用于移动网络设备的有效集线器交换的制作方法

本发明总体上涉及物联网领域，更具体涉及移动网络设备的本地网络控制。

背景

家庭和办公室自动化是一个日益增长的市场，专注于精简和简化家庭和工作中的用户体验。在家庭和办公室自动化系统中可以包含的产品和服务基于用户需求而广泛地变化。可定制的灯、自适应百叶窗和温度计、远程控制的入口点、智能门锁、智能冰箱、以及智能洗衣机只是几款可用的产品，并且其设计目的是改善用户在家庭和工作时的生活。然而，这些产品和服务受到它们作为其中一部分的有线和无线通信网络的限制。当联网的设备移动到其对应的控制集线器的范围之外时，在许多情况下，该设备变得不可操作。具有一个设备通信集线器的网络受到有限范围和网络上有限数量的可控设备的困扰。多集线器网络是困难的，因为无论是最初还是移动设备从一个集线器的控制范围移动到另一个集线器的控制范围，设备必须手动配对到每个网络集线器。

发明概述

公开了一种冗余星形网络，其克服或改进了上面讨论的限制。通常，系统包括两个或更多个网络集线器。每个网络集线器包括短程和远程无线收发器以及硬件处理器和存储器，以用于周期性地测试外围设备(pd)并更新控制这些设备的网络集线器。在pd不响应测试信号的情况下，控制集线器向另一个控制集线器发送信号以接管对pd的控制。控制集线器冗余允许与冗余星形网络联网的pd的确保的和持久的功能。在pd不响应来自其相对应的控制集线器的控制信号的情况下，对pd的控制被重新路由到另一个控制集线器，确保用户能够经由网络继续控制外围设备。在一些实施例中，系统还包括与控制集线器中的一个或更多个控制集线器联网的云服务器。云服务器存储关于网络的系统操作信息，用户能够经由智能手机、平板电脑、或计算机访问系统操作信息。当针对一个或更多个外围设备的控制切换了集线器时，经由服务器通知用户。

在一个实施例中，系统包括pd、第一控制集线器、以及第二控制集线器。pd包括无线远程收发器和微控制器，并由第一控制集线器无线控制。第一控制集线器和第二网络集线器各自具有无线远程收发器、硬件处理器、和存储系统操作信息的硬件存储器。系统操作信息包括用于通过在第一控制集线器的硬件处理器处执行控制指令并经由第一控制集线器的无线远程收发器发送被指定针对pd的所执行的控制指令来控制pd的指令。另外，系统操作信息包括用于监听来自于pd的响应于控制指令的响应的指令。监听指令包括在控制指令被发送之后预期的响应时间范围。系统操作信息还包括用于请求第二控制集线器控制pd的指令。当第一控制集线器在预期的响应时间范围内没有接收到来自于pd的响应于控制指令的响应时，第一控制集线器的处理器执行请求指令。第一控制集线器经由第一控制集线器的收发器发送被指定针对第二控制集线器的接管请求。此外，系统操作信息包括用于接管对pd的控制的指令。第二控制集线器在接收到接管请求时执行接管指令。第二控制集线器通过在第二控制集线器的处理器处执行控制指令并经由第二控制集线器的无线远程收发器发送被指定针对pd的所执行的控制指令来控制pd。

在另一个实施例中，系统包括pd、第一控制集线器、以及两个或更多个附加控制集线器。pd包括无线远程收发器和微控制器，并由第一控制集线器无线控制。第一控制集线器以及两个或更多个附加控制集线器各自具有无线远程收发器、一个或更多个硬件处理器、以及存储系统操作信息的硬件存储器。系统操作信息包括用于通过在第一控制集线器的硬件处理器处执行控制指令并经由第一控制集线器的无线远程收发器发送被指定针对pd的所执行的控制指令来控制pd的指令。系统操作信息还包括用于发送被指定针对外围设备的测试信号的指令。另外，系统操作包括用于监听来自于pd的响应于控制指令、测试信号、或两者的响应的指令。监听指令包括在控制指令、测试信号、或两者被发送之后预期的响应时间范围。系统操作信息还包括用于请求附加控制集线器发送测试信号的指令。当第一控制集线器在预期的响应时间范围内没有接收到来自于pd的响应时，第一控制集线器的处理器执行请求指令。另外，系统操作信息包括用于接管对pd的控制的指令。当接收到来自于pd的测试信号的响应时，至少一个附加控制集线器执行接管指令。附加控制集线器中的至少一个附加控制集线器通过在附加控制集线器的处理器中的至少一个附加集线器硬件处理器处执行控制指令并经由至少一个附加控制集线器的无线远程收发器发送被指定针对pd的所执行的控制指令来控制pd。

