shè)備與孤體節(jié)點(diǎn)之間的路由路徑而按優(yōu)先級(jí)排序。由此，可以以較高優(yōu)先級(jí)尋址位于關(guān)鍵路由路徑上的孤體節(jié)點(diǎn)以確保正確的網(wǎng)絡(luò)操作。
[0017]根據(jù)可以與第一到第四方面中的至少一個(gè)組合的第五方面，可以創(chuàng)建已經(jīng)從其接收到針對(duì)第一或本地信道切換命令的響應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與尚未從其接收到針對(duì)第一和本地信道切換命令的響應(yīng)的孤體節(jié)點(diǎn)之間的距離的距離排名表格，并且可以基于距離排名表格中的排名成功地選擇孤體節(jié)點(diǎn)和委托節(jié)點(diǎn)，直到控制器設(shè)備已經(jīng)嘗試恢復(fù)網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)的所有孤體節(jié)點(diǎn)為止。該措施確保在按優(yōu)先級(jí)排序接近的節(jié)點(diǎn)對(duì)時(shí)對(duì)所有孤體節(jié)點(diǎn)進(jìn)行尋址以增加節(jié)點(diǎn)恢復(fù)成功的可能性。
[0018]根據(jù)可以與第一到第五方面中的至少一個(gè)組合的第六方面，委托節(jié)點(diǎn)可以在其已經(jīng)傳送第一本地信道切換命令之后切換到先前的信道或默認(rèn)信道，并且然后可以在先前的信道或默認(rèn)信道上分別傳送第二本地信道切換命令。由此，可以確保的是，信道切換命令可以到達(dá)尚未切換到當(dāng)前信道或新添加到網(wǎng)絡(luò)的這樣的孤體節(jié)點(diǎn)。
[0019]要指出的是，控制設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備各自可以基于具有分立硬件組件、集成芯片或芯片模塊的布置的分立硬件電路系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)，或者基于由存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中、寫(xiě)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上或從諸如因特網(wǎng)之類(lèi)的網(wǎng)絡(luò)下載的軟件例程或程序控制的信號(hào)處理設(shè)備或芯片而實(shí)現(xiàn)。
[0020]應(yīng)當(dāng)理解的是，權(quán)利要求1的控制器設(shè)備、權(quán)利要求10和11的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、權(quán)利要求13和14的方法以及權(quán)利要求15的計(jì)算機(jī)程序具有相似和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例，特別是如從屬權(quán)利要求中所限定的優(yōu)選實(shí)施例。
[0021]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例也可以是從屬權(quán)利要求或以上實(shí)施例與相應(yīng)獨(dú)立權(quán)利要求的任何組合。
[0022]本發(fā)明的這些和其它方面將從以下描述的實(shí)施例顯而易見(jiàn)并且將參照這些實(shí)施例進(jìn)行闡述。
【附圖說(shuō)明】
[0023]在以下附圖中:
圖1示出無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀照明控制網(wǎng)絡(luò)的示意架構(gòu)，
圖2示出同步信道切換過(guò)程的示意處理和信令圖，
圖3示出根據(jù)第一實(shí)施例的委托信道切換過(guò)程的示意處理和信令圖，
圖4示出具有多個(gè)注冊(cè)孤體節(jié)點(diǎn)的示意網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，
圖5示出孤體和工作節(jié)點(diǎn)的示例性距離矩陣，<