專利名稱：用于對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸進行調(diào)度的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸進行控制的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
近來，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)吸引力越來越多的注意力，例如用于照明系統(tǒng)的遠程控制、建筑自動化、監(jiān)視應(yīng)用、傳感器系統(tǒng)和醫(yī)療應(yīng)用。特別地，被稱作遠端管理(telemanagement)的戶外照明器的遠程管理變得日益重要。這一方面是被環(huán)境關(guān)注所驅(qū)使，因為遠端管理系統(tǒng)使得能夠使用例如時間功能、天氣調(diào)節(jié)和季節(jié)的不同調(diào)光模式，這允許更為高效能地使用戶外照明系統(tǒng)。另一方面，這也被經(jīng)濟原因所驅(qū)使，因為提高的能量效率也降低了運行成本。此外，該系統(tǒng)能夠遠程監(jiān)視電力使用并檢測燈具故障，這允許確定維修照明器或更換燈具的最佳時間。當前基于射頻(RF)的無線解決方案使用星形網(wǎng)絡(luò)拓撲或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓撲。在星形網(wǎng)絡(luò)中，控制器具有到網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的直接通信路徑。然而，這通常需要在很高的位置(例如，建筑物頂端)放置高功率/高敏感度的類似基站的控制器，這使得該解決方案難以部署且昂貴。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，多個節(jié)點通常并不直接與控制器進行通信，而是經(jīng)由所謂的多跳(mult1-hop)通信與控制器通信。在多跳通信中，數(shù)據(jù)分組從發(fā)送方節(jié)點經(jīng)由一個或多個中間節(jié)點被傳送至目的地節(jié)點。節(jié)點作為路由器以將數(shù)據(jù)分組從相鄰節(jié)點傳送至距離過遠而無法以單跳到達的節(jié)點，這使得網(wǎng)絡(luò)能夠擴展至更遠距離。通過將長距離分解為一系列更短的跳，信號強度保持不變。結(jié)果，由網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點來執(zhí)行路由，決定數(shù)據(jù)分組要被發(fā)送至哪個相鄰節(jié)點。因此，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是非常魯棒且穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，其具有高度連接性并且因此具有很高冗余度和可靠性。在現(xiàn)有技術(shù)中，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)可以被劃分為兩組:基于洪泛(flooding)和基于路由的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。在基于洪泛的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，所有數(shù)據(jù)分組被網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)。因此，節(jié)點并不必進行復(fù)雜的路由決策，而是僅對數(shù)據(jù)分組進行廣播。通過這些手段，該技術(shù)十分魯棒。然而，在大型網(wǎng)絡(luò)中，轉(zhuǎn)發(fā)造成的數(shù)據(jù)開銷影響到了整體數(shù)據(jù)速率。此外，更加可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)分組的沖突，這進一步降低了整體性能。因此，該解決方案主要的問題在于可擴展性?；诼酚傻木W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)能夠進一步被劃分為前攝式和反應(yīng)式方案。在前攝式的基于路由的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，所有需要的網(wǎng)絡(luò)路徑都存儲在每個節(jié)點的路由表中。該路由表例如通過向相鄰節(jié)點定期發(fā)送信標消息以發(fā)現(xiàn)有效路由路徑而被保持為最新。雖然數(shù)據(jù)傳輸在這種類型的網(wǎng)絡(luò)中非常具有效率，但是可擴展性仍然很低，這是因為在大型網(wǎng)絡(luò)中，路由表的前攝更新耗費了大部分網(wǎng)絡(luò)資源。此外，路由表將隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增長而增長。另外，網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置需要時間和資源以便構(gòu)建路由表。與之相比，反應(yīng)式方案通過按需要發(fā)現(xiàn)路線而避免了持久性開銷和大的路由表。它們使用洪泛來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路徑并且對活動路線或節(jié)點進行高速緩存。