專利名稱：使用沖突避免協(xié)議的無(wú)線通信方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有使無(wú)線信號(hào)發(fā)生沖突的風(fēng)險(xiǎn)和/或干擾的環(huán)境中的無(wú)線通信。尤其是，本發(fā)明涉及用于時(shí)隙分配的方法和系統(tǒng)，所述時(shí)隙分配包含專用時(shí)分多址事務(wù)時(shí)隙和共享事務(wù)時(shí)隙二者，所述共享事務(wù)時(shí)隙具有用于沖突競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)制。當(dāng)出于在工業(yè)過(guò)程控制和自動(dòng)化領(lǐng)域中的監(jiān)測(cè)和控制目的而在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中使用時(shí)，本發(fā)明尤其有利。
背景技術(shù)：
在生產(chǎn)率和靈活性增益方面，無(wú)線技術(shù)給工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)若干益處。工業(yè)站點(diǎn)通常是對(duì)電纜類型和質(zhì)量具有嚴(yán)格需求的苛刻環(huán)境。此外，大型站點(diǎn)通常需要成千上萬(wàn)的線纜且在已經(jīng)擁塞的站點(diǎn)中可能難以安裝或工程設(shè)計(jì)附加布線。因而，在安裝階段中，無(wú)線通信可以節(jié)省成本和時(shí)間。再者，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的adhoc屬性允許在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增加時(shí)的簡(jiǎn)單設(shè)置和重配置。
無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的需求是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與其他設(shè)備和競(jìng)爭(zhēng)無(wú)線系統(tǒng)的共存。已經(jīng)發(fā)展了 WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)來(lái)滿足這些需求。WirelessHART是用于過(guò)程自動(dòng)化應(yīng)用(包括過(guò)程測(cè)量、控制和評(píng)估管理應(yīng)用)的無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。它基于HART協(xié)議，但是它添加了無(wú)線能力以使得在維持與現(xiàn)有HART設(shè)備、工具和命令的兼容性的同時(shí)，用戶能夠受益于無(wú)線技術(shù)。WirelessHART網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接到工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)可以是基于TCP的網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)或諸如PR0FIBUS的總線。諸如現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和接入點(diǎn)之類的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸和接收WirelessHART包，且執(zhí)行支持網(wǎng)絡(luò)形成和維護(hù)所必須的基本功能。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信使用TDMA(時(shí)分多址)進(jìn)行仲裁，這允許對(duì)通信鏈路活動(dòng)的調(diào)度。
MAC協(xié)議是無(wú)線通信技術(shù)的基礎(chǔ)，其用于在通信節(jié)點(diǎn)之間分配共享無(wú)線信道。在大多數(shù)情況中，MAC協(xié)議可以分成兩類無(wú)沖突協(xié)議(FDMA、TDMA, CDMA等)和沖突競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議 (分段式AL0HA、CSMA、信道跳躍等)。在下面簡(jiǎn)要地總結(jié)了一些域無(wú)線技術(shù)及其MAC協(xié)議
12G蜂窩電話系統(tǒng)。GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))蜂窩系統(tǒng)組合了 FDMA (頻分多址) 和TDMA的使用以允許多個(gè)手機(jī)在單個(gè)小區(qū)中工作。
22.5G蜂窩電話系統(tǒng)。具有GPRS (通用分組無(wú)線服務(wù))分組交換服務(wù)的GSM使用動(dòng)態(tài)TDMA方案來(lái)傳遞數(shù)據(jù)。
33G蜂窩電話系統(tǒng)。CDMA2000使用CDMA (碼分多址)來(lái)發(fā)送語(yǔ)音、數(shù)據(jù)且在移動(dòng)電話和小區(qū)站之間信令傳送數(shù)據(jù)。
4藍(lán)牙。藍(lán)牙[I]分組模式通信使用信道跳躍用于若干私有局域網(wǎng)之間的共享信道接入。
5WLAN。IEEE 802. 11 [2]無(wú)線局域網(wǎng)使用CSMA/CA用于小區(qū)內(nèi)的多址接入。
6IEEE 802. 15. 4。IEEE 802. 15. 4 [3]針對(duì)周期性業(yè)務(wù)包使用TDMA且針對(duì)于突發(fā)性業(yè)務(wù)包使用CSMA (載波監(jiān)聽多址)。
7. WirelessHART。WirelessHARAT [4]組合了針對(duì)周期性業(yè)務(wù)包的TDMA和信道跳躍以及用于突發(fā)業(yè)務(wù)包的分段式ALOHA的使用。
上述摘要概覽顯示蜂窩電話系統(tǒng)(2G、2. 5G和3G)僅使用無(wú)沖突MAC協(xié)議；藍(lán)牙和WLAN僅使用沖突競(jìng)爭(zhēng)MAC協(xié)議。IEEE802. 15. 4和WirelessHART使用所有無(wú)沖突和沖突競(jìng)爭(zhēng)MAC協(xié)議，且在IEEE 802. 15. 4和WirelessHART中區(qū)分不同業(yè)務(wù)類型。
在工業(yè)無(wú)線應(yīng)用中存在兩種業(yè)務(wù)周期性業(yè)務(wù)和突發(fā)業(yè)務(wù)。諸如TDMA (時(shí)分多址) 的無(wú)沖突MAC(多址)協(xié)議更適用于周期性業(yè)務(wù)；另一方面，諸如CSMA(載波監(jiān)聽多址)的沖突競(jìng)爭(zhēng)MAC協(xié)議更適用于突發(fā)業(yè)務(wù)。
TDMA是無(wú)沖突協(xié)議，其將時(shí)間軸分割成超幀。每個(gè)超幀被進(jìn)一步分割成多個(gè)時(shí)隙， 且這些時(shí)隙被排他性預(yù)分配給不同用戶。每個(gè)用戶被允許在分配給它的時(shí)隙期間，即在整個(gè)系統(tǒng)資源專用于該用戶的分配時(shí)隙期間，自由地進(jìn)行傳輸。TDMA適用于可預(yù)測(cè)以便預(yù)分配的周期性業(yè)務(wù)。然而，對(duì)于突發(fā)業(yè)務(wù)包，TDMA退化為像低效分段式ALOHA協(xié)議那樣工作。
