專利名稱：通過無線網絡進行通信的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過網絡中的共享信道進行通信的方法和設備。
背景技術：
網絡可以定義為各種設備(本文中稱為節(jié)點)的互連。一旦多個節(jié)點在同一無線頻率上進行發(fā)射，則兩個或更多節(jié)點可能在同一時間發(fā)射，導致沖突。媒介接入控制 (Medium Access Control,MAC)層處理如何控制接入共享信道的問題。一些眾所周知的媒介接入控制方法包括純AL0HA、時隙AL0HA、永久性和非永久性載波偵聽多路接入(Carrier Sense Multiple Access, CSMA)。在一些例子中，網絡中的每個節(jié)點可以監(jiān)聽所有其它節(jié)點的發(fā)射。然后，這些節(jié)點可以避免在其它節(jié)點正進行發(fā)射時發(fā)射數(shù)據(jù)。通常，通過檢測一個或多個發(fā)射節(jié)點的載波來確定節(jié)點是否正嘗試使用媒介。然而，在其它例子中，網絡中的每個節(jié)點只能監(jiān)聽其相鄰節(jié)點的發(fā)射。一些媒介接入控制協(xié)議指導分為媒介接入時隙的幀中的通信帶寬的劃分，其中一些時隙預設為信標周期，其它時隙用于數(shù)據(jù)發(fā)射。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例的一個方面提供一種設備通過無線網絡在一種操作模式下進行通信的方法，所述方法包括在信標周期的信標間隔根據(jù)媒介接入控制協(xié)議發(fā)射信標，所述信標包括預定數(shù)據(jù) (scheduled data)發(fā)身寸信息；在所述信標周期的所述信標間隔根據(jù)所述媒介接入控制協(xié)議接收由一個或多個相鄰設備發(fā)射的一個或多個相鄰信標，每個相鄰信標包括相鄰預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息；根據(jù)所述預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息定時(periodically)發(fā)射預定數(shù)據(jù)；根據(jù)所述相鄰預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息定時監(jiān)聽相鄰預定數(shù)據(jù)；以及允許所述設備進入另一操作模式。本發(fā)明實施例的另一方面提供一種通過無線網絡進行通信的設備，所述設備包括發(fā)射器；接收器；以及與所述發(fā)射器和接收器連接的處理器，所述處理器配置用于，在一種操作模式中使所述發(fā)射器在信標周期的信標間隔根據(jù)媒介接入控制協(xié)議發(fā)射信標，所述信標包括預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息；使所述接收器在所述信標周期的所述信標間隔根據(jù)所述媒介接入控制協(xié)議接收由一個或多個相鄰設備發(fā)射的一個或多個相鄰信標，每個相鄰信標包括相鄰預定數(shù)據(jù)發(fā)射
4信息；使所述發(fā)射器根據(jù)所述預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息定時發(fā)射預定數(shù)據(jù)；使所述接收器根據(jù)所述相鄰預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息定時監(jiān)聽相鄰預定數(shù)據(jù)；以及允許所述設備進入另一操作模式。本發(fā)明實施例的其它特征和優(yōu)點將出現(xiàn)在以下具體實施例和附圖中。


為了更好地理解本發(fā)明以及更清楚地展示它們是如何實施的，下面將僅僅以示例方式給出參考附圖，這些附圖展示了至少一個示范實施例，其中圖IA是網絡拓撲實例的示意圖；圖IB是根據(jù)本發(fā)明實施例的節(jié)點的示意框圖；圖IC和ID分別示出了隱藏和暴露終端問題；圖2是設備通過無線網絡在一種操作模式下進行通信的方法的步驟流程圖；圖3是信標周期和預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期的示意圖；圖4A-4D是根據(jù)本發(fā)明各個實施例的信標的示意圖；圖5A和5B是根據(jù)本發(fā)明各個實施例的信標周期的示意圖；圖6是預定數(shù)據(jù)的采樣示意圖；圖7是與信標同步并訂閱預定數(shù)據(jù)的過程的示意圖；圖8是節(jié)點利用擴頻技術應用各種交織程度(degree of interleave)進行發(fā)射的示意圖；以及圖9是很多相鄰節(jié)點包圍的瓶頸節(jié)點(bottleneck node)的示意圖。
具體實施例方式應當明白，闡述各種具體細節(jié)是為了提供對本發(fā)明的深入理解。但是，本領域普通技術人員應當理解，本發(fā)明在實現(xiàn)時可以不具備這些具體細節(jié)。在其它情況下，沒有詳細描述一些已知方法、步驟和組件，以避免模糊本發(fā)明。另外，該具體實施例部分在任何情況下都不被認為是本發(fā)明范圍的限制，而是僅僅用于描述本發(fā)明各種實施例的實施。本文所描述的系統(tǒng)和方法的實施例可以在硬件或軟件或其組合中實施。但是，這些實施例最好在計算機程序中實施，這些計算機程序在可編程計算機上執(zhí)行，這些可編程計算機分別包括至少一個處理器和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)(包括易失和非易失存儲器和/或存儲單元)。例如且非限制地，可編程計算機可以是任意包含一個或多個計算設備的設備，這些計算設備可以是微處理器或微控制器、個人計算機、手提、個人數(shù)字助理以及蜂窩電話等形式。在一些實施例中，計算機可以包括包含傳感器的專用設備。這種設備可以被稱為傳感器節(jié)點，下面會詳細描述這種設備?？梢杂酶邔哟纬绦蛏系幕蛎嫦驅ο蟮木幊毯?或腳本語言來實施每種程序，從而編程計算機系統(tǒng)。另外，若希望，還可以用匯編或機器語言來實施這些程序。此外，可以用基于邏輯的編程語言(例如例程的序幕(Prolog))來實施這些程序。有時，該語言可以是編譯或解析語言。每個這種程序最好存儲在通用或專用可編程計算機(如上所述，包括微控制器)可讀的存儲媒介或設備(例如ROM或磁盤)中，以便在計算機讀取存儲媒介或設備時配置及運行計算機以執(zhí)行本文所述的步驟。主系統(tǒng)還可以被認為作為計算機可讀存儲媒介來實施，該計算機可讀存儲媒介配置有計算機程序，如此配置的計算機媒介使計算機工作在具體且預定的方式來執(zhí)行本文所述功能。另外，至少所描述的實施例的過程和方法能夠分布于計算機程序產品中，該計算機程序產品包括存儲有一個或多個處理器的計算機可用指令的計算機可讀媒介。該媒介可以用各種形式提供，包括一個或多個磁盤、硬盤、磁帶、芯片、有線傳輸、衛(wèi)星傳輸、因特網傳輸或下載、磁電存儲媒介、數(shù)字和模擬信號等。計算機可用指令也可以是多種形式，包括編譯、非編譯代碼、機器代碼、源代碼和嵌入式程序。在本文所描述的系統(tǒng)和方法的一些實施例中，至少一些通信是射頻(RF)。在一些實施例中，一個或多個電化學電池可以給系統(tǒng)和設備供電。在其他實施例中，這些系統(tǒng)和設備可以用其他方式供電，例如但不限于太陽能電池、電磁感應、珀耳帖(Peltier)電池或壓