當路線僅針對單個數(shù)據(jù)分組而很少地被使用時，令該數(shù)據(jù)分組洪泛而并不執(zhí)行路線發(fā)現(xiàn)可能更為有效。如果路線被保持為足夠長以避免頻繁路由，則反應(yīng)式方案就退化為前攝式方案。在Zigbee中使用了基于反應(yīng)式路由的網(wǎng)站網(wǎng)絡(luò)的示例。然而，該協(xié)議方案的主要問題仍然是網(wǎng)絡(luò)的可擴展性。因此，無線網(wǎng)站網(wǎng)絡(luò)中的大多數(shù)傳輸以多跳模式來執(zhí)行。因為每個數(shù)據(jù)分組或消息因此由于轉(zhuǎn)發(fā)而被多次傳送，所以降低了整體的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)可擴展性非常有限。而且，更加可能發(fā)生數(shù)據(jù)分組沖突，這進一步降低了整體性能。特別地，當節(jié)點發(fā)起的例如統(tǒng)計報告數(shù)據(jù)或其它非時間關(guān)鍵數(shù)據(jù)之類的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)被多個節(jié)點選擇在幾乎相同的時刻發(fā)送至數(shù)據(jù)收集節(jié)點或控制中心，則會出現(xiàn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)沖突和丟失的過載問題。此外，在諸如RF網(wǎng)絡(luò)的非可靠網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)分組還會由于沖突之外的其它原因而在傳輸期間丟失，例如由于網(wǎng)絡(luò)過載或者惡化的鏈路質(zhì)量。重傳會減少這種可能性，但是不會始終保證成功傳輸。分組丟失的可能性在分組必須通過多跳行進時進行累加。在大規(guī)模的多跳網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)分組所必須行進的跳數(shù)相當大。例如，在包括數(shù)千節(jié)點的大型RF遠端管理系統(tǒng)中，可能出現(xiàn)20-40跳。因此，單個數(shù)據(jù)分組的傳遞機會隨著其跳躍距離增加而下降，因為每一跳都存在丟失數(shù)據(jù)分組的機會。此外，由于路由層面的擁塞和臨時錯誤，在多跳情況下丟失分組的可能性進一步增大。如果應(yīng)用要求傳遞保證，則這使數(shù)據(jù)確認在傳輸或應(yīng)用層成為必要。然而，確認模式的缺陷在于數(shù)據(jù)確認增加了網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)負載并且所經(jīng)歷的延遲明顯增加，特別當數(shù)據(jù)分組必須在傳輸或應(yīng)用層重傳的時候。此外，當由許多或所有接收方節(jié)點在短的時間段內(nèi)對組播或廣播數(shù)據(jù)分組進行響應(yīng)(確認)，則會出現(xiàn)所謂的確認風(fēng)暴，這在發(fā)送方節(jié)點的相鄰節(jié)點導(dǎo)致過載問題并且因此導(dǎo)致數(shù)據(jù)沖突和丟失。這在全局調(diào)度的網(wǎng)絡(luò)中可以被避免，其中每個節(jié)點具有用于傳輸?shù)墓潭▎为殨r隙。但是該全局調(diào)度需要全局協(xié)同和配置，因此涉及麻煩的設(shè)置過程。另外，通過全局調(diào)度進行發(fā)送以及為所有節(jié)點創(chuàng)建全局調(diào)度分別產(chǎn)生了高的數(shù)據(jù)開銷和管理開銷。此外，當時隙僅被不頻繁地使用時，這大幅降低了可能帶寬。結(jié)果，該方法也不適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。因此，常見無線網(wǎng)絡(luò)中的重大缺陷一方面由于冗長的部署和配置以及另一方面由于非常有限的網(wǎng)絡(luò)可擴展性所構(gòu)成。特別地，RF遠端管理網(wǎng)絡(luò)尤其在其本地層面由于其拓撲和大小而受到明顯過載的影響，這限制了它們的可擴展性。它的發(fā)生是因為消息由通信棧的多層所生成并傳送而沒有考慮到網(wǎng)絡(luò)拓撲。因此，提高傳輸成功和可靠性在諸如具有大量照明器節(jié)點的街道照明系統(tǒng)之類的大型網(wǎng)絡(luò)中是至關(guān)重要的。這是因為通常在通信棧的較高層進行的端對端重傳是成本高得多且延遲密集的。結(jié)果，針對大規(guī)模無線網(wǎng)絡(luò)需要有效的路由協(xié)議以便使得數(shù)據(jù)分組沖突以及隨之出現(xiàn)的數(shù)據(jù)丟失最小化，并且實現(xiàn)所需要的吞吐量、響應(yīng)時間和魯棒性。US2006/0187836A1描述了一種通信設(shè)備，其通過引入虛擬瓶頸隊列而在時間關(guān)鍵業(yè)務(wù)之前延遲或丟棄時間不敏感的業(yè)務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的以上缺陷和問題，本發(fā)明的目標是提供一種用于在無線網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)據(jù)分組的設(shè)備、系統(tǒng)和方法，其解決了過載問題并且提供了高級別的可擴展性以及傳輸可靠性而在每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中并不需要高的處理功率。該目標通過獨立權(quán)利要求的特征而解決。