附图简述

下面通过参照具体实施例对上面简要描述的本发明进行更具体的描述。本申请所包括的附图中描绘了若干实施例，其中：

图1描绘了根据所要求保护的发明的冗余星形网络的一个实施例；

图2描绘了控制外围设备的控制集线器以及外围设备的另一个实施例；

图3a-d描绘了包括两个集线器的冗余星形网络的实施例；

图4a-d描绘了与云服务器和用户设备通信的冗余星形网络；

图5描绘了控制外围设备的控制集线器以及外围设备的另一个实施例；

图6a-e描绘了包括多个集线器的冗余星形网络的实施例；

图7a-e描绘了与云服务器和用户设备通信的冗余星形网络；

图8描绘了冗余星形网络的具体实施例，例如用于多建筑物工业综合体的网络；

图9描绘了冗余星形网络的另一个具体实施例，例如用于多建筑物工业综合体的网络；

图10描绘了用于通过冗余星形网络通信的方法的示例实施例；以及

图11描绘了用于通过冗余星形网络通信的方法的另一示例实施例。

详细描述

下面参考附图中的实施例，通过示例，提供对所要求保护的发明的详细描述。本领域技术人员将认识到，如以下附图中的示例所描述的本发明的组分能够以各种不同的配置来布置和设计。因此，附图中的实施例的详细描述仅仅代表本发明的实施例，并且不旨在限制所要求保护的本发明的范围。

在某些情况下，由数值表示的特征，例如尺寸、质量、数量、以及其他能够用数值表示的属性，被规定为近似值。除非另有说明，近似值意味着“符合规定值的50％以内”。因此，大约1英寸的长度应该被解读为“1英寸+/-0.5英寸”。

贯穿本说明书，参考了“测试”和“控制”，例如“测试信号”、“控制信号”、“测试指令”、“控制指令”等。如本文所用的，“测试”是指当被设备接收时从设备引发测试响应而没有进一步的动作被引发的指令或信号。例如，在一些实施例中，除了正确处理信号所需的其他数据之外，测试信号由用于指定测试接收设备的数据位、识别测试发送设备的数据位、以及用于请求测试响应的数据位编码。测试响应由指定测试发送设备的数据位、识别测试接收设备的数据位、以及对测试发送设备识别的测试响应请求响应的数据位编码。在许多这样的实施例中，发送的信息限于操作测试，省略了需要测试接收设备的附加功率和功能的控制指令。

与本文使用的“测试”相对比，“控制”是指指示设备执行操作的指令或信号。在许多实施例中，控制指令或信号不需要响应。然而，在许多其他实施例中，控制指令或信号请求返回信息。例如，在一个实施例中，集线器向门访问控制设备发送控制信号，指示门访问控制设备更新本地存储的授权的密码表。控制信号包括门访问控制设备对确认表被更新的控制指令响应的指令，并且当门访问控制设备发送响应时，更新指令完成。在另一个实施例中，当门访问控制设备更新表时，更新指令完成。

本发明的全部或部分可以被体现为系统、方法、和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括其上具有用于使处理器执行本发明的各方面的计算机可读程序指令的计算机可读存储介质(或媒体)。例如，计算机程序产品可以包括在微控制器上编程的固件。如本文所用的，“微控制器”是指适合于本文所述系统和方法的硬件存储器和硬件处理器的任何组合。例如，在一些实施例中，微控制器是256kb-ram微控制器。在其他实施例中，微控制器是64kb-ram微控制器。在又一其他实施例中，硬件存储器和硬件处理器在pcb上联网，其中硬件存储器具有兆字节到兆兆字节的存储器，并且其中硬件处理器包括1mhz到16ghz的处理速度。

计算机可读存储介质可以是能够保存和存储指令以供指令执行设备使用的有形设备。计算机可读存储介质可以是，例如，但不限于，电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备、化学存储器存储设备、量子态存储设备，或者上述的任何适当组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非穷举列表包括以下内容：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式光盘只读存储器(cd-rom)、数字视盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备(例如其上具有记录指令的凹槽中的穿孔卡或凸起结构)、以及上述内容的任何适当组合。本文使用的计算机可读存储介质本身不应被解释为瞬时信号，例如无线电波或其它自由传播的电磁波、通过波导或其它传输介质传播的电磁波(例如，通过光纤电缆进行传递的光脉冲)或通过导线传输的电信号。

可以将本文描述的计算机可读程序指令从计算机可读存储介质下载到相应的计算/处理设备，或者经由网络(例如，互联网、局域网、广域网和/或无线网)下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输线缆、光传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配器卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发计算机可读程序指令以存储在相应计算/处理设备内的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明的操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令、指令集架构(isa)指令、机器指令、与机器有关的指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或以一个或更多个编程语言(包括目标对象的编程语言(诸如，smalltalk、c++等)、以及常规过程编程语言(诸如，“c”编程语言或类似的编程语言))的任意组合的方式编写的源代码或目标代码。用于实现本发明的计算机程序代码也可以用低级编程语言(例如汇编语言)编写。

