用于无线带宽的有效利用的系统和方法与流程

本发明总体上涉及无线通信。更特别地，本发明涉及用于有效地使用无线带宽（诸如在2.4ghz频带、亚ghz频带或任何其他频带内的带宽）的系统和方法。

背景技术：

已知安全系统被用来检测安全区域内的威胁。这些威胁包括表示对人的安全构成风险或对资产构成风险的事件。

安全系统通常包括检测安全区域内的威胁的一个或多个传感器。例如，烟雾、运动和/或入侵传感器遍及受保护的区域而分布以便检测威胁。

在大多数情况下，传感器由控制面板监控，并且在一些情况下，控制面板经由电气和电子工程师协会(ieee)802.15.4协议(例如zigbee、线程等)与传感器无线通信。此外，当传感器中的一个被激活时，控制面板向中央监控站发送警报消息，并且在一些情况下，控制面板使用ieee802.11wi-fi协议经由路由器将警报消息无线地传送到中央监控站或用户设备。

然而，当这样的无线通信发生时，若干无线协议(例如lte、802.11、802.15.4)在同一无线频带(例如2.4ghz)内竞争有限数量的无线带宽。当许多设备（诸如移动设备、手机和安全系统传感器）都在同一无线频带内无线通信时，该有限带宽的问题就更加严重，从而增加了通信干扰的可能性。因此，存在对用于无线带宽管理的改进的系统和方法的需要。

技术实现要素：

根据本发明的一种方法，包括：

接入点从第一无线设备接收加入由第一协议限定的第一无线网络的第一请求；

接入点向第一无线设备分配时分多址（tdma）超帧的第一时隙；

接入点向通过由第二协议限定的第二无线网络上的接入点的无线通信分配不同于tdma超帧的第一时隙的tdma超帧的剩余时隙；

在tdma超帧的第一时隙期间，接入点确定接入点是否在预定时间段内经由由第一协议限定的第一无线网络从第一无线设备接收到第一数据；以及

当接入点未能在预定时间段内经由由第一协议限定的第一无线网络在tdma超帧的第一时隙期间从第一无线设备接收到第一数据时，接入点在tdma超帧的第一时隙的剩余部分经由由第二协议限定的第二无线网络通信。