本發(fā)明基于這樣的思想:對往來于數(shù)據(jù)收集方節(jié)點的消息進行調(diào)度以跨時間和/或網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)鬏斬撦d進行平衡。優(yōu)選地，這以跨層方法而實現(xiàn)，其中網(wǎng)絡(luò)組件和協(xié)議例如可以利用跨層通信而使用可從彼此獲得的信息，因此緩解了數(shù)據(jù)收集方節(jié)點或控制中心的相鄰節(jié)點中的數(shù)據(jù)負載并且提高了網(wǎng)絡(luò)可擴展性。在本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸進行控制的設(shè)備，該設(shè)備包括控制單元，其被配置為在所確定的應(yīng)答間隙內(nèi)隨機選擇時隙以便向所接收數(shù)據(jù)分組的發(fā)送方傳送應(yīng)答數(shù)據(jù)分組。特別地，如果所接收的數(shù)據(jù)分組是組播或廣播數(shù)據(jù)分組，當已經(jīng)接收了組播或廣播數(shù)據(jù)分組的一些或所有接收方利用非常短的時間遲延進行響應(yīng)時，這有助于避免發(fā)送方處的數(shù)據(jù)分組沖突。例如，所接收的數(shù)據(jù)分組可以是針對數(shù)據(jù)傳遞的請求，接收方針對其傳送所請求的數(shù)據(jù)作為應(yīng)答。接收方和發(fā)行方分別可以任意是控制中心、數(shù)據(jù)收集方節(jié)點或節(jié)點。因此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在對所接收的數(shù)據(jù)分組進行響應(yīng)時對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進行調(diào)度以便跨時間和網(wǎng)絡(luò)區(qū)域平衡傳輸負載。優(yōu)選地，該設(shè)備可以被添加或耦合到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、數(shù)據(jù)收集方節(jié)點和控制中心中的至少一個。因此，該設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相關(guān)聯(lián)，其也可以是數(shù)據(jù)收集方節(jié)點。數(shù)據(jù)收集方節(jié)點可以是被配置為與網(wǎng)絡(luò)的控制中心進行通信的任意節(jié)點并且可以作為一種網(wǎng)關(guān)。例如，該設(shè)備可以被適配以插入已有電路板或者被連接至節(jié)點的已有控制器。特別地，當該設(shè)備被添加至已有網(wǎng)絡(luò)組件時，作為街道照明系統(tǒng)的已有無線網(wǎng)絡(luò)可以被升級為本發(fā)明的概念。處理控制單元之外，該設(shè)備可以進一步包括存儲器和/或用于接收和傳送數(shù)據(jù)分組的收發(fā)單元。無線網(wǎng)絡(luò)可以具有網(wǎng)狀拓撲。此外，無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點可以是靜止的并且節(jié)點在無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置可以是已知的。在該網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)分組傳輸可以以具有針對每一跳的確認的逐跳(hop-by-hop)確認模式或者以端對端確認模式而作為多跳傳輸來執(zhí)行。因此，成功的數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)靡员或炞C并且避免了不必要的數(shù)據(jù)分組傳輸。在優(yōu)選實施例中，所接收的網(wǎng)絡(luò)分組是被發(fā)送至多于一個接收器的組播或廣播數(shù)據(jù)分組，例如針對數(shù)據(jù)傳遞的請求。應(yīng)答可以是所接收數(shù)據(jù)分組的非時間關(guān)鍵的響應(yīng)數(shù)據(jù)分組和/或確認。因此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以被適配以通過調(diào)度確認的傳輸而對數(shù)據(jù)分組確認進行優(yōu)化。以這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的確認模式而不會導(dǎo)致數(shù)據(jù)沖突數(shù)量的增加。在一個實施例中，該設(shè)備的控制單元能夠在時間關(guān)鍵和非時間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組之間進行區(qū)分。例如，控制單元執(zhí)行分析步驟以便確定應(yīng)答數(shù)據(jù)分組是時間關(guān)鍵還是非時間關(guān)鍵的數(shù)據(jù)分組。通過這些手段，能夠確保時間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組在沒有延遲甚至相對非時間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組有所優(yōu)先地進行傳送。