^！^ ο在一些實施例中，工作在電化學電池上的設備可以被設計為具有較長壽命。在一些實施例中，這些設備可以被設計為具有10年或更長的服務壽命。在一些實施例中，希望該網絡工作在全球通用ISM(工業(yè)、科學、醫(yī)學)頻帶2. 4GHz，該頻帶需要較低的發(fā)射器占空比，且往往噪聲對比于授權頻帶。盡管本發(fā)明特別有利于網絡，但是它們的用途并不限于無線網絡，且本發(fā)明的優(yōu)點可以應用于其他網絡節(jié)點之間的通信。在無線網絡中，節(jié)點通常不在所有其他節(jié)點的范圍內；相反，節(jié)點僅僅位于其直接相鄰的節(jié)點或相鄰節(jié)點的范圍內。當涉及低功率發(fā)射器時尤其如此。參考圖1A，示出了網絡拓撲的一個實例。在示范性實施例中，該布局可以針對網絡，如圖所示的100。網絡100包括一個或多個節(jié)點104。在一些實施例中，至少一些節(jié)點 104包括用于感應一種或多種條件的一個或多個傳感器。在一些這種實施例中，節(jié)點104可以稱為傳感器節(jié)點，網絡100可以稱為傳感器網絡。應當理解，即使在網絡100稱為傳感器網絡的實施例中，并非網絡100中的所有節(jié)點都需要使用傳感器，盡管它們可能稱為傳感器節(jié)點或簡單地“節(jié)點”。例如，在一些實施例中，一些節(jié)點可以提供與其它設備(例如但不限于衛(wèi)星)或其它網絡(例如但不限于因特網)的連接。在一些實施例中，網絡100的節(jié)點104可以由一個或多個電化學電池供電。在一些實施例中，網絡100中的一些節(jié)點可以連接到電源(例如電網)，而其它節(jié)點可以由一個或多個原電池供電。在網絡100為傳感器網絡的一些實施例中，至少一些節(jié)點104可以用于從它們所處的物理環(huán)境中收集數(shù)據(jù)。例如，節(jié)點104可以是傳感器節(jié)點，并在物理環(huán)境(例如森林) 中部署以收集關于氣象現(xiàn)象(例如降雨量)的環(huán)境數(shù)據(jù)。在一些其它實施例中，節(jié)點104 可以設置在建筑物中，以測量水或其它用品的使用量。應當理解，這些僅僅是舉例，而不用于限制。接下來參見圖1B，它示出了基于節(jié)點104是傳感器節(jié)點的各種實施例的節(jié)點104。 節(jié)點104包括處理器110、存儲器112、電源114、通信接口 116和傳感器118。在一些實施例中，通信接口 116包括用于發(fā)射信息給其它節(jié)點的發(fā)射器和用于從其它節(jié)點接收信息的接收器。在一些實施例中，通信接口 116包括收發(fā)器。下面的描述將涉及單獨地接收器和發(fā)射器。但是，本領域技術人員可以理解，還可以用收發(fā)器替代。如上所述，在各種實施例中，電源114可以包括但不限于利用化學反應的電子電源(例如原電池)、太陽能電池、電容性電子存儲器、壓電式電子電源、利用電磁感應的電源及其組合。在一些實施例中，節(jié)點104設計為盡量小且輕，因此在處理功率和可用存儲器這兩方面都具有有限的計算資源。另外，在各種實施例中，節(jié)點104可以具有有限的電源資源。在一些實施例中，所有節(jié)點104都可以是傳感器節(jié)點，因此可以包括一個或多個傳感器118。在一些實施例中，所有節(jié)點104都可以不包括傳感器118，因此可以不是傳感器節(jié)點。在一些實施例中，一些節(jié)點104包括傳感器，而一些節(jié)點104不包括傳感器。除了具備有限資源外，在一些實施例中，可以按照使得運行中不便于升級、替換或補充所使用的任何部件或資源的方式來部署或設置傳感器節(jié)點104，或由節(jié)點的運行來消耗。例如，它們可以嵌入建筑物中的水泥墻后，或隨機部署在森林中從而使它們難以被物理定位。因此，對節(jié)點104來說，采用需要最小計算(處理和存儲)和電池資源的通過網絡進行通信的方法是有優(yōu)勢的。在各種實施例中，節(jié)點104可以達到嚴格的低能量要求，使得它可以長時間工作在合適的性能水平，而不考慮能源方面的限制。通過最小化節(jié)點104上發(fā)射器開啟發(fā)射和接收器開啟接收的次數(shù)、共享信道發(fā)生的沖突數(shù)以及接收器和發(fā)射器的運行時間可以實現(xiàn)這些目的。已知的提出沖突避免方法的MAC協(xié)議通常最適用于網絡中所有節(jié)點接收全部通信的媒介。檢測到的沖突要么直接在較低水平，要么在較高水平。例如，對于以太網，使用特殊的調制方法(曼特斯特編碼)，它可以便于利用專用模擬電路進行沖突檢測。若不使用這些特殊的編碼方法和專用硬件電路，通常不能利用這種直接方式來檢測沖突。替代地，可以在更高層次進行檢測。例如，可以利用循環(huán)冗余校驗(CRC)或使用握手機制來檢測幀正確接收從而完成檢測。但是，由于在RF通信中并非所有數(shù)據(jù)都能被所有節(jié)點104接收，這將導致由于隱藏和暴露的終端問題而引起的復雜度的增加。如圖IC所示，所謂的隱藏終端問題是由于發(fā)射節(jié)點104不在范圍內而導致節(jié)點 104不能檢測從一個節(jié)點104到另一個的正在進行的傳輸?shù)膯栴}。如圖IC所示，節(jié)點A正在向節(jié)點B進行發(fā)射。因為節(jié)點A不在范圍內，因此對節(jié)點C來說是隱藏的，節(jié)點C不知道該傳輸。若節(jié)點C也開始發(fā)射，它將干擾節(jié)點B的接收，因而可能導致沖突。這就是隱藏的終端問題。另一方面，如圖ID所示，暴露的終端問題是由于相鄰節(jié)點向范圍外節(jié)點的發(fā)射而使節(jié)點104錯誤地避免向其它節(jié)點進行發(fā)射的情形。這里，節(jié)點B正在向節(jié)點A發(fā)射，導致節(jié)點C錯誤地斷定自己不可以向節(jié)點D發(fā)射，盡管從節(jié)點C向節(jié)點D的這種發(fā)射并不會干擾節(jié)點A的接收。因為網絡中的移動節(jié)點和低功率發(fā)射器的使用，RF通信中會發(fā)生更復雜的情形。本發(fā)明各種實施例涉及通過無線網絡進行通信的設備。這里，節(jié)點104進入一個或多個共用通信信道上的帶寬競爭。在各種實施例中，可以通過節(jié)點104的同步來減少沖突、降低占空比和最小化能耗。在一些例子中，可以使用預定的數(shù)據(jù)發(fā)射來同步網絡中的各種節(jié)點104，其中預定的數(shù)據(jù)可以是任意用于一般網絡運行的數(shù)據(jù)，例如但不限于預定及路由數(shù)據(jù)。在其它例子中，可以至少部分地通過利用同步信號來同步節(jié)點，該同步信號在本文中稱為信標。還可以使用預定數(shù)據(jù)和信標的組合來同步節(jié)點?？梢愿鶕?jù)被稱為預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期的時間間隔來定時發(fā)射預定數(shù)據(jù)。知道一次預定數(shù)據(jù)發(fā)射的時間和一個預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期的持續(xù)時間后，一個節(jié)點就可以與相鄰節(jié)點的預定數(shù)據(jù)同步。本文中，與相鄰節(jié)點的預定數(shù)據(jù)的同步過程稱為訂閱相鄰預定數(shù)據(jù)。節(jié)點104還可以在有規(guī)律的時間間隔內發(fā)射信標，該時間間隔稱為信標周期。類似地，知道發(fā)射一個相鄰信標的時間和相鄰信標周期的持續(xù)時間后，節(jié)點就可以與相鄰節(jié)點的信標同步。在所有節(jié)點都同時或幾乎同時發(fā)射信標的網絡中，則節(jié)點可以與整個網絡同步。這些信標通常可以在共用信標信道上發(fā)射。接下來參見圖2，提供的流程圖示出了節(jié)點用來在一種操作模式下通過無線網絡進行通信的方法20的基本步驟。在步驟(22)，節(jié)點發(fā)射信標。這個過程可以根據(jù)任意已知的媒介接入控制協(xié)議進行。上述信標包括預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息，該發(fā)射信息包括關于下一次預定數(shù)據(jù)發(fā)射時間的信息。相鄰節(jié)點可以使用該信標來接收信標以便與該信標同步或訂閱該節(jié)點的預定數(shù)據(jù)。在步驟04)，該節(jié)點接收相鄰節(jié)點發(fā)射的相鄰信標。該過程也可以根據(jù)任意已知的媒介接入控制協(xié)議進行。