在一些实施例中，包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)、或可编程逻辑阵列(pla)的电子电路可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化设置电子电路来执行计算机可读程序指令，以便执行本发明的方面。

本文参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)、和计算机程序产品的流程图图示和/或框图描述了本发明的各方面。本领域的技术人员将理解，流程图图示和/或框图中的每个框和流程图图示和/或框图中的框的组合可以由计算机可读程序指令来实现。此外，本领域的技术人员将认识到，系统块和方法流程图尽管以特定顺序描述，但可以以不同的顺序和/或配置来组织，而不背离所要求保护的发明的实质。

这些计算机可读程序指令可被提供到通用计算机的、专用计算机的、嵌入式系统的、或用于生产机器的其他可编程数据处理装置的处理器，使得经由计算机的或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实现在流程图中和/或在框图的一个或更多个框中所指定的功能/动作的方式。这些计算机可读程序指令还可以存储在计算机可读存储介质中，其可以引导计算机、可编程数据处理装置、和/或其他设备以特定方式运行，使得其中存储有指令的计算机可读存储介质包括包含实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作各方面的指令的制造品。

计算机可读程序指令还可被载入到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上，以使一系列操作步骤在计算机、其他可编程装置、或其他设备上被执行以产生计算机实现的过程，使得在计算机、其他可编程装置、或其他设备上执行的指令实施在流程图和/或框图中的一个或更多个框中指定的功能/动作。

图1描绘了根据所要求保护的发明的冗余星型网络100的一个实施例。冗余星型网络100包括主网络集线器(pnh)110、远离pnh110的一个或更多个辅助网络集线器(snh)120、以及一个或更多个外围设备(pd)130。pd130远离pnh110和snh120远程地定位。pnh110具有一个或更多个无线远程收发器以及具有用于经由pnh远程收发器进行远程扩频(ss)和窄带频移键控(fsk)信号通信的通信固件的一个或更多个微控制器。snh120类似地具有一个或更多个无线远程收发器以及具有用于经由snh远程收发器进行远程ss和窄带fsk信号通信的通信固件一个或更多个微控制器。在冗余星型网络100的一个实施例中，pd130还具有致动机构、至少一个无线远程收发器以及具有用于经由pd130远程收发器进行远程ss和窄带fsk信号通信的通信固件的至少一个对应的微控制器。在另一实施例中，pd130具有致动机构、至少一个无线接收器以及具有用于远程ss和窄带fsk信号通信的接收固件的至少一个对应的微控制器。在又一个实施例中，pd130具有致动机构、至少一个无线发射器以及具有用于远程ss和窄带fsk信号通信的发射器固件的至少一个对应的微控制器。

尽管仅描绘了几个pd130，但是在一些实施例中，冗余星形网络100包括若干更多的pd130。例如，在一个实施例中，pnh110联网到多达128个pd130。在相同和/或其他实施例中，snh120联网到多达64个pd130。

如在权利要求和说明书中通篇所使用的，远程意味着从0.5英里到30英里的任何范围。在一些实施例中，远程意味着大约1英里。在其他实施例中，远程意味着从1英里到26英里的范围。在又一其他实施例中，远程意味着大约10英里。

pnh110、snh120、和/或pd130基于通信设备之间的范围经由远程ss信号140和/或窄带fsk信号145进行通信。例如，在一个实施例中，pnh110经由远程ss信号140与一个pd130通信，并且经由窄带fsk信号145与第二pd130通信。在这样的示例中，当第一pd130在pnh-pd窄带fsk通信范围之外但在pnh-pd远程ss通信范围之内时，这种配置将是特别有益的。在另一个实施例中，pd130是移动的。当pd130在pnh-pd窄带fsk范围内时，pnh110经由窄带fsk信号145与pd130通信，并且当pd130在pnh-pd窄带fsk范围之外时，pnh110经由远程ss信号140与pd130通信。在另一实施例中，即使pd130在pnh-pd窄带fsk范围内，pnh110也经由远程ss信号140与pd130通信。尽管未示出，但是在一些实施例中，pnh110和snh120经由有线连接(例如以太网通信链路)进行通信。