此外，非時間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組將不會阻礙時間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組的傳輸。當在所確定的應(yīng)答間隙內(nèi)隨機選擇用于傳送應(yīng)答數(shù)據(jù)分組的時隙時，應(yīng)答間隙的確定優(yōu)選地由該設(shè)備的控制單元來執(zhí)行。該應(yīng)答間隙可以特定于所接收的數(shù)據(jù)分組。例如，如果應(yīng)答數(shù)據(jù)分組是非時間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組，則應(yīng)答間隙可以被確定為比用于時間關(guān)鍵的應(yīng)答數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答間隙更長。如果所接收數(shù)據(jù)分組是組播數(shù)據(jù)或廣播數(shù)據(jù)，則應(yīng)答間隙的確定還基于所接收數(shù)據(jù)分組的接收方的數(shù)量。除此之外或可替換地，應(yīng)答間隙的確定可以基于應(yīng)答數(shù)據(jù)分組的接收方數(shù)量，即基于對其傳送數(shù)據(jù)分組的節(jié)點的數(shù)量。此外，應(yīng)答間隙可以基于諸如網(wǎng)絡(luò)容量、網(wǎng)絡(luò)拓撲、當前網(wǎng)絡(luò)負載、預(yù)期網(wǎng)絡(luò)負載之類的網(wǎng)絡(luò)特性來確定?？赡艿?，在該設(shè)備中存儲有調(diào)度表并且控制單元能夠利用該調(diào)度表來確定應(yīng)答間隙。用于確定應(yīng)答間隙的另外其它或可替換標準可以是所接收數(shù)據(jù)分組中包括的信息，例如發(fā)送方所確定或估計的網(wǎng)絡(luò)負載，發(fā)送方所確定的截止期限，指示在發(fā)送方已經(jīng)在何時生成或發(fā)送數(shù)據(jù)分組的時間點的時間標簽，等等。當發(fā)送方定義了應(yīng)答數(shù)據(jù)必須在此之前被發(fā)送的截止期限時，發(fā)送方?jīng)Q定最遲預(yù)期何時應(yīng)答。這允許發(fā)送方更好地調(diào)節(jié)重傳計時器。該截止期限應(yīng)當定義比接收數(shù)據(jù)分組并傳送應(yīng)答數(shù)據(jù)分組正常所需時間更長的應(yīng)答間隙。在要對組播數(shù)據(jù)分組進行應(yīng)答的情況下，發(fā)送方處出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突以及后續(xù)的數(shù)據(jù)丟失的概率隨應(yīng)答間隙更長而降低。此外，控制單元可以被適配以通過基于跳距(hop distance)、網(wǎng)絡(luò)區(qū)、相應(yīng)節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)地址中的至少一個對來自網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的針對數(shù)據(jù)請求消息的應(yīng)答進行調(diào)度而在不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域上分布網(wǎng)絡(luò)負載。在優(yōu)選實施例中，當該設(shè)備與到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點具有低跳距的節(jié)點相關(guān)聯(lián)時，該設(shè)備的控制節(jié)點可以對數(shù)據(jù)分組傳輸進行調(diào)度以使其早于到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點具有高跳距的網(wǎng)絡(luò)區(qū)中的設(shè)備的數(shù)據(jù)分組傳輸。因此，該設(shè)備能夠在考慮到網(wǎng)絡(luò)拓撲的情況下對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進行整形。以這種方式，確保了要由低跳距區(qū)中的節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)分組不會累積，從而低跳距區(qū)中的節(jié)點能夠作為從較高跳距的區(qū)中的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組的路由器。因此，降低了低跳距區(qū)中的節(jié)點的負載。此外，控制單元能夠基于網(wǎng)絡(luò)拓撲來設(shè)置回退延遲，所述網(wǎng)絡(luò)拓撲諸如設(shè)備和數(shù)據(jù)收集方節(jié)點之間的空間或地理距離、設(shè)備到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點的跳距、設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置、與設(shè)備相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)地址或者它們的組合。回退延遲可以是指由MAC層或網(wǎng)絡(luò)層所引入的數(shù)據(jù)重傳的回退延遲。