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_3

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度扩展到信道域。该冗余性能够通过使得GreenPower代理(接收骨干节点)的收听信道 以均匀的方式在空间上分布而得以利用,从而在由于干扰而导致信道受损的情况下优化接 收GreenPower设备(ULP节点)的几率。
[0076] 通过根据接收性能而不是根据静态的预定模式来动态分配骨干节点的收听信道, 能够使无线接口对实际状况更具弹性。
[0077] 在下面的说明中,不在骨干网络上的超低功率节点被称为ULP节点并且可由大写 字面例如节点A、节点B来指代。
[0078]骨干网络上的节点称为骨干节点,并且可由数字例如骨干节点1、骨干节点2来指 代。
[0079] 数据包由希腊字母指代,取自于它们借以被传送的ULP节点,并且具有指示数据包 传送次序的下标:
[0080] 〇cti是由ULP节点A传送的第i个数据包 [00811 ?&是由ULP节点B传送的第k个数据包 [0082]图3,根据实施方案的网络视图
[0083]图3示出了根据实施方案的网络的示意图。在该情况下,骨干网络显示具有在ULP 节点50的范围内的三个接收节点65、70和75。骨干节点80是用于来自ULP节点的通信的宿。 ULP节点至少具有能够在至少两个无线信道上传送的无线传送器。一组骨干节点在无线或 有线骨干网络上彼此连接,并且这些骨干节点中的至少一些骨干节点配备有能够在ULP节 点用于传送的相同无线信道上接收数据包的至少无线接收器。提供了收听信道分配处理器 90,用于将收听信道分配给不同的骨干节点,这些不同的骨干节点能够经由超低功率无线 网络从ULP节点接收。
[0084] ULP节点在至少两个无线信道上广播其数据包ai,因此由ULP节点A广播的数据包 由骨干节点的子集接收。对于每个骨干节点以及对于每个ULP节点A能够在其上传送的无线 信道,分配处理器通过估计超低功率无线接口的接收性能来动态地(规律地或者通过骨干 网络接收由ULP节点传送的数据包来触发)确定信道分配。这可以基于例如未来数据包的数 据包误码率a 1+n,其中n>0,基于例如数据包是否被相应的骨干节点接收或者未被相应的骨 干接收接收的信息,以及与最终接收相关联的信道、信号强度和链接品质。
[0085]在网络规模级上组合估计的数据包误码率,分配处理器能够动态地分配骨干节点 的收听信道,从而在ULP节点A正在广播的一个或多个无线信道上干扰的情况下最大化未来 数据包a1+n由至少一个骨干接收到的概率。分配处理器能够位于任何地方且能够集中或分 布。一个选项是使其共位于宿节点或者与宿节点集成,或者当其用作宿节点时作为任意节 点的功能并入。这是方便的,因为宿节点接收来自接收骨干节点的数据包并且因此能够容 易地从这些接收骨干节点接收接收性能的检测。
[0086] 显然,该分配特征与仅在一个预定信道上传送的常规的ZigBee Green Power节点 形成对比,因此收听信道为预先确定的,并且不存在收听信道的改动,因此不需要动态可改 动的收听模式。这也与蜂窝网络形成对比,蜂窝网络能够在多个基站接收,但是不分配收听 信道,因为基站收听所有信道并且反馈信息到移动设备以便其选择无线信道来传送,因此 同样不存在为不同骨干节点协调的动态可改动模式的收听信道。
[0087]在一些实施例中,ULP节点不具备无线接收器能力,在其它实施例中,具备有限的 极低功率的接收器,其仅少量地使用,诸如用于试运行,而在典型的通信操作中不用。
[0088] 图4,5,6,根据实施方案的流程图和时序图
[0089] 图4示出了根据实施方案在操作超低功率无线节点时实施的步骤。在步骤100中, ULP节点在至少两个无线信道上广播其数据包。在步骤110中,骨干节点接收ULP节点所广播 的数据包^。在步骤120中,对于每个骨干节点以及对于ULP节点使用的无线信道,检测超低 功率无线接口的接收性能。根据接收性能的检测,在步骤130中分配在每个骨干节点处收听 哪些无线信道,并且对于不同的骨干节点协调收听信道分配。