每個相鄰信標分別包含預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息，該發(fā)射信息聲明發(fā)射該信標的相鄰節(jié)點將在何時發(fā)射預定數(shù)據(jù)。在節(jié)點可以使用接收的相鄰信標來與相鄰節(jié)點的信標同步或訂閱相鄰節(jié)點的預定數(shù)據(jù)。應當理解，信標的發(fā)射和相鄰信標的接收可以利用相同的媒介接入控制協(xié)議來執(zhí)行并可以按照任意順序來執(zhí)行。因此，步驟22和M的順序可以相互交換。在步驟( )，節(jié)點根據(jù)其預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息發(fā)射預定數(shù)據(jù)。已訂閱該節(jié)點的相鄰節(jié)點可以根據(jù)在步驟22或上一信標周期中發(fā)送的信標中接收的預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息開啟它們的接收器從而接收預定數(shù)據(jù)。在步驟( )，節(jié)點根據(jù)包含在步驟04)所接收的相鄰信標中或上一信標周期中的相鄰預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息來監(jiān)聽發(fā)射的相鄰預定數(shù)據(jù)。應當理解，步驟沈和觀的順序可以相互交換。因此，在一些例子中，節(jié)點可以在發(fā)射預定數(shù)據(jù)前監(jiān)聽相鄰預定數(shù)據(jù)。它還可以在發(fā)射預定數(shù)據(jù)后進一步監(jiān)聽其它相鄰預定數(shù)據(jù)。應當理解，節(jié)點僅僅需要在短時間內進入這種操作模式以采取該模式的任意步驟。因此，在步驟09)，該節(jié)點進入另一操作模式。在一些實施例中，其它模式可以是低功率或睡眠模式，其中處理器110和發(fā)射器及接收器都是斷電的，從而將能耗減少到最小值。 在其它實施例中，其它模式可以包括密集計算模式，其中處理器110致力于計算任務，并不需要利用接收器或發(fā)射器。應當理解，該節(jié)點還可以具有其它操作模式。在各種實施例中，信標周期和預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期是獨立的。信標周期的持續(xù)時間可以不同于預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期。所有節(jié)點104可以具有相等持續(xù)時間的信標周期。在一些例子中，所有節(jié)點可以具有相等持續(xù)時間的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期。在其它例子中，預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期的持續(xù)時間從一個節(jié)點104到另一個可以稍有不同。這樣可以避免兩個或更多節(jié)點陷入前后緊接且反復同時發(fā)射預定數(shù)據(jù)的情形。應當理解，信標周期和預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期不需要以任何方式進行校準。參見圖3，示出了信標周期121和預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的一個例子。在一些實施例中，預編程所有節(jié)點都具有相同的信標周期121，使得所有節(jié)點104每個信標周期121發(fā)射一次信標。在圖3中，標記125表示信標周期的起點，本文稱為信標周期起始時間，標記 126表示預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期的起點。標記1 表示預定數(shù)據(jù)。接下來參見圖4A-4D，它們示出了基于各種實施例的信標中包含的信息。在一個實施例中，如圖4A所示，信標130包括預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132。預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132可以包括能夠被節(jié)點104用來接收信標以便與發(fā)射該信標的節(jié)點104的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122同步的任意合適信息。在一個實施例中，預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132包括預定數(shù)據(jù)時間信息，即關于何時發(fā)射下一預定數(shù)據(jù)128的信息。在一些其它實施例中，預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132包括預定數(shù)據(jù)時間信息和關于預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的信息。接收該信標的相鄰節(jié)點將具有足夠的信息來訂閱該節(jié)點的預定數(shù)據(jù)。在一些其它實施例中，預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132包括預定數(shù)據(jù)時間信息和其它信息，例如節(jié)點ID，節(jié)點ID定義為發(fā)射該信標的節(jié)點的地址。在一些其它實施例中，預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132包括預定數(shù)據(jù)時間信息、預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122和節(jié)點ID。 應當理解，本文所述的任何預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息涉及在發(fā)射該信標的時間之后預定數(shù)據(jù)的發(fā)射時間。在一個實施例中，如上所述，只要預定數(shù)據(jù)時間信息包含在該信標的預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132中。這使得包含在信標中的數(shù)據(jù)較短，并使得信標的接收更高效。其它信息，例如節(jié)點ID和預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122，都包含在預定數(shù)據(jù)1 中。此時，相鄰節(jié)點在它能夠訂閱發(fā)射該信標的節(jié)點之前必須等待接收包含預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的預定數(shù)據(jù)。在各種實施例中，包含在預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132中的預定數(shù)據(jù)時間信息以相對時間或絕對時間給出。若以相對時間給出，它將參照于信標周期起始時間、信標周期結束時間或接收節(jié)點和發(fā)射節(jié)點已知的或可以推斷出的任意其它參考時間。當例如發(fā)射器和接收器可用共用時間參考(例如GPS衛(wèi)星時間)時，可以使用絕對時間。利用相對時間信息是有效地保持時間信息簡短的方式，而同時仍可以具有同步所需的時間分辨率。當信標發(fā)射和預定數(shù)據(jù)發(fā)射之間的時間間隔短暫時，相對時間信息通常更高效，因為在保持相同的分辨率時時間數(shù)據(jù)將更短，且因為同步的精密度將更少地受到與間隔時間成比例的影響，這是由于本地時間參考(例如本地實時時鐘)的精密度而導致的。在一些實施例中，為了最小化沖突數(shù)量和增強魯棒性，來自各個節(jié)點的預定數(shù)據(jù)發(fā)射可以利用擴頻通過多個頻道傳播出來。當實施擴頻時，信標140，除了包含預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132以外，還包含擴頻序列同步信息141，該擴頻序列同步信息141包含節(jié)點104用來與這些節(jié)點占用的擴頻序列同步的信息。在一些實施例中，每個節(jié)點104可以具有唯一的擴頻序列。在一些其它實施例中，所有節(jié)點104使用相同的擴頻序列。這種信標140如圖4B所示。在各種實施例中，用于預定數(shù)據(jù)發(fā)射的擴頻序列同步信息141可以按照多種不同方式聲明。包含在信標中的擴頻序列同步信息141可以是下一預定數(shù)據(jù)1 的發(fā)射無線頻率。在一些實施例中，擴頻序列同步信息141可以包括表示擴頻序列的至少一個信道的信息。在其他實施例中，擴頻序列同步信息141可以包括明確標識擴頻序列的至少一個