優(yōu)選地，接近于數(shù)據(jù)收集方節(jié)點的設(shè)備中的回退延遲短于遠離數(shù)據(jù)收集方節(jié)點的設(shè)備中的回退延遲。在進一步優(yōu)選的實施例中，控制單元被配置為在接收到多于一個的數(shù)據(jù)分組時將應(yīng)答數(shù)據(jù)分組整合為一個應(yīng)答批次。通過這些手段，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備被適配以通過將多個響應(yīng)整合為一個應(yīng)答批次而對數(shù)據(jù)分組響應(yīng)進行了優(yōu)化。因此，可以省略冗余報頭并且能夠降低數(shù)據(jù)開銷，從而能夠提高傳輸?shù)挠行лd荷因此節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。這里，可以關(guān)于不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)對網(wǎng)絡(luò)負載進行非常有效的控制。當針對所接收數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答被聚集在一個應(yīng)答批次中時，針對所接收數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答可以被分別延期以便被整合在一個應(yīng)答批次中。優(yōu)選地，考慮所確定的應(yīng)答間隙以使得該應(yīng)答批次在所確定的應(yīng)答間隙內(nèi)進行傳送。當確定了所接收的數(shù)據(jù)分組是從單個發(fā)送方接收時，該應(yīng)答批次被單播傳輸至一個發(fā)送方。類似地，當確定了所接收的數(shù)據(jù)分組是從多個發(fā)送方接收，該應(yīng)答批次可以被組播或廣播傳輸至多個發(fā)送方節(jié)點中的多于一個的節(jié)點。因此，在本發(fā)明的一個實施例中，控制單元可以針對單獨節(jié)點和/或預(yù)定節(jié)點群組整合應(yīng)答數(shù)據(jù)分組以便避免不必要的數(shù)據(jù)開銷。特別地，如果應(yīng)答數(shù)據(jù)分組對應(yīng)于幾乎不包含有效載荷但是仍然需要完整的網(wǎng)絡(luò)層和MAC層報頭的確認，則明顯降低了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)開銷并且節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源。在針對預(yù)定群組形成應(yīng)答批次的情況下，例如可以基于網(wǎng)絡(luò)效率或相應(yīng)節(jié)點之間的距離適當確定節(jié)點群組。然而，也可能基于節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置或者其網(wǎng)絡(luò)地址等確定它們的群組?？商鎿Q地，可以預(yù)先確定多個適當群組并存儲在每個節(jié)點中。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該設(shè)備在用于例如街道照明系統(tǒng)的照明系統(tǒng)的遠端管理的控制網(wǎng)絡(luò)中使用。利用這樣的遠端管理系統(tǒng)，照明器節(jié)點可以被輕易開關(guān)和/或其調(diào)光模式可以基于諸如日期-時間、季節(jié)、天氣、環(huán)境亮度、發(fā)生交通事故、存在道路作業(yè)等的參數(shù)而得以被控制。這些參數(shù)可以由隨照明器節(jié)點所提供的傳感器來確定并且隨后可以被報告給控制中心。本發(fā)明的另外的方面，提供了一種用于對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸進行控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括控制中心和多個節(jié)點，其中該控制中心和/或至少一個節(jié)點包括根據(jù)以上所描述實施例中的一個的設(shè)備。優(yōu)選地，在無線網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)由多跳傳輸來執(zhí)行分組傳輸。在一個實施例中，節(jié)點與戶外照明系統(tǒng)的照明器相關(guān)聯(lián)。此外，從節(jié)點到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點或者到控制中心的數(shù)據(jù)分組傳輸可以基于節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置、節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)地址以及節(jié)點到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點或控制中心的跳距中的至少一個而進行調(diào)度。優(yōu)選地，調(diào)度由位于節(jié)點中的設(shè)備來執(zhí)行，從而該節(jié)點可以利用節(jié)點特定延遲而對控制中心或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點組播傳輸?shù)臄?shù)據(jù)請求消息進行報告。