分段式ALOHA的基本思想很簡(jiǎn)單使得無(wú)線用戶在下一時(shí)隙的開始進(jìn)行傳輸，而不管他們是否具有需要發(fā)送的包。分段式ALOHA協(xié)議具有較差性能，因?yàn)闊o(wú)論何時(shí)只要一個(gè)發(fā)送者具有需要傳輸?shù)陌?，它都進(jìn)行傳輸而不管其他。當(dāng)要傳輸突發(fā)包時(shí)，CSMA是優(yōu)于分段式ALOHA的改進(jìn)。CSMA的基本原理在于當(dāng)發(fā)送者產(chǎn)生新包時(shí)，信道被監(jiān)聽且如果發(fā)現(xiàn)該信道空閑，則包被傳輸。當(dāng)沖突發(fā)生時(shí)，每個(gè)發(fā)送者在未來(lái)的一些其他時(shí)間隨機(jī)地重新調(diào)度沖突包的重新傳輸。然而，常規(guī)CSMA在連續(xù)時(shí)間工作，這并未直接應(yīng)用于純TDMA系統(tǒng)。
IEEE 802. 15. 4工作起來(lái)就像它是TDMA和CSMA的簡(jiǎn)單混合。超幀時(shí)間被分割成分別用于TDMA和CSMA的兩個(gè)時(shí)間階段，且在不同階段中獨(dú)立地執(zhí)行TDMA和CSMA。因?yàn)?CSMA僅可以在連續(xù)時(shí)間中執(zhí)行，這種簡(jiǎn)單混合并被用在比如WirelessHART的純TDMA環(huán)境中。WirelessHART是純TDMA系統(tǒng)且它區(qū)分其他不同業(yè)務(wù)類型。然而，因?yàn)槠涔蚕硎聞?wù)時(shí)隙的低效類分段式ALOHA運(yùn)行，WirelessHART遭受了不良網(wǎng)絡(luò)性能。
在受讓給誠(chéng)均館大學(xué)[韓國(guó)]的題為“Method for recognizingavailable channel in IEEE 802. 15. 4 protocol CSMA/CA mechanism，，的專利申請(qǐng) US 2009/0129353 中，描述了在IEEE 802. 15. 4協(xié)議CSMA/CA機(jī)制中識(shí)別可用信道的方法，其中使用隨機(jī)后退 (backoff)時(shí)間擴(kuò)展算法以改善分段式CSMA/CA的性能。
在受讓給摩托羅拉公司的題為“Optimizing positions of time slots in a hybrid time division multiple access (TDMA)-carrier sense multiple access (CSMA) medium access control (MAC) for mult1-hop ad hocnetworks” 的另一專利申請(qǐng) US 2008/0316966中，描述了一種在幀中分配時(shí)隙的混合TDMA-CSMA MAC協(xié)議，其中所述幀具有如下結(jié)構(gòu)其中傳輸時(shí)間被分割成第一數(shù)目的實(shí)際TDMA時(shí)隙和第二數(shù)目的“虛擬” CSMA 時(shí)隙。每個(gè)幀包含可變長(zhǎng)度/持續(xù)時(shí)間TDMA部分和可變長(zhǎng)度/持續(xù)時(shí)間CSMA部分，且分配給TDMA部分和CSMA部分的幀的相對(duì)百分比可以根據(jù)業(yè)務(wù)模式動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消除上述問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)。這些和其他目的通過(guò)權(quán)利要求1 所述的方法獲得。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，公開了一種用于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間提供無(wú)線通信的方法，其中所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議且在超幀中布置一個(gè)或更多專用TDMA時(shí)隙，以及其中所述超幀還包含至少兩個(gè)或更多共享事務(wù)時(shí)隙。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，公開了一種用于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間提供無(wú)線通信的方法，其中所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議且在超幀中布置一個(gè)或更多專用TDMA時(shí)隙，以及將源節(jié)點(diǎn)中的后退指數(shù)(BOExp)變量設(shè)置為預(yù)定起始數(shù)，其中源節(jié)點(diǎn)中的至少后退計(jì)數(shù)(BoCntr)被歸零。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，公開了一種用于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間提供無(wú)線通信的方法，其中所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議且在超幀中布置一個(gè)或更多專用TDMA時(shí)隙，且在I和2b°Exp-1之間選擇一個(gè)共享事務(wù)時(shí)隙，且在所選共享時(shí)隙中發(fā)送延遲的傳輸。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，公開了一種用于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間提供無(wú)線通信的方法，其中所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議且在超幀中布置一個(gè)或更多專用TDMA時(shí)隙，以及進(jìn)行檢查以查看源節(jié)點(diǎn)中的后退計(jì)數(shù)是否等于零(BOCntr = 0)，且如果為是，則開始爭(zhēng)奪或競(jìng)爭(zhēng)共享事務(wù)時(shí)隙。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，公開了一種用于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間提供無(wú)線通信的方法，其中所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議且在超幀 中布置一個(gè)或更多專用TDMA時(shí)隙，以及當(dāng)在預(yù)定時(shí)間周期中沒有接收到確認(rèn)(ACK)時(shí)，重傳中貞。