9信道的信息。在一個實施例中，例如，可以利用跳頻來實施擴頻，其中跳躍發(fā)生在每次發(fā)射預定數(shù)據(jù)時。節(jié)點104的跳頻擴頻序列的一個例子是[1，4，3，12，8，2，5]，表示節(jié)點發(fā)射預定數(shù)據(jù)128的信道的順序。知道該序列的至少一個成分后，相鄰節(jié)點104可以定位跟蹤發(fā)射該擴頻序列同步信息141的節(jié)點的擴頻序列。使相鄰節(jié)點知道節(jié)點的整個擴頻序列，該發(fā)射將更穩(wěn)定健全。即使由于RF噪聲或沖突導致發(fā)射給相鄰節(jié)點104的預定數(shù)據(jù)丟失，相鄰節(jié)點仍可以依據(jù)擴頻序列來接收隨后的預定數(shù)據(jù)發(fā)射。因此，一次失敗的發(fā)射將不會產生使相鄰節(jié)點錯失隨后的預定數(shù)據(jù)發(fā)射的影響。通過利用擴頻技術，來自節(jié)點104的預定數(shù)據(jù)128的發(fā)射不太可能沖突，因為多種頻率的使用將減少同一時間進行發(fā)射的沖突。但是，由于節(jié)點104通常在某一時間僅僅在一個信道上接收預定數(shù)據(jù)128，兩種發(fā)射的同一時間發(fā)生可以認為是沖突，因為接收器將不得不選擇一個并將另一個視作丟失。另一個實施例如圖4C所示，其中信標150包括信標同步信息131、預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132和擴頻序列同步信息141。信標同步信息131包括節(jié)點104用來接收信標或預定數(shù)據(jù)128以便與發(fā)射該信標的節(jié)點104的信標周期121同步的任意合適信息。在一個實施例中，信標同步信息131可以包括節(jié)點104用來接收信標或預定數(shù)據(jù) 128以便確定發(fā)射該信標的節(jié)點104的信標周期起始時間125的信息。在一些其它實施例中，信標同步信息131包括規(guī)定(specify)發(fā)射該信標的節(jié)點104的信標周期起始時間125 的信息。在一個實施例中，如圖4D所示，信標160有4字節(jié)長，其中信標同步信息131長5 比特，預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132長M比特，擴頻序列同步信息141長3比特。在各種實施例中，信標130/140/150/160都在固定信道上進行發(fā)射。在一些其它實施例中，例如，為了嘗試獲得不受干擾的豁免權，信標130/140/150/160可以在多個信道上進行發(fā)射。在一些實施例中，為每個新的信標周期121選擇新的信標信道，從而使信標 130/140/150/160在多個信道上進行發(fā)射。在一些其它實施例中，根據(jù)節(jié)點104已知的信道的序列來發(fā)射信標130/140/150/160。在一些實施例中，例如，其中信標130/140/150/160 在同一信標周期121內在多個信道上發(fā)射，該發(fā)射要么是同步的，要么是時序的。為了進一步最小化能耗和沖突數(shù)量，在一個實施例中，網絡中的所有節(jié)點可以同步它們的信標，使得所有信標130/140/150/160都在信標周期121的一個小時段內發(fā)送出來，該小時段被稱為信標間隔201。如圖5A所示，節(jié)點A在主信標周期121的信標間隔201 內發(fā)射信標 130/140/150/160。下面參見圖5B，圖5B示出了另一實施例，其中信標間隔201被分為多個信標時隙 211，使得每個節(jié)點104在多個時隙的其中一個發(fā)送信標130/140/150/160。每個節(jié)點隨機地選擇信標間隔中的信標時隙來發(fā)射它的信標。此時，信標同步信息131可以包括節(jié)點所選的用來發(fā)送信標的時隙數(shù)目。該實施例非常類似于本領域熟知的時隙AL0HA。應當理解， 若兩個或更多相鄰節(jié)點偶然選擇相同的用來發(fā)射它們各自信標的信標時隙，那么將發(fā)生沖突。因此，根據(jù)相互范圍內且可以在信標間隔內發(fā)射信標的相鄰節(jié)點的期望數(shù)量來適當?shù)剡x擇信標時隙211的數(shù)量，使得沖突的概率低至可接受。在其他實施例中，可以應用任意其他已知的媒介接入控制協(xié)議在信標間隔內發(fā)射信標。圖6示出了基于本發(fā)明一個實施例的預定數(shù)據(jù)1 的類型。預定數(shù)據(jù)1 可以包括地址401 (進行發(fā)射的設備的地址)、預定數(shù)據(jù)信息402(可以用于確定設備所使用的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期12 、交織因子403 (下文將要描述)、信標時間404 (涉及表示從預定數(shù)據(jù) 128的起點到信標周期125的起點之間的時間或任意允許接收器知曉發(fā)射器信標周期何時開始的其它數(shù)據(jù))、設備的相鄰計數(shù)405 (涉及發(fā)射預定數(shù)據(jù)的設備的相鄰數(shù)量)。僅僅作為示例，還包括地址408和數(shù)據(jù)409以便發(fā)送數(shù)據(jù)給相鄰。地址408和數(shù)據(jù)409僅僅由具有地址408的相鄰節(jié)點使用，而被所有其它相鄰節(jié)點忽略。還可以包括其它數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)409 可以是任意種類的應用數(shù)據(jù)或其它操作數(shù)據(jù)，該操作數(shù)據(jù)和該節(jié)點與網絡中的其它節(jié)點通信的操作模式不相關。在一些例子中，數(shù)據(jù)可以被一些或所有相鄰節(jié)點接收。接下來參見圖7，圖7示出了與信標同步及訂閱預定數(shù)據(jù)的過程。節(jié)點A發(fā)射包含預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132的信標。在該例中，節(jié)點A在信標間隔201內發(fā)送信標。如圖7所示，在該特定實施例中，信標間隔劃分為多個信標時隙211。在信標間隔內監(jiān)聽信標的相鄰可以接收該信標。相鄰節(jié)點使用所接收的信標中包含的預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132來確定節(jié)點 A下一預定數(shù)據(jù)1 的起始時間126。知曉下一預定數(shù)據(jù)1 的起始時間1 和預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的持續(xù)時間后，相鄰節(jié)點可以訂閱節(jié)點A的預定數(shù)據(jù)。注意，在一些實施例中， 預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122包含在信標中，而在另一些實施例中，該信息包含在預定數(shù)據(jù)中。