[0090] 图5示出了对应步骤的时序图,时间沿图向下流动。左手栏显示出ULP节点处的动 作。下一栏显示出接收骨干节点处的动作。下一栏显示出充当宿的骨干节点处的动作,右手 栏显示出收听信道分配处理器的动作。如图4所示,ULP节点使用一组两个以上无线信道广 播相同的数据包。充当接收器的骨干节点接收数据包并且将其朝向宿节点传递。骨干宿节 点接收数据包并且具有应用级软件和硬件来使用该数据包。骨干节点还可以检测接收性能 并且将其传递到收听信道分配处理器。该分配处理器根据检测到的接收性能来分配待由骨 干节点收听的信道并且对于不同的骨干节点协调分配。在一些实施方案中,分配可以使用 来自相同ULP节点传送的多个数据包的信息。ULP节点A广播的一系列数据包a i,a i+1,…,a i+k 由骨干节点子集接收。对于每个骨干节点以及对于ULP节点A能够在其上传送的每个无线信 道,基于一系列数据包^1+1,…,a 1+k中的每个数据包是否由相应的骨干节点接收到以及 与最终接收相关联的信道、信号强度和链接品质来分配处理器动态地(规律地或者由骨干 网络接收ULP节点传送的数据包所触发)估计未来数据包a 1+n的数据包误码率,其中n>k。
[0091] 在网络规模级别上组合估计的数据包误码率,分配处理器能够动态地分配骨干节 点的收听信道,从而在无线信道ULP节点A中的一个或多个上的干扰正在广播的同时最大化 未来数据包a i+n由至少一个骨干接收接收到的概率。
[0092] 图6示出了类似于图5的时序图,在该情况下,ULP节点基于任何干扰水平的反馈而 广播,不进行动态信道选择。接收性能检测可以包括检测与数据包相关联的RSSI以及与相 同或其他无线信道上的其他数据包相关联的RSSI,测得的干扰的RSSI水平以及测得的干扰 的载波感测评估。分配处理器还能够确定并使用多个信道上的干扰的相关以及在多个骨干 节点上的干扰的相关。在一些情况下,在不同位置检测到的干扰的精确的时序信息能够进 行比较以使能多个骨干节点上的干扰检测在时间上的相关。当进行不同骨干节点的信道协 调分配时,这能够用作另一因素。
[0093] 图7,收听信道分配处理器
[0094]图7示出了收听信道分配处理器90的示例的示意图。该收听信道分配处理器具有 程序94,用于根据从骨干节点或其他地方接收到的检测到的接收性能信息进行分配,以及 用于协调不同骨干节点的分配。该程序将输出传递给程序96,用于将分配送出给相应的骨 干节点。该程序能够由任何类型的通用处理器或遵从确立实践的更具体的电路系统来执 行,并且能够根据需要划分成模块。 _5] 图8,示出各种接收性能测量的方法
[0096]图8示出了类似于图4的根据实施方案的操作的方法的步骤并且示出了各种检测 接收性能的方式。如图4中,在步骤100中,ULP节点在至少两个无线信道上广播其数据包。在 步骤110中,骨干节点接收由ULP节点广播的数据包 ai。在步骤120中,对于每个骨干节点以 及对于ULP节点所使用的无线信道,检测超低功率无线接口的接收性能。在步骤130中根据 接收性能的检测来分配在每个骨干节点收听哪些无线信道,并且对于不同的骨干节点,协 调收听信道分配。步骤120具有两个并行的子步骤,如图所示,可以使用其中任意一个或全 部。在步骤300中,在接收数据包的每个骨干节点处检测与数据包相关联的RSSI,并且与数 据包相关联的RSSI被传递到骨干宿节点。在步骤310中,检测无线干扰的指示,诸如例如在 骨干节点处在相同或另一无线信道上测得的干扰的RSSI,在骨干节点处在相同或另一无线 信道上测得的干扰的载波感测评估,并且在ULP节点处检测到的干扰。这还可以包括在多个 信道上的干扰的相关,以及使得能够后来对对多个骨干节点上的干扰的相关进行评估的干 扰的精确的时序信息。
[0097] 接收百分比
[0098] 在无线电设备中,接收信号强度指示(RSSI)电路提供对接收到的无线电信号中存 在的功率的测量。RSSI是在无线环境,在用于功率级的任意单元以及在一定范围(RSSI值范 围)内的相对接收信号强度。RSSI可以在数据包接收期间(前同步信号)和/或无数据包接收 的情况来测量。测量正常地涉及包括各种滤波级的接收无线电信号,因而涉及一些信道内 功率级。
[0099] 无线网络中的载波感测方法可以基于接收器处理以校验数据包(的前同步信号) 是否存在和/或另一信号是否存在,以及任选地校验接收信号强度是否在一定阈值水平之 上。
[0100] 链接品质涉及相对信号强度、信噪比、信号-干扰比、信号扭曲、(是包含多路径效 应在内的信道响应降级的结果)和/或这些的组合。
[0101] 图9,使用中断概率矩阵的分配方法
[0102] 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。步骤 200示出了接收性能指示采集,诸如来自不同BBN的RSSI。在步骤210中,这用于对于不同的 BBN以及对于不同的信道更新接收性能信息数据库。然后,在步骤220中,用于不同BBN以及 不同无线信道的各种可能的分配模式的中断概率矩阵能够取自
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