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，公開了一種用于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間提供無(wú)線通信的方法，其中所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議且在超幀中布置一個(gè)或更多專用TDMA時(shí)隙，且當(dāng)檢測(cè)信道空閑時(shí)，在第一后退(CCA)時(shí)隙的結(jié)尾開始傳輸?shù)那巴酱a，或者在檢測(cè)信道空閑時(shí)，在超幀偏移(TsTxOffset)周期的結(jié)尾發(fā)送幀。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，公開了一種用于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間提供無(wú)線通信的方法，其中所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議且在超幀中布置一個(gè)或更多專用TDMA時(shí)隙，以及所述超幀包含至少一個(gè)專用事務(wù)時(shí)隙和至少兩個(gè)共享事務(wù)時(shí)隙，其中該專用和共享時(shí)隙交替地分布，使得至少一個(gè)共享事務(wù)時(shí)隙未被另一個(gè)共享事務(wù)時(shí)隙緊緊跟隨。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種用于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間提供無(wú)線通信的方法，其中所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議且在超幀中布置一個(gè)或更多專用TDMA時(shí)隙，以及至少一個(gè)共享事務(wù)時(shí)隙還包含至少兩個(gè)后退(CCA)時(shí)隙。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，公開了一種用于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間提供無(wú)線通信的方法，其中所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議且在超幀中布置一個(gè)或更多專用TDMA時(shí)隙，以及在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間的所述無(wú)線通信包含突發(fā)模式數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明的基本原理是雙時(shí)隙方案，S卩，幀包含專用時(shí)隙分配TDMA事務(wù)時(shí)隙和CCA(空閑信道評(píng)估)共享事務(wù)時(shí)隙二者。專用事務(wù)時(shí)隙用TDMA和分段式ALOHA中，在其中完成包傳輸?shù)耐暾聞?wù)(在必要時(shí)包括信道監(jiān)聽、數(shù)據(jù)包傳輸和ACK傳輸)。CCA時(shí)隙是CSMA(載波監(jiān)聽多址)中的后退周期，后退周期是理論分析中的最大傳播延遲時(shí)間(無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中最遠(yuǎn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的傳播延遲時(shí)間)。(實(shí)際上，由于硬件設(shè)計(jì)，傳播延遲較長(zhǎng))。與專用事務(wù)時(shí)隙相比，CCA時(shí)隙具有極短的持續(xù)時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明，時(shí)間軸首先被分割成事務(wù)時(shí)隙。這些事務(wù)時(shí)隙分成兩類專用事務(wù)時(shí)隙和共享事務(wù)時(shí)隙。這兩類事務(wù)時(shí)隙之間的差異在于，專用事務(wù)時(shí)隙用于周期性業(yè)務(wù)包，而共享事務(wù)時(shí)隙主要用于突發(fā)業(yè)務(wù)包。專用事務(wù)時(shí)隙使用TDMA協(xié)議來(lái)排他性地向無(wú)線用戶預(yù)分配時(shí)隙，因此TDMA幀的每個(gè)時(shí)隙專用于一個(gè)無(wú)線用戶。共享事務(wù)時(shí)隙使用CSMA協(xié)議來(lái)執(zhí)行無(wú)線用戶之間的信道競(jìng)爭(zhēng)，且CCA時(shí)隙用作CSMA中的后退周期。共享事務(wù)時(shí)隙中CCA時(shí)隙的數(shù)目在本發(fā)明中是重要的考慮，其在判定性能改善程度方面時(shí)的重要因素。時(shí)間軸中這兩類事務(wù)時(shí)隙的比例和分布是本發(fā)明中的另一重要方面。該比例優(yōu)選地基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的平均錯(cuò)誤率，所述平均錯(cuò)誤率可以從持久觀察和理論分析而獲得。優(yōu)選地，在本發(fā)明中使用專用和共享時(shí)隙的交替分布，這極大地改善了基于CSMA的信道競(jìng)爭(zhēng)的性能。 在本說(shuō)明書中，給出應(yīng)用于WirelessHARAT的三個(gè)重要方面的示例基于雙時(shí)隙的信道競(jìng)爭(zhēng)、共享或CSMA事務(wù)時(shí)隙中的CCA時(shí)隙的數(shù)目以及超幀中專用和共享事務(wù)時(shí)隙的分布。然而，本發(fā)明并不僅僅限于WirelessHART，可以在周期性業(yè)務(wù)和突發(fā)業(yè)務(wù)之間進(jìn)行區(qū)分的所有TDMA系統(tǒng)均可以受益于本發(fā)明。本發(fā)明具有以下有利屬性1.它具有用于兩種業(yè)務(wù)的雙時(shí)隙。在WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)中，也存在兩個(gè)時(shí)隙專用時(shí)隙和共享時(shí)隙，但是它們?nèi)际鞘聞?wù)時(shí)隙。本發(fā)明遵循事務(wù)時(shí)隙的這種分類且引入了CCA時(shí)隙。CCA時(shí)隙用在共享事務(wù)時(shí)隙中以改善突發(fā)業(yè)務(wù)包競(jìng)爭(zhēng)的性能；再者，專用事務(wù)時(shí)隙中的周期業(yè)務(wù)包傳輸也得到改善。因?yàn)閷Ｓ檬聞?wù)時(shí)隙中的任意丟失周期業(yè)務(wù)包可以在隨后的共享事務(wù)時(shí)隙中被重新傳輸，TDMA調(diào)度不需要在下一超幀中再次分配。因而，通過(guò)較快的重新傳輸過(guò)程改善了周期數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而沒有額外的花費(fèi)。i1.改善的基于TDMA的混合MAC。IEEE 802. 15. 4的協(xié)議允許混合MAC協(xié)議，該混合MAC協(xié)議針對(duì)周期性業(yè)務(wù)包使用TDMA且針對(duì)突發(fā)業(yè)務(wù)包使用CSMA。然而，IEEE 802. 15. 4是TDMA和CSMA的簡(jiǎn)單混合。超幀時(shí)間被分割成分別用于TDMA和CSMA的兩個(gè)時(shí)間階段，且在不同階段中獨(dú)立地執(zhí)行TDMA和CSMA。