若使用的媒介接入控制方法的特點是，不能僅從信標的接收檢測到信標周期起始時間125，那么在一些例子中，信標中包含信標同步信息131，從而允許同步。這是將時隙 ALOHA的變型用作媒介接入控制方法的例子的情形。在其他情形下，所使用的媒介接入控制方法仍然具有以下特點不能僅僅從信標的接收檢測到信標周期起始時間125，且信標中不包含信標同步信息131。在這些情形下，節(jié)點從預定數(shù)據(jù)中包含的信標時間確定節(jié)點A 的信標周期起始時間125。在各種實施例中，預定數(shù)據(jù)1 中包含的信標時間404是預定數(shù)據(jù)128的起點到下一信標周期起始時間125之間的時間段。信標時間404還可以是預定數(shù)據(jù)128中的任意單元與下一信標周期起始時間125之間的時間段。類似于預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132，信標時間404也可以是相對的或絕對的，并可以是任意標識或使能信標周期起始時間125的計算的值。當節(jié)點在長期閑置后開始通信時，例如，第一次按照安排開啟所有節(jié)點，這些節(jié)點將不會與它們各自相鄰節(jié)點的信標或預定數(shù)據(jù)同步。在一個實施例中，所有不同步的節(jié)點發(fā)射信標以便開始同步?？赡茉诶玳L期閑置后網絡上電時應用該過程。節(jié)點104發(fā)射第一信標的時間是該節(jié)點的信標周期起始時間125。這些節(jié)點預配置為具有相同的信標周期 121。應當理解，網絡上電時相互范圍內的節(jié)點數(shù)量比一般運行時的大得多。例如，很接近(例如同一房間內)的設備比分開設置于場地中(例如整個建筑物或在森林的各種地方內)的設備更早開啟。如果，例如，使用一些機制以允許節(jié)點在同一時間開啟，使所有節(jié)點嘗試同時初始接入媒介可能會有困難。例如，這將在時隙ALOHA被用于解決信標發(fā)射競爭時成為困難。若所有節(jié)點同時開啟，那么節(jié)點的信標發(fā)射都將不得不在信標間隔內爭奪媒介。根據(jù)所使用的媒介接入控制協(xié)議，這種通常來說很高的競爭率(contention radio)將成為困難并可能需要特殊措施方法來緩解，該競爭率遠高于現(xiàn)場看到的最大競爭。
因此，在一個實施例中，期望每個節(jié)點在上電時的信標周期起始時間125與任意其它節(jié)點的信標周期起始時間完全不同。在一個實施例中，為了節(jié)點104具有不同的信標周期起始時間，可以隨機選擇每個節(jié)點的信標周期起始時間125。應當理解，這種從很多節(jié)點發(fā)射信標的過程近似模仿本領域已知的純AL0HA。在另一實施例中，根據(jù)該節(jié)點唯一的特征(例如節(jié)點ID)來選擇信標周期起始時間。通過將網絡上電時初始化的節(jié)點信標周期起始時間125分散到較長的時間段，可以有效地減少發(fā)射信標的節(jié)點之間的沖突。如前面所描述的，當節(jié)點104沒有進行發(fā)射時，節(jié)點104開啟自己的接收器來監(jiān)測 (scan)從其它相鄰節(jié)點發(fā)射的信標，以便于其他相鄰節(jié)點同步。本文中將監(jiān)測信標信道以檢測從相鄰節(jié)點發(fā)送的信標的過程稱為信標監(jiān)測。當節(jié)點104不同步時，節(jié)點104分別在與上電時全信標周期121相等的時間段內執(zhí)行信標監(jiān)測。上述全信標監(jiān)測允許每個節(jié)點檢測網絡中的相鄰節(jié)點。同樣地，任意節(jié)點104第一次發(fā)送預定數(shù)據(jù)1 的時間應該與所有其它節(jié)點不同， 以避免沖突的高概率這一相同的問題。即，任意節(jié)點應該具有與所有其它節(jié)點不同的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期起始時間126。在一個實施例中，為了使節(jié)點具有不同的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期起始時間，隨機選擇每個節(jié)點的起始時間。在另一實施例中，利用節(jié)點104的一些唯一的特征 (例如節(jié)點ID)來計算節(jié)點的第一次預定數(shù)據(jù)發(fā)射的時間。除了預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期起始時間126的選擇以外，還要選擇預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期 122的持續(xù)時間。對于任意節(jié)點，預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的持續(xù)時間應該與任意其它節(jié)點的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的持續(xù)時間略有不同，還應該與同一節(jié)點的信標周期121的持續(xù)時間不同。在一個實施例中，隨機選擇預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的持續(xù)時間。在另一實施例中，利用節(jié)點104的一些唯一的特征(例如節(jié)點ID)來計算預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的持續(xù)時間。但是，從固定范圍的周期持續(xù)時間中隨機選擇預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的持續(xù)時間這個實施例較為優(yōu)選，這是因為利用節(jié)點ID計算預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的持續(xù)時間將導致節(jié)點的周期的最小和最大持續(xù)時間之間的差幅太大，因為任意兩個周期需要相差至少兩個預定數(shù)據(jù)發(fā)射持續(xù)時間以避免在兩個或更多連續(xù)的周期內兩個相鄰節(jié)點的預定數(shù)據(jù)發(fā)射相沖突。盡管隨機選擇預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的持續(xù)時間也會引起節(jié)點具有相似持續(xù)時間的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期，但其發(fā)生的概率非常低。通過具備不同持續(xù)時間的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122，兩個相鄰節(jié)點之間發(fā)生沖突的概率更低了。相反地，若預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的持續(xù)時間和預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期起始時間 126都是一樣的，或幾乎一樣，對于兩個相鄰節(jié)點來說，來自兩個相鄰節(jié)點的預定數(shù)據(jù)發(fā)射將落入同步，并在每個周期重復地沖突。通過隨機選擇預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期起始時間126和預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的持續(xù)時間，兩個節(jié)點落入同步的概率相當?shù)汀τ谌我鈨蓚€具有不同周期起始時間126和不同的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的持續(xù)時間的節(jié)點，僅僅在每個等于兩個節(jié)點的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期持續(xù)時間的最小公倍數(shù)的間隔內才會發(fā)生沖突，其中預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122至少相差兩個預定數(shù)據(jù)發(fā)射持續(xù)時間。