根据本发明的上述方法，其中该第一协议包括电气和电子工程师协会(ieee)802.15.4协议。

根据本发明的上述方法，其中该第二协议包括ieee802.11协议。

根据本发明的上述方法，进一步包括：

接入点从第二无线设备接收加入由第一协议限定的第一无线网络的第二请求；

接入点向第二无线设备分配tdma超帧的第二时隙；以及

接入点向由第二协议限定的第二无线网络上的无线通信分配不同于tdma超帧的第一和第二时隙的tdma超帧的剩余时隙。

根据本发明的一种方法，包括：

接入点在时分多址（tdma）超帧的时隙的开始启用第一收发器模块，其中该第一收发器模块经由第一协议进行无线通信；

接入点确定在预定时间段内第一收发器模块是否经由第一协议从无线设备接收到第一数据；

当第一收发器模块接收到第一数据时，接入点在tdma超帧的时隙的剩余部分经由第一协议从无线设备接收第二数据；以及

当第一收发器模块未能接收第一数据时，接入点启用第二收发器模块达tdma超帧的时隙的剩余部分，其中第二收发器模块经由第二协议进行无线通信。

根据本发明的上述方法，其中该第一协议包括电气和电子工程师协会(ieee)802.15.4协议。

根据本发明的上述方法，其中该第二协议包括ieee802.11协议。

根据本发明的上述方法，其中该第一数据包括由ieee802.15.4协议限定的同步报头。

根据本发明的上述方法，进一步包括：

在接收到第一数据时，接入点设置时间戳，

其中确定第一收发器模块经由第一协议接收到第一数据包括确定时间戳未能和与tdma超帧的时隙的开始相对应的时间匹配。

根据本发明的上述方法，进一步包括：

接入点在tdma超帧的时隙的开始设置时间戳，

其中确定第一收发器模块未能经由第一协议接收到第一数据包括确定时间戳和与tdma超帧的时隙的开始相对应的时间匹配。

根据本发明的上述方法，进一步包括当第一收发器模块被启用时，接入点禁用第二收发器模块。

根据本发明的上述方法，其中该预定时间段是300μs。

根据本发明的一种接入点，包括：

第一收发器模块，其经由第一协议进行无线通信；

第二收发器模块，其经由第二协议进行无线通信；

可编程处理器；以及

存储在非瞬时计算机可读介质上的可执行控制软件，

其中该可编程处理器和可执行控制软件在时分多址（tdma）超帧的时隙开始启用第一收发器模块，

其中该可编程处理器和可执行控制软件确定第一收发器模块是否在预定时间段内经由第一协议从无线设备接收到第一数据，

其中，当第一收发器模块接收到第一数据时，该可编程处理器和可执行控制软件在tdma超帧的时隙的剩余部分经由第一协议从无线设备接收第二数据，以及

其中，当第一收发器模块未能接收第一数据时，该可编程处理器和可执行控制软件在tdma超帧的时隙的剩余部分启用第二收发器模块。

根据本发明的上述系统，其中该第一协议包括电气和电子工程师协会(ieee)802.15.4协议。

根据本发明的上述系统，其中该第二协议包括ieee802.11协议。

根据本发明的上述系统，其中该第一数据包括由ieee802.15.4协议限定的同步报头。

根据本发明的上述系统，其中在接收到第一数据时，该可编程处理器和可执行控制软件设置时间戳，并且其中当该时间戳未能和与tdma超帧的时隙的开始相对应的时间匹配时，该可编程处理器和可执行控制软件确定第一收发器经由第一协议接收到第一数据。

根据本发明的上述系统，其中该可编程处理器和可执行控制软件在tdma超帧的时隙的开始设置时间戳，并且其中当该时间戳和与tdma超帧的时隙的开始相对应的时间匹配时，该可编程处理器和可执行控制软件确定第一收发器未能经由第一协议接收到第一数据。

根据本发明的上述系统，其中当第一收发器模块被启用时，该可编程处理器和可执行控制软件禁用第二收发器模块。

根据本发明的上述系统，其中该预定时间段是300μs。

附图说明

图1是根据所公开的实施例的系统的框图；

图2是根据所公开的实施例的时分多址（tdma）超帧的图；

图3是根据所公开的实施例的方法的流程图；

图4是根据所公开的实施例的方法的流程图；

图5是根据所公开的实施例的超帧的第一时隙的图；

图6是根据所公开的实施例的超帧的第二时隙的图。

具体实施方式

尽管本发明容许处于许多不同形式的实施例，但在理解本公开内容要被视为本发明的原理的范例的情况下在绘图中示出本发明并且将在本文中以其详细的具体实施例来描述本发明。不旨在将本发明限于具体图示的实施例。

本文中公开的实施例可以包括用于有效地使用一个或多个无线协议之间的时分多址（tdma）超帧的时隙的系统和方法。例如，tdma超帧的时隙可以分配在处于安全系统的无线安全传感器与安全系统控制面板或接入点之间的电气和电子工程师协会(ieee)802.15.4通信与在无线局域网（wlan）上通过安全系统控制面板或接入点的ieee802.11通信之间。在一些实施例中，该安全系统控制面板或接入点可以有效地分配用于802.11通信的tdma超帧的未使用的802.15.4时隙。因此，tdma超帧的时隙中的每一个都可以被用于无线通信。

在一些实施例中，该安全系统控制面板或接入点可以仅在将无线安全传感器中的一个添加到由802.15.4协议限定的无线网络之后将tdma超帧的时隙中的一个分配给无线安全传感器中的一个。照此，分配给802.15.4通信的tdma超帧的时隙的数目可以等于连接至由802.15.4协议限定的无线网络的无线安全传感器的数目，并且tdma超帧的时隙中的剩余时隙可以被分配给802.11通信。