因?yàn)镃SMA僅可以在連續(xù)時(shí)間中執(zhí)行，其不能被用在比如WirelessHART的純TDMA環(huán)境中。本發(fā)明提供一種方法以將載波監(jiān)聽方案應(yīng)用在TDMA系統(tǒng)中。ii1.雙后退。因?yàn)樵摲椒ň哂须p時(shí)隙，本發(fā)明支持雙后退。第一后退基于CCA時(shí)隙。當(dāng)判定需要在共享事務(wù)時(shí)隙中傳輸包時(shí)，包將延遲隨機(jī)數(shù)目的CCA時(shí)隙以執(zhí)行信道檢測(cè)。第二后退基于共享事務(wù)時(shí)隙。當(dāng)在共享事務(wù)時(shí)隙中存在包錯(cuò)誤時(shí)，包的重新傳輸將延遲隨機(jī)數(shù)目的共享事務(wù)時(shí)隙。(新的突發(fā)業(yè)務(wù)包也可以執(zhí)行這種延遲，其將簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)方式且減小包沖突的概率)。專用和共享時(shí)隙的交替分布。在IEEE 802. 15. 4的超幀中，CSMA階段是連續(xù)的，這意味著信道競(jìng)爭(zhēng)密集地發(fā)生。密集競(jìng)爭(zhēng)存在兩個(gè)缺點(diǎn)。首先，存在可能競(jìng)爭(zhēng)信道的兩種包TDMA階段中的錯(cuò)誤包和控制包。在大多數(shù)情況中，錯(cuò)誤包對(duì)于恢復(fù)而言是更加重要的，否則TDMA調(diào)度可能隨著時(shí)間的進(jìn)行而被被破壞且具有嚴(yán)重的后果。密集競(jìng)爭(zhēng)還使得更加難以在錯(cuò)誤包和控制包之間進(jìn)行區(qū)分。其次，密集競(jìng)爭(zhēng)快速劣化CSMA的性能。為了解決或至少緩解這些問(wèn)題，新發(fā)明可以包括專用和共享時(shí)隙在時(shí)間軸中的交替分布，發(fā)明人確定這將極大地改善網(wǎng)絡(luò)性能。如此處所述，本發(fā)明的方法可以應(yīng)用于能夠區(qū)分周期性和突發(fā)業(yè)務(wù)的任意TDMA系統(tǒng)。在WirelessHART無(wú)線系統(tǒng)中實(shí)踐本發(fā)明幾乎不需要對(duì)于當(dāng)前WirelessHART無(wú)線系統(tǒng)做出變化。對(duì)于當(dāng)前無(wú)線系統(tǒng)，當(dāng)應(yīng)用或?qū)嵺`本發(fā)明時(shí)必須的僅有變化是在共享事務(wù)時(shí)隙內(nèi)添加一個(gè)或更多附加CCA時(shí)隙。但是因?yàn)镃CA時(shí)隙相對(duì)于事務(wù)時(shí)隙具有極短的持續(xù)時(shí)間，添加若干CCA時(shí)隙幾乎不影響當(dāng)前無(wú)線系統(tǒng)。以WirelessHARAT作為TDMA協(xié)議的具體示例，增加至多5個(gè)CCA時(shí)隙(因?yàn)樵诋?dāng)前WirelessHART中可以存在一個(gè)CCA時(shí)隙，因而，CCA時(shí)隙的數(shù)目現(xiàn)在將增加到6)將不影響共享事務(wù)時(shí)隙中的任意其他計(jì)時(shí)器。v1.后向兼容性。因?yàn)樾翸AC優(yōu)選地單獨(dú)在無(wú)線節(jié)點(diǎn)中實(shí)施，它不影響接節(jié)點(diǎn)之間的原始通信。所以具有新MAC的節(jié)點(diǎn)將與老節(jié)點(diǎn)可兼容。然而，即使當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中僅一些支持新MAC時(shí)，性能改善仍是明顯的。 vi1.小的改變帶來(lái)性能的極大改善。即使在共享事務(wù)時(shí)隙中僅存在兩個(gè)CCA時(shí)隙時(shí)，吞吐量極大地改善。(已經(jīng)對(duì)于所有無(wú)線節(jié)點(diǎn)均支持本發(fā)明的協(xié)議情況進(jìn)行了分析)。以WirelessHART為例；當(dāng)存在兩個(gè)CCA時(shí)隙時(shí)，吞吐量的理論峰值從0. 368改善為0. 52。當(dāng)CCA時(shí)隙的數(shù)量是6時(shí)，峰值吞吐量的改善高于100% (從0. 368到0. 74)。vii1.普遍可應(yīng)用性。本發(fā)明還并不僅僅限于WirelessHART。能夠區(qū)分周期性和突發(fā)業(yè)務(wù)的所有TDMA系統(tǒng)均可以使用本發(fā)明以改善性能。在本發(fā)明的另一方面中，公開了一種用于在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間提供無(wú)線通信的無(wú)線通信系統(tǒng)，其中所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議且在超幀中布置一個(gè)或更多專用TDMA時(shí)隙，且其中在所述系統(tǒng)中，至少一個(gè)源節(jié)點(diǎn)被布置為使用所述超幀進(jìn)行傳輸，所述超幀包含至少兩個(gè)或更多共享事務(wù)時(shí)隙。在本發(fā)明的另一方面中，公開了用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的無(wú)線通信的無(wú)線節(jié)點(diǎn)，其中所述無(wú)線節(jié)點(diǎn)被布置為根據(jù)時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議操作，其中一個(gè)或更多專用TDMA時(shí)隙布置在超幀中，其中所述無(wú)線節(jié)點(diǎn)布置有電路和/或軟件以使得無(wú)線節(jié)點(diǎn)發(fā)送傳輸，其中所述超幀包含至少兩個(gè)或更多共享事務(wù)時(shí)隙。尤其是，無(wú)線節(jié)點(diǎn)布置為使得它可以配置成存儲(chǔ)和維持變量，所述便令用于選擇共享事務(wù)時(shí)隙或用于計(jì)算以下變量其中至少之一后退指數(shù)(BOExp)、后退計(jì)數(shù)(BOCntr)、CCU時(shí)隙的數(shù)目(CCANo)。在本發(fā)明的另一方面中，公開了一種計(jì)算機(jī)程序和記錄在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序。


結(jié)合附圖參考下面的詳細(xì)描述可以更透徹地理解本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，附圖中圖1示出說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用超幀提供無(wú)線通信的方法的流程圖，所述超幀具有一個(gè)或更多專用事務(wù)時(shí)隙以及兩個(gè)或更多共享事務(wù)時(shí)隙；圖2示出圖1的發(fā)明，且尤其是所述方法中使用的變量的備選初始化；圖3示出圖1的發(fā)明，且尤其是根據(jù)圖1的發(fā)明的實(shí)施例包含兩個(gè)或更多信道競(jìng)爭(zhēng)時(shí)隙的共享事務(wù)時(shí)隙；圖4示意性示出圖1的發(fā)明，且尤其是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例涉及圖1的發(fā)明且利用改進(jìn)超時(shí)而進(jìn)一步形成的信道競(jìng)爭(zhēng)方法；圖5示意性示出圖1的發(fā)明，且尤其是超幀中專用事務(wù)時(shí)隙和共享事務(wù)時(shí)隙的優(yōu)選分布；以及圖6是用于包含簡(jiǎn)單無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)的示意圖，在該簡(jiǎn)單無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中可以應(yīng)用圖1的發(fā)明。