许多pd由包含数百比特至数百千比特数据的指令控制。因此，这种指令不需要通过高数据速率网络进行传送，从而降低了发送和接收信息消耗的功率。相反，低数据指令能够经由低数据速率信号进行传输，同时仍然具有快速响应时间，例如在一秒内。这对电池操作的pd尤为重要。在一些实施例中，pd130是这样的pd，其中pd130是电池操作的，并且由包含数百比特至数十万比特的指令控制。在一个实施例中，pd130需要100比特至500千比特的数据用于指令。在该实施例中，远程ss信号140以从每秒100比特(bps)到每秒500千比特(kbps)的速率向pd130传送指令。在另一个实施例中，pd130需要200比特至300千比特的数据用于指令。在该另一实施例中，远程ss信号140以200bps到300kbps的速率向pd130传送指令。在又一个实施例中，pd130需要1至100千比特的数据用于指令。在该实施例中，远程ss信号140以1至100kbps的速率向pd130传送指令。

在一个示例中，pnh110经由远程ss信号140与snh120通信。snh120处理来自pnh110的通信，并经由窄带fsk信号145将信息转发给pd130。类似地，在另一实施例中，snh120经由窄带fsk信号145从pnh110接收信息，处理该信息，并且经由远程ss信号140将信息转发给pd130。作为另一示例，在pnh110、snh120和pd130之间的通信仅经由远程ss信号140或仅经由窄带fsk信号145来实现。

远程ss信号140是任何时间的扩频信号。例如，在一个实施例中，远程ss信号140是远程扩频跳频(ssfh)信号。在另一个实施例中，远程ss信号140是远程直接序列扩频(dsss)、跳时扩频(thss)、或啁啾扩频(css)信号。其它实施例包括ssfh、dsss、thss、和/或css信号中的两个或更多个的组合。在包括ssfh、dsss、thss、和/或css信号的实施例中，上述微控制器包括具有用于使用这些信号进行通信的指令的固件。例如，在一个实施例中，pnh微控制器固件包括用于远程ssfh信号通信的指令。在相同或另一实施例中，snh微控制器固件类似地包括用于远程ssfh信号通信的指令。另外，在相同或其它实施例中，pd微控制器固件包括用于远程ssfh信号通信的指令。在一个实施例中，pnh、snh和pd的微控制器固件都包括用于远程ssfh信号通信的指令。

在一个实施例中，每个snh120与特定的一组pd130相关联，其中每个pd130仅与一个snh120相关联。pnh110存储高级系统操作信息和指令。系统操作信息和指令包括用于snh120和pd130的操作指令，以及关于哪个pd130与哪个snh120相关联的信息。pnh110向每个snh120发送仅用于该集线器及其相关联的pd的操作信息和指令。snh120存储由pnh110发送的操作信息和指令，并且对其相关联的pd130往来发送和/或接收信息，包括指令。因此，pnh110充当系统级控制集线器，而snh120充当本地控制集线器。该实施例允许与许多设备进行健壮的通信，同时避免单集线器系统的干扰和滞后时间。

pd130可以是包括致动机构的各种装置中的任何一种。在一个实施例中，pd130是用于访问受控的围护(anaccess-controlledenclosure)的门(gate)。例如，在一个实施例中，围护是围绕诸如企业、家庭、工业综合体、监狱、或其他访问受控的围护的地产(property)的周边围栏。在另一实施例中，pd130是用于允许访问结构或结构内的房间的门(door)。在一个实施例中，pd130是一种气候控制设备，例如hvac系统，用于调节建筑物内部的加热和冷却输出。在又一个实施例中，pd130是自动百叶窗系统和/或灯开关和/或灯开关系统。在一些实施例中，pd130也是各种家用电器中的任何一种，例如冰箱、炉子、烤箱、洗碗机、洗衣机、干衣机、马桶、浴缸和/或淋浴、以及厨房电器。在其他实施例中，pd130是个人计算机、打印机/扫描仪、传真机和/或电话。

在一些实施例中，pd130也是各种商业和/或工业装备中的任何一种。例如，在一个实施例中，pd130是升降机。在另一个实施例中，pd130是各种制造装备中的一种，例如传送带、泵、传感器、马达、和/或3d打印机。在又一其它实施例中，pd130是车辆和/或车辆部件，例如起动器或马达。在一个实施例中，pd130是无人机。

冗余星型网络100是独立网络，其提供了若干益处。首先，冗余星型网络100独立于互联网进行操作。因此，即使外部互联网连接中断时，pnh110也能够与snh120和pd130各自进行通信。另外，在冗余星型网络100的一些实施例中，pnh110、snh120和pd130配备有备用电源。在一些实施例中，备用电源是本地的，例如电池。在相同或其他实施例中，备用电源是离网电源，例如发电机或电池。在这样的实施例中，在pnh110、snh120和pd130之间的连接性以及每一个的可操作性在经历电网断电时继续。