因此，盡管發(fā)生沖突，但是由于很少發(fā)生因而可以忽略。例如，給定小于500us的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期持續(xù)時間，若一個節(jié)點具有2. 999s的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期，另一個節(jié)點具有3. OOOs的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期，那么這兩個節(jié)點間僅僅大約每9000秒發(fā)生一次沖突。即使信標周期起始時間125和預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期是隨機選擇的，仍然保留兩個或更多節(jié)點選擇相近的起始時間而導致發(fā)生沖突的可能性。因此，在一個實施例中，選擇信標周期和預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期遠大于一次信標發(fā)射或預定數(shù)據(jù)發(fā)射所需要的時間，從而使隨機選擇信標周期起始時間或預定數(shù)據(jù)發(fā)射起始時間而導致沖突的概率足夠低。當節(jié)點的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的持續(xù)時間和信標周期121的持續(xù)時間完全不同且它們各自的周期不相互成倍數(shù)時，將確保預定數(shù)據(jù)和信標僅僅極少在同一時間發(fā)射。若預定數(shù)據(jù)發(fā)射起始時間126和信標起始時間125碰巧沖突，那么節(jié)點必須在發(fā)射預定數(shù)據(jù)或信標中進行選擇，因為它只有一個發(fā)射器。若只使用一個發(fā)射器，即使在不同信道發(fā)射預定數(shù)據(jù)和信標也會出現(xiàn)上述問題。通過為特定節(jié)點選擇不同于信標周期121的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122，這種沖突將僅僅在每個等于發(fā)射周期持續(xù)時間的最小公倍數(shù)的間隔才會發(fā)生。全信標監(jiān)測將為節(jié)點接收發(fā)射自至少部分相鄰節(jié)點的信標提供高概率。沖突以及常常危害所選媒介上的發(fā)射的效應可能導致信標丟失。例如，當媒介是RF時，弱信號、多徑衰減和RF噪聲是丟失發(fā)射的常見原因。但是，為了與網絡同步，必須接收至少一個信標。因此，沒有以全信標監(jiān)測從它的相鄰節(jié)點接收信標的節(jié)點必須繼續(xù)監(jiān)聽信標直到接收至少一個信標。有時，即使長期監(jiān)測后仍可能沒有接收到任何相鄰信標。這將發(fā)生在相鄰節(jié)點使用很長時間進入發(fā)射信標的模式之時。因此，在一些實施例中，那些長期監(jiān)測后仍沒有接收到任何相鄰信標的節(jié)點進入低功率模式以節(jié)省功率。然后，它會在監(jiān)測模式和低功率模式之間交替直到它成功地接收相鄰信標。盡管一些實施例可以使用傳統(tǒng)的純AL0HA，或甚至其他更有效的MAC方法，但應當理解，需要用來初始化同步的時間并不重要。甚至沒有以全監(jiān)測從所有相鄰節(jié)點接收信標也不是問題，因為節(jié)點往往可以在之后再同步并訂閱其相鄰節(jié)點的預定數(shù)據(jù)。網絡上電后，網絡的同步節(jié)點繼續(xù)在相同的周期性間隔發(fā)射信標。該周期性間隔的持續(xù)時間等于信標周期121。使用這些其它信標以進一步允許網絡中初始化的新節(jié)點訂閱它們各自相鄰節(jié)點的預定數(shù)據(jù)。新近初始化的節(jié)點還使用信標來與其相鄰節(jié)點或整個網絡的信標同步。當信標同步信息131包含在預定數(shù)據(jù)中時，新近初始化的節(jié)點必須在能夠與信標同步前等待接收預定數(shù)據(jù)。這些附加信標還允許移動節(jié)點在網絡中移動時訂閱相鄰預定數(shù)據(jù)。下面回到圖7，應當理解，在初始化過程中，當節(jié)點隨機或通過上述其它方式選擇它們各自的信標周期起始時間125時，這些節(jié)點信標起始時間將發(fā)生在某一時間間隔內的不同時間，該時間間隔等于單個信標周期121的持續(xù)時間。在所有實施例中，接下來，同步網絡節(jié)點的信標周期起始時間125以便起始時間相同或幾乎相同，如圖7所示。所以，網絡節(jié)點將能夠在信標間隔201內發(fā)射它們的信標。由于在不同的固定周期發(fā)送信標和預定數(shù)據(jù)，它們是相互獨立的，因此任何節(jié)點都可以改變它的信標周期起始時間125。但是所有節(jié)點仍然保持相同的信標周期121。當節(jié)點從其它節(jié)點接收預定數(shù)據(jù)1 中的信標同步信息131時，接收節(jié)點104確定是否改變它的信標周期起始時間125以對準其它節(jié)點的信標周期起始時間125。若兩個節(jié)點的信標周期起始時間不是同時的，那么改變信標周期起始時間是必要的。應當理解，兩個起始時間是否被認作同時是基于一些因素，例如實際上可以用于校準信標周期起始時間的精密度。接收節(jié)點通過比較自己的信標的時間與其他節(jié)點信標的時間來確定它自己的信標起始時間與其他節(jié)點信標起始時間之間的差值，其他節(jié)點信標的時間可以從信標同步信息131中計算或推斷得到，信標同步信息131包含在其他節(jié)點發(fā)射的預定數(shù)據(jù)中。接收節(jié)點 104是否改變自己的信標周期起始時間125可以由某一標準(例如信標周期起始時間125 在之后發(fā)生)來決定。由于信標是周期的，其中節(jié)點的信標周期起始時間125隨后發(fā)生可以定義如下 若從第二個節(jié)點104接收預定數(shù)據(jù)1 的第一節(jié)點104確定從它自己的信標周期起始時間 125到第二個節(jié)點的信標周期起始時間125之間的時間段小于半個信標周期121，那么第二個節(jié)點就是具有較晚的信標周期起始時間125的節(jié)點。然后，可以將具有較早的信標周期起始時間125的第一節(jié)點104定義為必須改變其信標周期起始時間125以對準第二個節(jié)點的信標周期起始時間125的節(jié)點。已改變自己的信標周期起始時間125的節(jié)點必須相應地校準自己的信標時間 404。任何接收包含該信標時間404的預定數(shù)據(jù)的相鄰節(jié)點將知曉該第一節(jié)點的信標周期起始時間125的變化。使網絡的所有節(jié)點的所有信標周期起始時間125對準同一時間或幾乎同一時間后，在信標間隔內發(fā)射所有信標在某些網絡中是特別有利的，在該網絡中，節(jié)點是移動的， 因為它保持信標監(jiān)測的持續(xù)時間盡可能短，并允許節(jié)點在另一操作模式(例如低功率模式)花費最長時間。由于移動節(jié)點物理上在網絡中移動，它將進入一些節(jié)點的范圍同時移出另一些的范圍。若移動節(jié)點與信標周期起始時間已校準的網絡中的其相鄰節(jié)點的信標同步，那么即使它移出一些相鄰節(jié)點的范圍進入新的相鄰節(jié)點范圍仍可以保持與網絡信標的同步，因為這些新的相鄰節(jié)點實際上將具有相同的信標周期起始時間125。因此，通過保持網絡中的同步，移動節(jié)點僅僅需要訂閱它的新相鄰的預定數(shù)據(jù)時間。移動節(jié)點監(jiān)測其新相鄰的信標并利用包含在信標中的預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息132訂閱這些新相鄰的預定數(shù)據(jù)時間。