在一些实施例中，该安全系统控制面板或接入点可以确定第一无线安全传感器是否正在tdma超帧时隙的第一无线安全传感器的指定的一个期间经由802.15.4协议发送数据。然后，当第一无线安全传感器在tdma超帧时隙的所指定的一个期间具有要发送的数据时，该安全系统控制面板或接入点可以向第一无线安全传感器分配tdma超帧时隙的指定的一个，或者当第一无线安全传感器在tdma超帧时隙的所指定的一个期间不具有要发送的任何数据时，该安全系统控制面板或接入点可以为通过安全系统控制面板或接入点的802.11通信分配tdma超帧时隙的指定的一个。当接入点不具有要发送给第一无线安全传感器的数据时该接入点还可以向802.11通信指定未使用的tdma超帧时隙。

例如，该安全系统控制面板或接入点可以通过对在tdma超帧时隙的所指定的一个期间经由802.15.4协议从第一无线安全传感器接收的每个分组标记时间戳来确定第一无线安全传感器是否具有要发送的数据。此外，当接收到同步报头（shr）（其可以被包括在经由802.15.4协议接收到的每个分组中）时，该安全系统控制面板或接入点可以更新经由802.15.4协议从第一无线安全传感器接收到的每个分组的时间戳。然后，该安全系统控制面板或接入点可以确定时间戳是否和与tdma超帧时隙的所指定的一个的开始相对应的时间匹配。如果时间戳不同于与tdma超帧时隙的所指定的一个的开始相对应的时间，则该安全系统控制面板或接入点可以为从第一无线安全传感器接收到的802.15.4通信保留tdma超帧时隙的所指定的一个。然而，如果时间戳和与tdma超帧时隙的所指定的一个的开始相对应的时间匹配，则该安全系统控制面板或接入点可以为通过安全系统控制面板或接入点的802.11通信分配tdma超帧时隙的所指定的一个。

图1是总体上根据示例性实施例示出的安全系统10的框图。该安全系统10可以包括针对威胁而监控受保护的区域16的一个或多个无线安全传感器12、14，并且在一些实施例中，该无线安全传感器12、14可以包括入侵、相机、运动、火灾、烟雾和气体检测器。该无线安全传感器12、14可以经由ieee802.15.4协议与控制面板18通信，并且该控制面板18可以监控无线安全传感器12、14的激活。在一些实施例中，该无线安全传感器12、14可以另外或备选地连接至接入点，并且该接入点可以将消息从安全传感器12、14路由至控制面板18或位于受保护的区域16之外的设备。

在一些实施例中，当无线安全传感器12、14中的一个激活时，该控制面板18可以向中央监控站20发送警报消息，并且在一些实施例中，可以通过路由器22和因特网24向中央监控站20发送警报消息。该中央监控站20可以通过召集适当的帮助来进行响应。例如，如果该无线安全传感器12、14中的一个检测到火灾，则中央监控站20可以召集本地火灾部门。备选地，如果无线安全传感器12、14中的一个检测到入侵，则中央监控站20可以召集警察。

该路由器22还可以托管无线局域网（wlan）26，并且一个或多个用户设备28、30（例如苹果手机、智能电视、游戏控制台、安卓设备等等）可以连接至wlan26并且使用ieee802.11协议与路由器22通信。该用户设备28、30可以通过因特网24或wlan26在适当的格式下（例如tcp/ip等等）交换数据，并且控制面板18可以经由路由器22并且经由802.11协议向远程设备31传达警报消息或其他状态更新（例如由相机12、14捕获的现场视频）。