上述独立双调制网络的另一个益处是固有的安全性。为了让设备解析远程ss信号，其必须知道要检查哪些频率。在冗余星型网络100中，pnh110、snh120和pd130中的每一个都以用于冗余星型网络100的唯一频率序列进行编程。即使外部观察者试图解析来自冗余星型网络100的信号，不知道唯一频率序列的该观察者也会把来自冗余星型网络100的信号解析为噪声。为了增加安全性，在一些实施例中，pnh110、snh120和pd130包括篡改固件，该篡改固件在未授权用户能够获得频率序列之前通知授权用户该设备已经被篡改，自动改变频率序列，并且用新的频率序列更新网络上的其他设备。例如，pnh110从pd130接收篡改信号。pnh110改变频率序列，并用新序列更新snh120和其他pd130。pnh110然后通知授权用户pd130已经被篡改并且频率序列已经被更新。

上述pd130实施例仅是示例，且不应被解释为限制pd130的范围。相反，pd130是包括执行有形功能(例如打开或关闭房间中的灯、解锁和/或打开门、以及打开和/或关闭百叶窗)的致动机构的任何设备或系统。

图2描绘了控制外围设备的控制集线器以及外围设备的另一个实施例。网络200包括控制集线器210和pd220。pd220包括无线远程收发器221和微控制器222。控制集线器210包括一个或更多个无线远程收发器211、一个或更多个硬件处理器212、以及硬件存储器213。硬件存储器213存储关于网络200的系统操作信息。系统操作信息包括用于控制pd220的指令。控制集线器210通过在硬件处理器212处执行控制指令214并经由收发器211发送530被指定针对pd220的所执行的控制指令来控制pd220。例如，在一个实施例中，pd220是自动的房间灯，并且控制指令包括使灯变暗的指令。控制集线器210执行控制指令214并发送指示pd220变暗的信号230。pd220在收发器221处接收信号，并响应于该指令而变暗。

系统操作信息还包括用于监听来自于外围设备的响应于控制指令214的响应231的指令。监听指令215包括在控制指令213被发送之后预期的响应时间范围。当控制集线器210在预期的响应时间范围内没有接收到来自于pd220的响应于经由控制信号231发送的控制指令214的响应231时，系统信息包括用于请求另一个控制集线器(此处未示出，但在随后的图中被示出)接管对pd220的控制的请求指令216。处理器212执行请求指令216，并且控制集线器210经由收发器211发送被指定针对其他控制集线器的接管请求。系统操作信息也由其他控制集线器进行存储，并且包括用于接管对pd220的控制的接管指令217。其他控制集线器在接收到来自于控制集线器210的接管请求时执行接管指令217。其他控制集线器通过在其他控制集线器的硬件处理器处执行控制指令214并经由其他控制集线器的无线远程收发器发送被指定针对pd220的所执行的控制指令214来控制pd220。pd220经由收发器221从其他控制集线器接收控制指令214，并在微控制器222处执行控制指令214。例如，在一个实施例中，pd210是电子平板电脑。控制指令214包括用于在门被访问时向平板电脑发送通知的指令。然而，平板电脑被带到了控制集线器210的通信范围之外。控制集线器210通知另一个控制集线器将门访问通知发送到平板电脑，该平板电脑在其他控制集线器的通信范围内，并且其他控制集线器将通知发送到平板电脑。

图3a-3d描绘了包括两个集线器的冗余星形网络的实施例。网络300包括控制集线器310、第二控制集线器315、和pd320。控制集线器310和pd320类似于上述控制集线器210和pd220。类似于控制集线器310，控制集线器320包括无线远程收发器、一个或更多个硬件处理器、以及存储系统操作信息的硬件存储器。控制集线器310经由控制信号330控制pd320，并且pd320对控制指令响应331。如图3b所示，在一些实施例中，控制信号330和响应信号331未能在控制集线器310和pd320之间建立通信。如图3c中所示，控制集线器310向控制集线器315发送接管请求信号340，以请求控制集线器315接管对pd320的控制。在一些实施例中，控制集线器315对确认接管请求响应341。如图3d中所示，控制集线器315经由控制信号330向pd320发送控制指令。当pd320在控制集线器315和pd320的通信范围内时，pd320执行控制指令，并且在一些实施例中，pd320对控制信号330响应331。在一些实施例中，控制集线器315将pd320响应控制信号330通知给控制集线器310，并且每个控制集线器更新系统操作信息以指定控制集线器315为pd320的控制集线器。

如以上关于图2和图3a-3d所描述的，pd微控制器、控制集线器的硬件存储器、和/或其它控制集线器的硬件存储器包括用于传送远程扩频信号、窄带频移键控信号、或两者的信号通信指令。信号通信指令由pd微控制器、控制集线器的硬件处理器、或其他控制集线器的硬件处理器中的一者或更多者执行，以经由pd收发器、控制集线器的收发器、或其他控制集线器的收发器中的一者或更多者发送远程扩频信号、窄带频移键控信号、或两者。