由于對于網絡的所有節(jié)點，信標周期起始時間是校準的，且信標是在信標間隔內發(fā)射的，移動節(jié)點只需要監(jiān)測較短時間段以便從很多它的新相鄰接收信標。 因此，在信標周期起始時間1 不相同或不近似的網絡中，通過只在信標間隔內監(jiān)測信標且允許節(jié)點在其它時間進入低功率模式，而不是在信標周期121的長時間段內進行監(jiān)測， 可以實現(xiàn)明顯的功率節(jié)省。在已建立的節(jié)點已經同步的網絡中，必須初始化加入網絡的新節(jié)點。例如，在節(jié)點104用作建筑物自動化系統(tǒng)中的組件的安排中，若建筑物擴展或整修，可以設置新節(jié)點 104。新近初始化的節(jié)點配置為具有與該網絡的信標周期相同持續(xù)時間的信標周期121。在一些實施例中，新近初始化的節(jié)點執(zhí)行信標監(jiān)測來檢測來自其相鄰節(jié)點的信標。在信標監(jiān)測中，新近初始化的節(jié)點監(jiān)聽來自相鄰節(jié)點的信標的信標周期121的至少一部分。在一些實施例中，信標監(jiān)測可以持續(xù)整個信標周期121。該監(jiān)測應使新近初始化的節(jié)點可以接收它的一些相鄰節(jié)點發(fā)射的信標。有時，即使監(jiān)測整個信標周期，它也不能從所有相鄰接收信標，因為信標可能由于沖突、RF噪聲或其它效應而丟失。另外，在一些實施例中，節(jié)點可能不會在每個信標周期內發(fā)射信標，根據(jù)一個實施例，這是因為節(jié)點可以選擇不發(fā)送信標，除非從信標發(fā)射到預定數(shù)據(jù)發(fā)射的時間小于預設間隔。對于利用交織的節(jié)點， 該方法還有其它優(yōu)點，就是減少了相鄰密度很高時信標信道內的競爭。在其他實施例中，信標監(jiān)測可以持續(xù)比整個信標周期121更長的時間段。為了接收丟失的或第一信標周期中不存在的信標，這種方式是可取的。在另外的實施例中，信標監(jiān)測的持續(xù)時間可以比整個信標周期121短。重要地，在信標監(jiān)測中，節(jié)點必須接收至少一個信標，以便能夠與它的相鄰節(jié)點同步。因此，在一個實施例中，節(jié)點可以配置為持續(xù)地執(zhí)行信標監(jiān)測直到從相鄰節(jié)點接收到一個信標。通常該監(jiān)測將持續(xù)少于整個信標周期121的時間，但是若相鄰節(jié)點在第一信標周期內發(fā)射的所有信標都丟失了，那么監(jiān)測持續(xù)時間可以比整個信標周期121長。在一個實施例中，在節(jié)點已經將它們的信標周期起始時間125校準為相同或幾乎相同的網絡中，新近初始化的節(jié)點選擇信標周期起始時間與該起始時間相同。然后，新近初始化的節(jié)點在每個信標周期121中的信標間隔內發(fā)射信標。該節(jié)點發(fā)射的信標可以由相鄰節(jié)點接收，其中這些相鄰節(jié)點在該信標間隔內監(jiān)測信標。在另一實施例中，新近初始化的節(jié)點隨機選擇信標周期起始時間，并可以改變自己的信標周期起始時間，最終通過應用上文所給的用于確定何時改變信標起始時間的標準來對準其它節(jié)點的起始時間。但是，應當理解，當節(jié)點的信標周期起始時間改為相同或幾乎相同時，該個節(jié)點做出的信標周期起始時間的選擇可能導致網絡的所有其他節(jié)點改變它們的信標周期起始時間。信標監(jiān)測的持續(xù)時間將基于期望的性能與期望的功率守恒之比。更長的持續(xù)時間將允許接收更多信標，并因而允許更快地與更多相鄰節(jié)點同步。但是，該更長的持續(xù)時間也將消耗更多功率。當使用較短持續(xù)時間時，從相鄰節(jié)點接收較少信標。此時，只能在更晚的時間實現(xiàn)與所有相鄰節(jié)點的同步。若節(jié)點104—次具有很多相鄰，例如當很多移動節(jié)點同時移入其范圍內時，節(jié)點 104可能消耗很多能量，因為它可能不得不多次開啟自己的接收器以便從相鄰接收訂閱的預定數(shù)據(jù)128。即，該節(jié)點在另一操作模式(例如低功率或睡眠模式)花費較少的時間。應當理解，即使節(jié)點具有在一個預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期內接收一定數(shù)據(jù)量的容量，它也可能希望將自己接收的數(shù)據(jù)量限制在該最大容量以下，以便保留能量。對于由電池供電的和必須處于操作狀態(tài)一定時間的節(jié)點，這是尤其重要的。因此，當節(jié)點的相鄰節(jié)點數(shù)量達到某一限值時，該節(jié)點可以請求其相鄰節(jié)點采用本文中所描述的交織技術。本文中將達到或超過該限值的節(jié)點稱為超載。應當理解，該限值可能小于節(jié)點的最大容量。隨著節(jié)點變得更加超載， 即它的相鄰節(jié)點甚至超過負載限值，該節(jié)點可以請求其相鄰節(jié)點采用更高程度的交織，如同下面將要描述的。當工作時，每個節(jié)點104向其相鄰節(jié)點104提供表示其相鄰密度的信息，本文又稱為相鄰密度信息。在一些實施例中，相鄰密度信息包括相鄰計數(shù)，即一個節(jié)點所具有的相鄰數(shù)量。每個節(jié)點104可以將自己的相鄰密度作為其預定數(shù)據(jù)128的一部分進行聲明。在各種實施例中，從第一節(jié)點104接收相鄰密度信息后，每個相鄰節(jié)點104確定該第一節(jié)點104是否超載?？梢酝ㄟ^對比該第一節(jié)點104的相鄰密度信息與預設計數(shù) (predetermined count)來確定該第一節(jié)點104是否超載，其中該預設計數(shù)表示使用交織前可允許的相鄰的最大數(shù)量。應當理解，相鄰節(jié)點將從該第一節(jié)點和從使其作為相鄰的所有其他節(jié)點接收相鄰密度信息。在一個實施例中，相鄰節(jié)點根據(jù)所接收的全部相鄰密度信息確定最高相鄰密度，例如最高相鄰計數(shù)，并根據(jù)該最高相鄰密度應用交織。應用交織的相鄰節(jié)點調節(jié)自己的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122。該調節(jié)標準可以預設并可以包括將數(shù)據(jù)發(fā)射周期122增加或減少一個因子，本文將該因子稱為交織因子。所應用
15的交織因子可以根據(jù)相鄰節(jié)點所接收的相鄰密度的改變而變化。隨著所接收的相鄰密度增加或減少，該相鄰節(jié)點可以進入各種程度的交織或停止應用交織。應當理解，若所有相鄰節(jié)點根據(jù)第一節(jié)點所提供的相鄰密度信息增加它們各自的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122，那么該第一節(jié)點將在給定時間內接收較少預定數(shù)據(jù)。因此，該第一節(jié)點可以通過在長期不接收預定數(shù)據(jù)時進入低功率模式來保留更多能量。通過根據(jù)相鄰密度信息適當?shù)卣{節(jié)所有相鄰節(jié)點的預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122，可以將該第一節(jié)點的平均功耗保持在一定預設限值內。應當理解，對于電池供電的節(jié)點，將功耗保持在這些限值內將確保該節(jié)點達到它所設定的工作壽命。在包含很多移動節(jié)點的網絡中，任何節(jié)點可能具有的相鄰節(jié)點數(shù)量可能動態(tài)地變化，相鄰密度也隨之動態(tài)變化。因此，任何節(jié)點也必須動態(tài)地改變它的交織因子來進行適應，從而反映相鄰密度的變化。但是，發(fā)明人還認為，快速增加或減少預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122可能提出一些問題， 例如可能存在一些接收器在僅丟失一次預定數(shù)據(jù)發(fā)射時保持同步失敗的風險。因此，在一些實施例中，所使用的交織因子是2n，其中η稱為交織數(shù)量且是一個自然數(shù)。交織因子確定了應用該交織因子的節(jié)點104發(fā)射它的預定數(shù)據(jù)1 的相對于其預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122的頻率。例如，交織因子2表示每兩個預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期122發(fā)射一次預定數(shù)據(jù)128。