具體實(shí)施例方式圖1以算法形式示出信道競(jìng)爭(zhēng)方法的示意性流程圖，該算法用于處理布置在與WirelessHART協(xié)議可兼容的超幀中的雙時(shí)隙。超幀包含專用事務(wù)時(shí)隙和共享事務(wù)時(shí)隙二者，因此被命名為雙時(shí)隙或甚至混合時(shí)隙。該圖示出包括方法的步驟1-14的一系列動(dòng)作。根據(jù)本發(fā)明方法，當(dāng)傳輸時(shí)，無(wú)線 網(wǎng)絡(luò)中作為源節(jié)點(diǎn)的每個(gè)WirelessHART節(jié)點(diǎn)維持以下三個(gè)變量后退指數(shù)(BOExp)，后退計(jì)數(shù)(BOCntr)以及CCU 時(shí)隙的數(shù)目(CCANo)。一開始，BOExp和BOCntr初始化為0 (零)。CCANo等于共享事務(wù)時(shí)隙中CCA時(shí)隙的數(shù)目，且在優(yōu)選示例中，如步驟I中可以看出，其等于6。當(dāng)節(jié)點(diǎn)具有需要傳輸?shù)耐话l(fā)包時(shí)，它從I到CCANo選擇隨機(jī)CCA時(shí)隙，然后在所選的CCA時(shí)隙中執(zhí)行CCA信道監(jiān)聽，步驟2。如果源節(jié)點(diǎn)檢測(cè)存在競(jìng)爭(zhēng)(外部或內(nèi)部)，它將隨機(jī)延遲到稍后的共享事務(wù)時(shí)隙以傳輸包，步驟6。為了判定在哪個(gè)稍后的共享事務(wù)時(shí)隙中傳輸，基于BOExp計(jì)算隨機(jī)后退周期。源節(jié)點(diǎn)使得BOExp加1，且后續(xù)的數(shù)值集合被計(jì)算。數(shù)值集合包含全部數(shù)值{0，I,. . . ,L},其中L = 2B0Exp-l。從基于BOExp計(jì)算的值的隨機(jī)后退集合中選擇用于后退計(jì)數(shù)BoCntr的隨機(jī)值。對(duì)于每個(gè)隨后共享的事務(wù)時(shí)隙，后退計(jì)數(shù)BOCntr必須遞減,步驟7。僅當(dāng)相應(yīng)的BOCntr值是0時(shí)，源節(jié)點(diǎn)可以嘗試共享事務(wù)時(shí)隙中傳輸。應(yīng)當(dāng)注意,BOCExp的值將不超過(guò) MaxBackoffExponent 的值(在 WirelessHART 中缺省為4)。另一方面，如果節(jié)點(diǎn)在執(zhí)行CCA信道監(jiān)聽(步驟2)時(shí)檢測(cè)到信道空閑，它在其CCA時(shí)隙結(jié)束之后立即開始傳輸前同步碼以占用信道(步驟10)。在最后CCA時(shí)隙結(jié)尾，源節(jié)點(diǎn)傳輸其包，且在步驟12中等待來(lái)自目的地節(jié)點(diǎn)的ACK (確認(rèn))。如果它接收到ACK，則傳輸成功14 ;否則，如在步驟13- > 2中，源節(jié)點(diǎn)隨機(jī)延遲到稍后共享事務(wù)時(shí)隙且重新傳輸包。如圖1所示，本發(fā)明支持兩個(gè)或雙后退，即基于共享事務(wù)時(shí)隙的后退(步驟6)和基于CCA時(shí)隙的后退(步驟2)。然而，當(dāng)新突發(fā)業(yè)務(wù)包到達(dá)時(shí)，WirelessHART節(jié)點(diǎn)也可以基于共享事務(wù)時(shí)隙執(zhí)行后退。這種設(shè)計(jì)具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，它簡(jiǎn)化了本發(fā)明的實(shí)施方式，因?yàn)閷⒉辉趦煞N發(fā)送包(新包和重新傳輸?shù)陌?之間進(jìn)行區(qū)分。其次，它還減小了包沖突的概率。圖2示出具有用于根據(jù)另一實(shí)施例的算法的步驟21-34的流程圖。在本實(shí)施例中，后退指數(shù)BOExp并不初始化為0,而是在步驟21中初始化為另一值,在本示例中,初始化為預(yù)定最小值，即所謂的MinBackoffExponent (參考值為2)。使用該算法,基于共享事務(wù)時(shí)隙的后退可以應(yīng)用于新到達(dá)的包。不同于第一算法，新到達(dá)的包基于步驟22中的BOCNtr而延遲到隨機(jī)共享的事務(wù)時(shí)隙。在選擇的共享事務(wù)時(shí)隙(步驟24)中，如第一算法中的步驟3 一樣，節(jié)點(diǎn)開始競(jìng)爭(zhēng)共享事務(wù)時(shí)隙。類似于第一算法，在步驟24中選擇隨機(jī)時(shí)隙且在步驟25中實(shí)施信道監(jiān)聽。如果信道不空閑，則后退指數(shù)BOEXp遞增(27)且隨機(jī)時(shí)隙被選擇
(22)，直到到達(dá)最大BOExp值(步驟28)，在此階段包傳輸失敗(29)。同樣，類似于圖1中的第一算法，如果信道被監(jiān)聽25且在步驟26發(fā)現(xiàn)其為空閑，則在CCA時(shí)隙的結(jié)尾直接開始前同步碼(30)。源節(jié)點(diǎn)傳輸其包(31)，且在步驟32中等待來(lái)自目的地節(jié)點(diǎn)的ACK (確認(rèn))。如果接收到ACK，則傳輸成功(34);否則，如果因?yàn)樾诺啦豢臻e而未處理超時(shí)確認(rèn)(圖3中的TsAckWait)，進(jìn)入步驟27以后退BOExp且在步驟22尋找另一隨機(jī)后退時(shí)間以重復(fù)信道監(jiān)聽啟動(dòng)。增加共享事務(wù)時(shí)隙中的CCA時(shí)隙的數(shù)目(CCANo)在實(shí)踐本發(fā)明中具有極其重要的作用。在圖3中示出WirelessHART中CCANo = 6的特定情況。圖3示出超幀中的一個(gè)共 享事務(wù)時(shí)隙50或共享時(shí)隙且提供共享事務(wù)時(shí)隙中的時(shí)序概覽。上圖78示出源節(jié)點(diǎn)的操作且下圖79示出目的地節(jié)點(diǎn)中發(fā)生了什么。上圖和下圖顯示在共享時(shí)隙中6個(gè)CCA時(shí)隙容易配合TsTxOffset的時(shí)間跨度。根據(jù)WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)，CCA檢測(cè)時(shí)間(信道監(jiān)聽時(shí)間)TsCCA是128 ii s且從接收模式到傳輸模式的狀態(tài)變化時(shí)間(TsRxTx)是192iis。圖3示出6個(gè)TxCCA周期51-56，且6個(gè)TsRxTx周期在視圖中位于周期最小值TsCCAOffset中。所以，CCA時(shí)隙(CCAUnitTime)是320y S，其在本說(shuō)明書中被稱為CCA單元。