图4a-4d描绘了与云服务器和用户设备通信的冗余星形网络。网络400包括控制集线器410、控制集线器415、以及pd420，它们中的每一个都类似于上面参考图2和图3a-3d描述的控制集线器和pd。此外，网络400包括服务器450，服务器450是服务器云中的一个。服务器450经由有线网络连接451联网到控制集线器415，并且在一些实施例中(尽管未示出)控制集线器415。服务器450包括存储系统操作信息的硬件存储器。在所描绘的实施例中，服务器450还联网到用户设备460，并将系统信息(例如由联网的设备执行的更新和操作)推送到用户设备460。

控制集线器410经由控制信号430控制pd420。在一些实施例中，当控制指令被pd420执行时，pd420经由响应信号431对控制信号430响应。如图4b中所示，在一些实施例中，控制信号430和响应信号431未能在控制集线器410和pd420之间建立通信。如图3c中所示，控制集线器410向控制集线器415发送接管请求信号440，以请求控制集线器415接管对pd420的控制。在一些实施例中，控制集线器415对确认接管请求响应441。另外，在一些实施例中，控制集线器410和/或控制集线器415经由有线网络连接451发送接管请求和/或对接管请求的接受。例如，在一个实施例中，系统操作信息包括指示控制集线器410通知服务器450以下项的指令：控制集线器410没有收到来自于pd420的响应431，并且控制集线器410请求控制集线器415接管对pd420的控制。此外，在一些实施例中，服务器的硬件存储器存储指示服务器450经由用户设备460通知用户以下项的指令：控制集线器410没有收到来自于pd420的响应431，并且控制集线器410请求控制集线器415接管对pd420的控制。

如图4d中所示，控制集线器415经由控制信号430向pd420发送控制指令。当pd420在控制集线器415和pd420的通信范围内时，pd420执行控制指令，并且在一些实施例中，pd420经由响应信号431对控制信号430响应。在一些实施例中，系统操作信息包括指示控制集线器415通知服务器450接管指令由控制集线器415执行的指令。在另外的实施例中，服务器的硬件存储器存储指示服务器450经由用户设备460通知用户接管指令由控制集线器415执行的指令。

图5类似于图2描绘了控制外围设备的控制集线器以及外围设备的另一个实施例。网络500包括控制集线器510和pd520。pd520包括无线远程收发器521和微控制器522。控制集线器510包括一个或更多个无线远程收发器511、一个或更多个硬件处理器512、以及硬件存储器513。硬件存储器513存储关于网络500的系统操作信息。系统操作信息包括用于控制pd520的指令。控制集线器510通过在硬件处理器512处执行控制指令514并经由收发器511发送被指定针对pd520的所执行的控制指令来控制pd520。控制集线器510经由控制信号530向pd520发送控制指令514。

系统操作信息还包括用于监听来自于外围设备的响应于控制指令514的响应531的指令。监听指令515包括在控制指令514被发送之后预期的响应时间范围。当控制集线器510在预期的响应时间范围内没有接收到来自于pd520的响应于经由控制信号531发送的控制指令514的响应531时，系统信息包括用于通过发送被指定针对pd520的测试信号来请求两个或更多个附加控制集线器(此处未示出，但在随后的图中示出)测试pd520的请求指令516。系统操作信息包括测试指令517，其指示控制集线器510和/或其它控制集线器发送测试信号。处理器512执行请求指令516，并且控制集线器510经由收发器511发送被指定针对其他控制集线器的测试请求。系统操作信息也由其他控制集线器存储，并且包括用于接管对pd520的控制的接管指令518。其他控制集线器中的一个建立与pd520的连接，并且然后在从pd520接收到测试信号的响应时执行接管指令518。连接的控制集线器通过在连接的控制集线器的硬件处理器处执行控制指令514并经由连接的控制集线器的无线远程收发器发送被指定针对pd520的所执行的控制指令514来控制pd520。pd520经由收发器521接收来自于连接的控制集线器的控制指令514，并在微控制器522处执行控制指令514。