要理解，尽管结合ieee802.11协议和ieee802.15.4协议来描述本文中公开的系统和方法，但是本文中公开的系统和方法不限于ieee802.11和ieee802.15.4协议。的确，可以结合任何无线协议、标准或技术来使用本文中公开的系统和方法。例如，在一些实施例中，本文中公开的系统和方法可以结合在相同无线频带中或叠加的无线频带中操作的无线协议（包括lte、蓝牙或任何其他ieee协议）来使用。

该控制面板18可以包括控制电路32，其可以包括如由本领域的普通技术人员将理解的一个或多个可编程处理器32a以及可执行控制软件32b。该可执行控制软件32b可以被存储在瞬时或非瞬时计算机可读介质（其包括但不限于本地计算机存储器、ram、光学存储介质、磁性存储介质等等）上。在一些实施例中，该控制电路32、可编程处理器32a、和控制软件32b可以执行并控制本文中公开的方法中的一些。

此外，在一些实施例中，该控制面板18可以包括用于经由802.15.4协议发送并接收802.15.4通信的射频收发器模块34和用于经由802.11协议发送并接收802.11通信的wi-fi收发器模块36。该控制电路32、可编程处理器32a和控制软件32b可以启用传送或接收消息的射频收发器模块34和wi-fi收发器模块36中的一个，并且控制电路32、可编程处理器32a和控制软件32b可以禁用不会传送或接收消息的射频收发器模块34和wi-fi收发器模块36中的另一个。例如当wi-fi收发器模块36传送消息时，控制电路32、可编程处理器32a和控制软件32b可以禁用射频收发器模块34，并且当射频收发器模块34传送消息时，控制电路32、可编程处理器32a和控制软件32b可以禁用wi-fi收发器模块36。以这种方式，802.11通信不会干扰802.15.4通信，反之亦然。

为了进一步限制802.11通信和802.15.4通信之间的无线干扰，该控制电路32、可编程处理器32a和控制软件32b可以在tdma超帧内划分无线传输，在这里tdma超帧的一些时隙被分配给802.15.4通信并且tdma超帧的一些时隙被分配用于802.11通信。在一些实施例中，分配给802.15.4通信的tdma超帧的时隙中的每一个都专用于无线安全传感器12、14中的单个一个。

图2图示根据所公开的实施例的第一超帧200和第二超帧202。如所看到的，第一和第二超帧200、202中的每一个都可以包括分配给与802.15.4设备（诸如无线安全传感器12、14）的802.15.4通信的802.15.4（即rf）时隙210，以及分配给802.11通信（例如wi-fi通信）的802.11时隙220。如本文中解释的，可以将802.15.4时隙220中的每一个分配给无线安全传感器12、14中的相应一个。此外，在一些实施例中，该第一和第二超帧200、202中的每一个都可以包括开始相应超帧200、202中的每一个的信标（beacon）230。

随着受保护的区域16内的无线安全传感器12、14的数目的增加，超帧200、202中的802.15.4时隙210的数目和百分比也可以增加，并且因此超帧200、202中的802.11时隙220的百分比可以减小。归因于安全系统的本质，来自无线安全传感器12、14的802.15.4通信具有比802.11通信更高的优先级以确保将被无线安全传感器12、14检测到的威胁及时报告给控制面板18。然而，该无线安全传感器12、14中的一个或多个可能不会在超帧200、202的其所指定的时隙期间传送数据，或者无线安全传感器12、14中的一个或多个可能很少传送数据，因为它没有要报告的数据。在这些情形中，超帧200、202的一些所指定的时隙是空的并且可以被再分配。