我們使用CCA單元為時(shí)間單元來(lái)計(jì)算可以添加到共享時(shí)隙中的CCA的數(shù)目。結(jié)合圖4來(lái)示出使用CCA單元時(shí)間而不是CCA檢測(cè)時(shí)間的原因。圖4中視圖的左邊部分80示出僅使用CCA檢測(cè)時(shí)間且右圖部分81示出僅使用CCA單元時(shí)間。在這兩種情況中，我們假設(shè)存在競(jìng)爭(zhēng)相同共享時(shí)隙的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)A和B，且節(jié)點(diǎn)A首先執(zhí)行(圖1、2中的3、5)空閑信道評(píng)估CCA 58，所以檢測(cè)到信道是空閑的。如左圖80所示，節(jié)點(diǎn)B可以在節(jié)點(diǎn)A的CCA之后執(zhí)行CCA。因?yàn)楣?jié)點(diǎn)A需要模式變化時(shí)間TsRxTx59，即在它可以開始傳輸前同步碼之前所必須的接收/傳輸模式變化時(shí)間，由于節(jié)點(diǎn)B已經(jīng)實(shí)施其CCA，結(jié)果是節(jié)點(diǎn)B認(rèn)為信道是空閑的，因而沖突將會(huì)發(fā)生。如右圖所示，使用CCA單元時(shí)間(TsCCA+TsRxTx)將避免這種類型的沖突。因而，當(dāng)完整CCA單元時(shí)間周期的期滿之后，右圖81中的節(jié)點(diǎn)B應(yīng)用空閑信道評(píng)估時(shí)，節(jié)點(diǎn)B將檢測(cè)信道競(jìng)爭(zhēng)(由于A)且并不開始傳輸。因而，無(wú)需改變底層WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)，我們?cè)赥sTxOffset 57的持續(xù)時(shí)間(時(shí)隙的開始和包傳輸?shù)拈_始之間的時(shí)間，為2120± IOOii s)中添加CCA單元，為此TsTxOffset的其他超時(shí)并不受影響。在每個(gè)事務(wù)時(shí)隙中，WirelessHART節(jié)點(diǎn)必須在發(fā)送包之前完成兩件事。首先，它們準(zhǔn)備要傳送的包以便進(jìn)行傳輸，包括包的格式化、MIC(消息完整性碼)的計(jì)算以及CRC(其中CRC意味著循環(huán)冗余校驗(yàn)，但是校驗(yàn)和可以是用于識(shí)別在通信期間對(duì)于數(shù)據(jù)的非故意變化的任意其他測(cè)試)。其次，節(jié)點(diǎn)可以交換到新頻率信道。這兩個(gè)動(dòng)作可以并行執(zhí)行。所有IEEE 802. 15. 4可兼容的無(wú)線芯片在小于192 y s的時(shí)間內(nèi)交換信道，且該時(shí)間對(duì)于包準(zhǔn)備而言是足夠的。所以必須預(yù)留192 y s以完成包準(zhǔn)備和信道交換。
WirelessHART 中的 TsTxOffset 是 2120 ii S。我們?cè)?TsTxOffset 57 開始時(shí)預(yù)留192 ii S，且將該時(shí)間命名為CCA之前的最小時(shí)間(mimTsCCA0ffset，75)。所以可以按照下述公式計(jì)算可以容納在TsTxOffset中的CCA單元的最大數(shù)目(maxCCANo),maxCCANo = [ (TsTxOffset-minTsCCAOffset)/CCAUnitTime]其中
TsTxOffset 是 2120 U s,minTsCCAOffset 是 192 U S，并且CCAUnitTime 是 320 U S。從上述公式我們可以得出maxCCANo = 6，這意味著在TsTxOffset 57的持續(xù)時(shí)間中CCA時(shí)隙的最大數(shù)目可以是6。因?yàn)槲覀儑@最相近整數(shù)來(lái)獲得公式中的maxCCANo，我們可以在下述的公式中使用maxCCANo = 6重新微調(diào)minTsCCAOffset 75,TsCCAOffset = TsTxOffset-(maxCCANo x CCAUnitTime)其中TsTxOffset 是 2120 U s,maxCCANo 是 6,并且CCAUnitTime 是 320 U S?；诘诙?，我們獲得minTsCCAOffset = 200 U s,這是TsTxOffset中的實(shí)際準(zhǔn)備時(shí)間且比192 ii s更加安全。圖3示出當(dāng)在TsTxOffset中存在6個(gè)CCA單元51-56且minTsCCAOffset是200 ii s時(shí)，超幀中的新時(shí)隙時(shí)序。TsTxOffset的其他超時(shí)不變。根據(jù)另一實(shí)施例，時(shí)間軸中的專用和共享事務(wù)時(shí)隙的比例和分布構(gòu)成本發(fā)明中的另一重要元素。圖5示出雙時(shí)隙專用事務(wù)時(shí)隙60-71和包含CCA時(shí)隙(51-56)的共享事務(wù)時(shí)隙50。時(shí)間軸被分割成超中貞。每個(gè)超幀49包含很多事務(wù)時(shí)隙。這些事務(wù)時(shí)隙分成兩類專用事務(wù)時(shí)隙60-71和共享事務(wù)時(shí)隙50。這兩種事務(wù)時(shí)隙的比例示為專用時(shí)隙與共享時(shí)隙的比例為4 I ;這對(duì)于平均錯(cuò)誤率為20%的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是適用的。圖5還示出分布可以是專用和共享事務(wù)時(shí)隙的交替分布。在該示例性示例中，存在這種模式，即4個(gè)專用時(shí)隙(例如60-63)，隨后跟隨著一個(gè)共享事務(wù)時(shí)隙50。該有利交替分布不能在如IEEE 802. 15. 4中的TDMA和CSMA的簡(jiǎn)單混合中實(shí)施。如上所述，根據(jù)IEEE 802. 15. 4的簡(jiǎn)單TDMA/CSMA混合在雙幀中僅包含一個(gè)共享CSSMA時(shí)隙。與之對(duì)照，在根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例的每一個(gè)共享事務(wù)時(shí)隙中，存在有效地用于信道競(jìng)爭(zhēng)的高達(dá)6個(gè)CCA時(shí)隙51-56 ;且專用事務(wù)時(shí)隙使用TDMA協(xié)議以通常TDMA方式來(lái)排他性地為無(wú)線用戶預(yù)分配時(shí)隙。圖6是用于包含簡(jiǎn)單無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線系統(tǒng)的示意視圖。網(wǎng)絡(luò)包含至少部分地布置為在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中工作的很多無(wú)線節(jié)點(diǎn)A' -Z0每個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)具有無(wú)線傳輸器/接收器，所述無(wú)線傳輸器/接收器布置有能夠與TDMA協(xié)議兼容操作且根據(jù)IEEE 802. 15. 4、WirelessHART、ISA100、ZigBee其中任意一個(gè)操作所必須的硬件、軟件和固件。無(wú)線芯片或收發(fā)器具有天線、至少一個(gè)處理器或用于處理指令的其他電路、存儲(chǔ)器貯存能力以及電源。