图6a-6e描绘了包括多个集线器的冗余星形网络的实施例。网络600包括控制集线器610、第二控制集线器612、第三控制集线器614、以及pd620。控制集线器610、612、614以及pd620分别类似于上述控制集线器510和pd520。控制集线器612经由控制信号630控制pd620，并且pd620经由响应信号631对来自于控制集线器612的控制指令响应。如在图6b中所描绘的，在一些实施例中，控制信号630和响应信号631未能在控制集线器612和pd620之间建立通信。如在图6c中所描绘的，控制集线器612向控制集线器610、614发送测试请求信号640，以请求控制集线器610、614测试pd620是否在控制集线器610、614中任意一个的发送接收范围内。在一些实施例中，控制集线器610、614经由测试请求响应信号641对确认测试请求进行响应。如在图6d中所描绘的，控制集线器610、612、614发送测试信号650，以测试pd620是否在控制集线器610、612、614中任何一个的发送-接收范围内。当pd620在发送接收范围内时，例如在控制集线器610和pd620之间的发送-接收范围内，pd用测试响应信号651对测试信号650响应，通知控制集线器610接管对pd620的控制。如在图6e中所描绘的，控制集线器610经由控制信号630向pd620发送控制指令。pd620执行控制指令，并且在一些实施例中，经由控制响应信号631对控制信号630响应。在一些实施例中，控制集线器610向控制集线器612、614通知pd620对控制信号630响应，并且每个控制集线器都更新系统操作信息以将控制集线器610指定为pd620的控制集线器。

如以上关于图5和图6a-6e所描绘的，pd微控制器、控制集线器的硬件存储器、和/或其它控制集线器的硬件存储器包括用于传送远程扩频信号、窄带频移键控信号、或两者的信号通信指令。信号通信指令由pd微控制器、控制集线器的硬件处理器、或其它控制集线器的硬件处理器中的一者或更多者执行，以经由pd收发器、控制集线器的收发器、或其它控制集线器的收发器中的一者或更多者发送远程扩频信号、窄带频移键控信号、或两者。

图7a-7e描绘了与云服务器和用户设备通信的冗余星形网络。如在图7a中所描绘的，网络700包括控制集线器710、控制集线器712、控制集线器714以及pd720，它们中的每一个都类似于上面关于图5和图6a-6e描述的控制集线器和pd。此外，网络700包括服务器750，服务器750是服务器云中的一个。服务器750经由有线网络连接751联网到控制集线器712，并且在一些实施例中(尽管未示出)联网到控制集线器710、714。服务器750包括存储系统操作信息的硬件存储器。在所描绘的实施例中，服务器750还联网到用户设备760，并将系统信息(例如由联网的设备执行的更新和操作)推送到用户设备760。

控制集线器712经由控制信号730控制pd720。在一些实施例中，当控制指令被pd720执行时，pd720经由响应信号731对控制信号730响应。如在图7b中所示，在一些实施例中，控制信号730和响应信号731未能在控制集线器712和pd720之间建立通信。如在图7c中所示，控制集线器712向控制集线器710、714发送测试请求信号740，以请求控制集线器710、714测试pd720是否在控制集线器710、714中任意一个的发送接收范围内。在一些实施例中，控制集线器710、714经由测试请求响应信号741对确认测试请求响应。另外，在一些实施例中，控制集线器712、控制集线器710和/或控制集线器714经由有线网络连接751发送测试请求和/或对测试请求的接受。例如，在一个实施例中，系统操作信息包括指示控制集线器712通知服务器750以下项的指令：控制集线器712没有收到来自于pd720的响应731，并且控制集线器710请求控制集线器710、714向pd720发送测试信号。此外，在一些实施例中，服务器的硬件存储器存储指示服务器750经由用户设备760通知用户以下项的指令：控制集线器712没有接收到来自于pd720的响应731，并且控制集线器712请求控制集线器710、714向pd720发送测试信号。

如在图7d中所示，控制集线器710、712、714发送测试信号750，以测试pd720是否在控制集线器710、712、714中的任何一个的发送-接收范围内。当pd720在发送接收范围内时，例如在控制集线器710和pd720之间的发送-接收范围内时，pd用测试响应信号751对测试信号750响应，通知控制集线器710接管对pd720的控制。

如在图7e中所描绘的，控制集线器710经由控制信号730向pd720发送控制指令。pd720执行控制指令，并且在一些实施例中，经由响应信号731对控制信号730响应。在一些实施例中，系统操作信息包括指示控制集线器710经由有线连接751通知服务器750接管指令被控制集线器710执行的指令。在另外的实施例中，服务器的硬件存储器存储指示服务器750经由用户设备760通知用户接管指令被控制集线器710执行的指令。

图8描绘了冗余星形网络的具体实施例，例如用于多建筑物工业综合体的网络。工业综合体800包括容纳网络集线器815的建筑物810以及容纳网络825的建筑物820。工业综合体800包括在工业综合体800周围进行运输的若干移动pd。在本实施例中，pd是用于跟踪库存的手持条形码扫描仪830。扫描仪830包括如上针对pd所述的远程收发器和微控制器。网络集线器815、825存储关于位于工业综合体800周围的库存的库存位置信息。在一个示例实施例中，用户请求经由扫描仪830知道特定库存何时到达工业综合体800。扫描仪830将该请求发送到网络集线器815，网络集线器815用该请求更新系统操作信息。当特定库存到达工业综合体800时，网络集线器815向扫描仪830发送通知和接收请求，然而，扫描仪830位于网络集线器815的范围之外。网络集线器815请求网络集线器825接管对扫描仪830的控制并将通知发送给扫描仪830。网络集线器830向扫描仪830发送通知和接收请求，扫描仪830接收通知并将请求接收响应发送到网络集线器825。