图3是根据所公开的实施例的用于分配超帧200、202的时隙的根据所公开的实施例的方法300的流程图。如在图3中看到的，该方法300可以包括如在302中的处理器（例如可编程处理器32a）生成tdma超帧（例如超帧200、202），以及如在304中的处理器将tdma超帧的所有时隙分配给802.11通信。该方法300还可以包括如在306中的处理器确定新的传感器（例如无线安全传感器12、14）是否正请求添加至安全系统网络（例如802.15.4网络）。如果没有传感器正请求添加至安全系统网络，则该方法300如在306中的继续确定是否新的传感器正请求添加。然而，如在306中当处理器确定新的传感器正请求添加至安全系统网络时，则该方法300可以包括如在308中的处理器从新的传感器接收加入安全系统网络的请求，如在310中的向新的传感器指定tdma超帧的时隙中的一个，由此将新的传感器添加至安全系统网络，向与新的传感器的802.15.4通信分配时隙中的一个，以及如在312中的向802.11通信分配tdma超帧的任何剩余时隙。然后，该方法300可以如在306中的继续确定是否请求添加新的传感器，直到预定数目的传感器（例如128个传感器）已经加入安全系统网络为止。

尽管图3的方法300可以避免将tdma超帧的时隙分配给尚未加入安全系统网络的传感器，但是图3的方法300不会阻止tdma超帧的时隙成为空的，例如当分配给tdma超帧的这样的时隙的传感器不具有要传送或接收的任何数据时。因此，图4是根据所公开的实施例的用于再分配超帧200、202的时隙的根据所公开的实施例的方法400的流程图。除了方法300之外或者作为对方法300的备选，可以执行方法400。

如在图4、图5和图6中看到的，方法400可以包括如在402中的处理器（例如可编程处理器32a）在tdma超帧的rf（即802.15.4）时隙m、n的开始502、602处设置时间戳（t0）。该方法400还可以包括如在404中的处理器启用rf收发器模块（例如射频收发器模块34）并且禁用wi-fi收发器模块（例如wi-fi收发器模块36），以及如在406中的处理器针对来自与tdma超帧的rf时隙m、n相关联的传感器的传输等待预定时间段504、604。例如，该预定时间段504、604可以是近似300μs或足以从传感器接收数据的5个字节的时间。

在等待预定时间段504、604之后，该方法400可以包括如在408中的处理器确定它是否从传感器接收到同步报头（shr）506。当如在408中的处理器确定它没有接收到shr506时，该方法400可以包括如在410中的处理器确定与tdma超帧的rf时隙m相关联的传感器不具有要传送或接收的任何数据并且将tdma超帧的rf时隙m中的任何剩余时间分配给wi-fi收发器模块以经由802.11协议来通信。例如，该处理器可以通过避免更新时间戳（t0）并且通过确定时间戳的当前设置等于t0或时间戳的当前设置和与tmda超帧的rf时隙m的开始相对应的时间匹配来确定它没有接收到shr506。

然而，当如在408中的处理器确定它确实接收到shr506时，该方法400可以包括如在412中的处理器将时间戳更新至时间t1，如在414中的确定与rftdma超帧的rf时隙n相关联的传感器具有要传送或接收的数据，并且向rf收发器模块分配tdma超帧的rf时隙n中的任何剩余时间以经由802.15.4协议来通信。例如，该处理器可以通过确定时间戳（t1）的当前设置不等于时间t0或时间戳的当前设置和与tmda超帧的rf时隙n的开始相对应的时间不匹配来确定它接收到shr506。

总之，本文中公开的系统和方法可以防止tdma超帧中的任何802.15.4时隙成为空的并且向801.11时隙再分配任何这样的时隙。照此，可以改进wi-fi使用，这可以导致通过控制面板或控制面板的任何其他机载wi-fi能力的视频传输中的改进。

尽管上面已经详细描述了几个实施例，但是其他修改是可能的。例如，上面描述的逻辑流程不需要所描述的特定顺序或相继顺序来实现期望的结果。可以提供其他步骤，可以从所述的流程除去步骤，并且可以将其他部件添加至所描述的系统或从所描述的系统移除。其他实施例可以在本发明的范围内。

综上所述，将会观察到可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下实现许多变化和修改。要理解，关于本文中描述的具体系统或方法，不打算或不应推断出限制。当然，打算覆盖如落在本发明的精神和范围内的所有这样的修改。