一些無(wú)線節(jié)點(diǎn)A'或E可以是無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)或布置為測(cè)量?jī)x器的無(wú)線節(jié)點(diǎn)。另一節(jié)點(diǎn)D可以是傳感器或布置有無(wú)線適配器WA的儀器。另一節(jié)點(diǎn)C可以是便攜式或手持式無(wú)線節(jié)點(diǎn)。其他無(wú)線節(jié)點(diǎn)F-Z可以是具有不同功能的無(wú)線節(jié)點(diǎn)，所述功能與傳感器或傳感器無(wú)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)可以布置有網(wǎng)關(guān)GW或接入點(diǎn)AP，用于提供到工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制系統(tǒng)或分布式控制系統(tǒng)DCS的數(shù)據(jù)連接。網(wǎng)關(guān)可以連接到用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理器匪。安全管理器SM也可以連接到網(wǎng)關(guān)和/或網(wǎng)絡(luò)管理器。已經(jīng)結(jié)合與WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)可兼容的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)描述了本發(fā)明，但是在使用傳輸周期性和突發(fā)這兩種業(yè)務(wù)的其他基于TDMA的網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐時(shí)，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如上文和本說(shuō)明書中其他地方描述的狀況監(jiān)控的方法可以通過(guò)計(jì)算機(jī)應(yīng)用實(shí)施，所述計(jì)算機(jī)應(yīng)用包含計(jì)算機(jī)程序元件或軟件代碼，其中，當(dāng)被裝載在處理器或計(jì)算機(jī)中時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序元件或軟件代碼致使計(jì)算機(jī)或處理器實(shí)施方法步驟。該方法包含圖1的步驟1、2、6、10以及圖2的步驟21、24、47、30，尤其是其中共享事務(wù)時(shí)隙50包含兩個(gè)或更多后退(CCA)時(shí)隙51-56。本發(fā)明的無(wú)線協(xié)議的方法步驟和/或功能可以通過(guò)處理數(shù)字功能、算法和/或計(jì)算機(jī)程序和/或通過(guò)模擬組件或模擬電路或通過(guò)數(shù)字和模擬功能的組合實(shí)施。如前所述，本發(fā)明的方法可以借助于包含在計(jì)算機(jī)或處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序代碼或軟件部分的一個(gè)或更多計(jì)算機(jī)程序?qū)嵤?。微處理?或處理器)包含執(zhí)行根據(jù)本發(fā) 明的一個(gè)或更多功能的方法的步驟的中央處理單元CPU。處理器或多個(gè)處理器可以位于無(wú)線節(jié)點(diǎn)A' -Z中，且也可以布置在無(wú)線網(wǎng)關(guān)GW或網(wǎng)絡(luò)管理器NW或與無(wú)線網(wǎng)關(guān)連接的其他單元中。計(jì)算機(jī)程序包含計(jì)算機(jī)程序代碼元件或軟件代碼部分，所述計(jì)算機(jī)程序代碼元件或軟件代碼部分使得計(jì)算機(jī)使用前述等式、算法、數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)器和計(jì)算來(lái)執(zhí)行方法。如上所述，程序的一部分可以存儲(chǔ)在處理器中，但是也可以存儲(chǔ)在ROM、RAM、PROM、EPROM或EEPROM芯片或類似存儲(chǔ)器裝置中。程序可以部分地或完整地也存儲(chǔ)在諸如磁盤、CD-ROM或DVD盤、硬盤、磁光存儲(chǔ)器裝置上或者其中，存在非易失性存儲(chǔ)器、閃存之類的其他合適計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中作為固件存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)服務(wù)器或數(shù)據(jù)服務(wù)器的一個(gè)或更多陣列上。也可以使用其他已知和合適的介質(zhì)，包括諸如USB、存儲(chǔ)棒和其他可移動(dòng)閃存、硬盤驅(qū)動(dòng)等之類的可移動(dòng)存儲(chǔ)器介質(zhì)。所述計(jì)算機(jī)程序還可以部分地布置為能夠在若干不同處理器或計(jì)算機(jī)上或多或少地同時(shí)運(yùn)行的分布式應(yīng)用。應(yīng)當(dāng)注意，盡管上面描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，可以在并未偏離如所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，對(duì)公開的解決方案且尤其是超幀中兩個(gè)或更多共享事務(wù)時(shí)隙的數(shù)目和分布做出若干改變或修改。參考文獻(xiàn)[l]Bluetooth Special Interest Group (藍(lán)牙特別興趣小組)。藍(lán)牙核心說(shuō)明書V2. O。技術(shù)支持，藍(lán)牙SIG，2004年11月。[2]IEEE Std 802. 11-2007, “Wireless LAN medium access control(MAC)andphysical layer (PHY) specifications”(IEEE Std 802. 11 修訂版-1999)。[3]IEEE Std 802. 15. 4b_2006,“Wireless medium access control andphysicallayer specification for low rate wireless personal areanetworks，，。[4]HART 通信基礎(chǔ)，“TDMA Data Link Layer Specification”，HCF-SPEC-075，修訂版1. 1,2008年5月17日。
權(quán)利要求