图9描绘了冗余星形网络的另一个具体实施例，例如用于多建筑物工业综合体的网络。工业综合体900包括容纳网络集线器915的建筑物910、容纳网络825的建筑物920、以及容纳网络集线器945的建筑物940。工业综合体900包括在工业综合体900周围进行运输的若干移动pd。在本实施例中，pd是用于跟踪库存的手持条形码扫描仪930。扫描仪930包括如上针对pd所述的远程收发器和微控制器。网络集线器915、925、945存储关于位于工业综合体900周围的库存的库存位置信息。在一个示例实施例中，用户请求经由扫描仪930知道特定库存何时到达工业综合体900。扫描仪930将该请求发送到网络集线器915，网络集线器915用该请求更新系统操作信息。当特定库存到达工业综合体900时，网络集线器915向扫描仪930发送通知和接收请求，然而，扫描仪930位于网络集线器915的范围之外。网络集线器915请求网络集线器925、945发送被指定针对扫描仪930的测试信号，以测试扫描仪930在工业综合体900周围的位置。网络集线器915、925、945发送被指定针对扫描仪930的测试信号，并且扫描仪930对从例如网络集线器945发送的测试信号的响应。网络集线器945接管对扫描仪930的控制并将通知发送给扫描仪930。网络集线器930向扫描仪930发送通知和接收请求，扫描仪930接收通知并将请求接收响应发送到网络集线器945。

除了已经讨论过的益处之外，如上所述的冗余星形网络还为网络集线器和pd节省了功率，这些网络集线器和pd通常使用电源有限的小电池供电。只有当pd的功能是必需的时才轮询该pd，减少了pd的功耗，并大大延长了pd的电池寿命。

图10描绘了用于通过冗余星形网络通信的方法的示例实施例。方法1000包括框1010。在框1010，通过第一控制集线器的一个或更多个硬件处理器访问控制指令。控制指令用于控制pd并被存储在第一控制集线器的硬件存储器中。在框1020，第一控制集线器的硬件处理器处理控制指令，例如，以执行指令并确定将被发送给pd的用控制指令编码的控制信号。在框1030，控制指令被第一控制集线器的收发器发送。在框1040，第一控制集线器经由第一控制集线器的收发器监听来自于pd的响应于控制指令的控制响应。在预期的响应时间范围内执行监听。在框1050，第一控制集线器请求一个或更多个附加控制集线器发送被指定针对pd的测试信号。当第一控制集线器在预期的响应时间范围内没有接收到来自于pd的控制响应时，第一控制集线器的处理器执行请求指令。在框1060，附加控制集线器中的至少一个附加控制集线器或第一控制集线器，或者附加控制集线器中的至少一个附加控制集线器和第一控制集线器，经由相应的无线远程收发器发送测试信号。在框1070，当接收到来自于pd的测试信号的响应时，附加控制集线器中的至少一个附加控制集线器接管对pd的控制。接管对pd的控制的附加控制集线器控制pd。

图11描绘了用于通过冗余星形网络通信的方法的另一示例实施例。方法1100包括框1110。在框1110，通过第一控制集线器的一个或更多个硬件处理器访问控制指令。控制指令用于控制pd并且被存储在第一控制集线器的硬件存储器中。在框1120，第一控制集线器的硬件处理器处理控制指令，例如，以执行指令并确定被发送给pd的用控制指令编码的控制信号。在框1130，控制指令被第一控制集线器的收发器发送。在框1140，第一控制集线器经由第一控制集线器的收发器监听来自于pd的响应于控制指令的控制响应。在预期的响应时间范围内执行监听。在框1150，第一控制集线器请求一个或更多个附加控制集线器发送被指定针对pd的测试信号。当第一控制集线器在预期响应时间范围内没有收到来自于pd的控制响应时，第一控制集线器的处理器执行请求指令。在框1160，附加控制集线器中的至少一个附加控制集线器或第一控制集线器，或者附加控制集线器中的至少一个附加控制集线器和第一控制集线器，经由相应的无线远程收发器发送测试信号。在框1170，当接收到来自于pd的测试信号的响应时，附加控制集线器中的一个附加控制集线器接管对pd的控制。接管对pd的控制的附加控制集线器通过例如向pd发送控制信号来控制pd。在框1180，pd在无线远程收发器处接收控制指令。在框1190，pd在pd微控制器处执行控制指令。