權利要求
1.一種設備通過無線網絡在一種操作模式下進行通信的方法，其特征在于，所述方法包括在信標周期的信標間隔根據(jù)媒介接入控制協(xié)議發(fā)射信標，所述信標包括預定數(shù)據(jù)發(fā)射 fn息；在所述信標周期的所述信標間隔根據(jù)所述媒介接入控制協(xié)議接收由一個或多個相鄰設備發(fā)射的一個或多個相鄰信標，每個相鄰信標包括相鄰預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息； 根據(jù)所述預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息定時發(fā)射預定數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述相鄰預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息定時監(jiān)聽相鄰預定數(shù)據(jù)；以及允許所述設備進入另一操作模式。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預定數(shù)據(jù)包括信標同步信息。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述信標還包括擴頻序列同步信息。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息包括預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期信息。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括執(zhí)行信標監(jiān)測，其中所述信標監(jiān)測包括監(jiān)聽相鄰信標的信標周期的至少一部分； 若在所述信標監(jiān)測中沒有檢測到相鄰信標，隨機選擇信標周期起始時間；以及若在所述信標監(jiān)測中檢測到至少一個相鄰信標，根據(jù)所述至少一個相鄰信標確定所述信標周期起始時間。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預定數(shù)據(jù)是根據(jù)所述預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期進行發(fā)射的；且其中所述信標周期和所述預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期是獨立的。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括從所述相鄰設備接收相鄰預定數(shù)據(jù)，所述相鄰預定數(shù)據(jù)包括相鄰計數(shù)，所述相鄰計數(shù)表示與所述相鄰設備進行通信的設備的數(shù)量；以及根據(jù)所述相鄰計數(shù)自動調節(jié)所述預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期。
8.一種存儲有多個指令的非臨時性計算機可讀媒介，其特征在于，所述指令用于執(zhí)行如權利要求1所述的方法的步驟。
9.一種通過無線網絡進行通信的設備，其特征在于，所述設備包括 發(fā)射器；接收器；以及與所述發(fā)射器和接收器連接的處理器，所述處理器配置用于，在一種操作模式中 使所述發(fā)射器在信標周期的信標間隔根據(jù)媒介接入控制協(xié)議發(fā)射信標，所述信標包括預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息；使所述接收器在所述信標周期的所述信標間隔根據(jù)所述媒介接入控制協(xié)議接收由一個或多個相鄰設備發(fā)射的一個或多個相鄰信標，每個相鄰信標包括相鄰預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息；使所述發(fā)射器根據(jù)所述預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息定時發(fā)射預定數(shù)據(jù)；使所述接收器根據(jù)所述相鄰預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息定時監(jiān)聽相鄰預定數(shù)據(jù)；以及允許所述設備進入另一操作模式。
10.根據(jù)權利要求9所述的設備，其特征在于，所述預定數(shù)據(jù)包括信標同步信息。
11.根據(jù)權利要求9所述的設備，其特征在于，所述信標還包括擴頻序列同步信息。
12.根據(jù)權利要求9所述的設備，其特征在于，所述預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息包括預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期信息。
13.根據(jù)權利要求9所述的設備，其特征在于，所述處理器還配置用于執(zhí)行信標監(jiān)測，其中所述信標監(jiān)測包括監(jiān)聽相鄰信標的信標周期的至少一部分； 若在所述信標監(jiān)測中沒有檢測到相鄰信標，隨機選擇信標周期起始時間；以及若在所述信標監(jiān)測中檢測到至少一個相鄰信標，根據(jù)所述至少一個相鄰信標確定所述信標周期起始時間。
14.根據(jù)權利要求9所述的設備，其特征在于，所述預定數(shù)據(jù)是根據(jù)所述預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期進行發(fā)射的；且其中所述信標周期和所述預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期是獨立的。
15.根據(jù)權利要求9所述的設備，其特征在于，所述處理器還配置用于從所述相鄰設備接收相鄰預定數(shù)據(jù)，所述相鄰預定數(shù)據(jù)包括相鄰計數(shù)，所述相鄰計數(shù)表示與所述相鄰設備進行通信的設備的數(shù)量；以及根據(jù)所述相鄰計數(shù)自動調節(jié)所述預定數(shù)據(jù)發(fā)射周期。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通過無線網絡進行通信的方法和設備。其中，設備在一種操作模式下通過無線網絡進行通信的方法使用任意合適的媒介接入控制機制來定時地在節(jié)點間傳送預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息。然后根據(jù)預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息定時發(fā)射預定數(shù)據(jù)，并根據(jù)相鄰預定數(shù)據(jù)發(fā)射信息定時監(jiān)聽相鄰預定數(shù)據(jù)。最后，所述設備還被允許進入另一操作模式。
文檔編號H04W74/00GK102469468SQ201110212378
公開日2012年5月23日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權日2010年11月15日
發(fā)明者格瑞維德 比耶勒高·耶格 莫滕 申請人:Hp投資有限公司