1.一種用于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間提供無(wú)線通信的方法，其中所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議且在超幀中布置一個(gè)或更多專用TDMA時(shí)隙，其特征在于，所述超幀(49)包含至少兩個(gè)或更多共享事務(wù)時(shí)隙(50)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述源節(jié)點(diǎn)中的后退指數(shù)(BOExp)變量設(shè)置(I)為預(yù)定起始數(shù)，其中所述源節(jié)點(diǎn)中的至少后退計(jì)數(shù)(BOCntr)歸零。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在I和2B°Exp-l之間選擇一個(gè)共享事務(wù)時(shí)隙，且在所選共享時(shí)隙中發(fā)送延遲的傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)行檢查(6)以查看所述源節(jié)點(diǎn)中的后退計(jì)數(shù)是否等于零(BOCntr = 0)，且如果為是，則開始爭(zhēng)奪或競(jìng)爭(zhēng)所述共享事務(wù)時(shí)隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)在預(yù)定時(shí)間周期中沒有接收到確認(rèn)(ACK)時(shí)，重傳所述幀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)檢測(cè)到信道空閑時(shí)，在第一后退(CCA)時(shí)隙的結(jié)尾開始傳輸前同步碼(10，30)。
7.根據(jù)權(quán)利要求7或I所述的方法，其特征在于，在檢測(cè)到信道空閑時(shí)，在超幀偏移(TsTxOffset)周期(57)的結(jié)尾發(fā)送幀(10，30)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述超幀(49)包含至少一個(gè)專用事務(wù)時(shí)隙(60-71)和至少兩個(gè)共享事務(wù)時(shí)隙(50)，其中該專用和共享時(shí)隙交替地分布，使得至少一個(gè)共享事務(wù)時(shí)隙未被另一個(gè)共享事務(wù)時(shí)隙緊緊跟隨。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少一個(gè)共享事務(wù)時(shí)隙還包含至少兩個(gè)后退(CCA)時(shí)隙(51-56)。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間的所述無(wú)線通信包含突發(fā)模式數(shù)據(jù)傳輸。
11.一種用于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間提供無(wú)線通信的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議且在超幀中布置一個(gè)或更多專用TDMA時(shí)隙(60-71)，所述系統(tǒng)的特征在于，至少一個(gè)源節(jié)點(diǎn)被布置為使用所述超幀(49)進(jìn)行傳輸，所述超幀(49)包含至少兩個(gè)或更多共享事務(wù)時(shí)隙(50)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中在傳輸時(shí)作為源節(jié)點(diǎn)的至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)被布置為存儲(chǔ)和維持以下變量中其中至少一個(gè)后退指數(shù)(BOExp)、后退計(jì)數(shù)(BOCntr)、CCU 時(shí)隙數(shù)目(CCANo)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中至少一個(gè)共享時(shí)隙(50)還包含至少兩個(gè)(51-56)后退(CCA)時(shí)隙。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中專用事務(wù)時(shí)隙(60-71)和至少兩個(gè)共享事務(wù)時(shí)隙(50)，其中該專用和共享時(shí)隙交替地分布，使得在至少一個(gè)共享事務(wù)時(shí)隙后跟著專用時(shí)隙。
15.一種在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中用于包含源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的無(wú)線通信的無(wú)線節(jié)點(diǎn)，其中所述無(wú)線節(jié)點(diǎn)布置為根據(jù)時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議操作，其中在超幀中布置一個(gè)或更多專用TDMA時(shí)隙(60-71)，所述無(wú)線節(jié)點(diǎn)其特征在于，被布置有電路和/或軟件以使得無(wú)線節(jié)點(diǎn)發(fā)送傳輸，其中所述超幀(49)包含至少兩個(gè)或更多共享事務(wù)時(shí)隙(50)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，在傳輸時(shí)作為源節(jié)點(diǎn)的所述一個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)被布置為存儲(chǔ)和維持以下變量中其中至少一個(gè)后退指數(shù)(BOExp)、后退計(jì)數(shù)(BOCntr)、CCU 時(shí)隙數(shù)目(CCANo)。
17.一種可裝載到計(jì)算機(jī)或處理器的內(nèi)部存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)或處理器布置為當(dāng)所述產(chǎn)品在所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)管理器中被執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至9其中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間提供無(wú)線通信的方法，其中所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)分多址(TDMA)協(xié)議。在超幀中布置一個(gè)或更多專用TDMA事務(wù)時(shí)隙(60-71)。該超幀包含在每個(gè)超幀與兩個(gè)或更多共享事務(wù)時(shí)隙50一起形成混合協(xié)議的至少一個(gè)專用事務(wù)時(shí)隙。當(dāng)在使用WirelessHART協(xié)議無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)施時(shí)且當(dāng)用于在工業(yè)設(shè)施中監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備和過(guò)程時(shí)，該方法尤其有利。還公開了使用本發(fā)明方法的計(jì)算機(jī)程序和無(wú)線節(jié)點(diǎn)以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)H04W74/08GK103026774SQ201180036857
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者M·吉德倫德, 楊冬, 申巍, 徐有志, 張婷婷 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司