除此之外或可替換地，可以由控制中心或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點基于其網(wǎng)絡(luò)地址和/或基于到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點或控制中心的跳距對網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點進行輪詢。該輪詢可以在控制中心或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層或應(yīng)用層來執(zhí)行，或者由其中所包括的設(shè)備來執(zhí)行。隨后，在輪詢之后，節(jié)點在不同時刻進行報告，因此避免了數(shù)據(jù)分組沖突。在本發(fā)明的另一個方面，提供了一種對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸進行控制的方法，其中在所確定的應(yīng)答間隙內(nèi)隨機選擇用于向傳送針對所接收數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答數(shù)據(jù)分組的時隙。通過這些手段，能夠關(guān)于傳輸時間和網(wǎng)絡(luò)區(qū)域而對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進行調(diào)度以便避免網(wǎng)絡(luò)過載和數(shù)據(jù)丟失。


在附圖中:
圖1A圖示了無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的示例；
圖1B圖示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示意 圖2圖示了組播傳輸；
圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒? 圖4A圖示了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒? 圖4B圖示了根據(jù)圖4A所示實施例的修改形式的優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒? 圖5A圖示了戶外照明遠端管理系統(tǒng)中節(jié)點的空間分布；和 圖5B示出了圖示節(jié)點到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點的跳距的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的優(yōu)選應(yīng)用是致動器網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)或者照明系統(tǒng)，諸如戶外照明系統(tǒng)(例如，用于街道、停車場和公共區(qū))和用于一般區(qū)照明的室內(nèi)照明系統(tǒng)(例如，用于商場、體育館、停車場、車站、隧道等)。在下文中，將使用用于街道照明的戶外照明系統(tǒng)的示例進一步對本發(fā)明進行解釋，然而，其并不局限于該應(yīng)用。在照明控制領(lǐng)域，經(jīng)由射頻網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對戶外照明器進行遠端管理已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注，特別是具有用于200個照明器以上的區(qū)段的大規(guī)模安裝適用性的解決方案。在圖1A中，示出了具有網(wǎng)狀拓撲的典型網(wǎng)絡(luò)。多個節(jié)點10 (N)通過無線通信路徑40互相連接。一些節(jié)點10用作數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50(N/DC)，其經(jīng)由單跳或多跳傳輸從周圍節(jié)點10接收數(shù)據(jù)分組并且將它們傳送至控制中心60，反之亦然。因此，數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50可以以節(jié)點10和控制中心60之間的網(wǎng)關(guān)的方式運行。節(jié)點10和數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50之間的無線通信路徑40可以由RF傳輸所構(gòu)成，而數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50和控制中心60之間的連接70可以使用互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)、無線電系統(tǒng)或者其它有線或無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。在用于戶外照明控制的遠端管理系統(tǒng)中，通信是非常不對稱的。大多數(shù)業(yè)務(wù)由節(jié)點10所生成，例如向控制中心60報告其狀態(tài)、其調(diào)光概況(profile)、傳感器數(shù)值或電力使用。其它業(yè)務(wù)由從控制中心60到不同節(jié)點10的控制命令所構(gòu)成，例如用于調(diào)節(jié)調(diào)光模式或開關(guān)燈具。因此，大多數(shù)業(yè)務(wù)由N:1業(yè)務(wù)(單播)所構(gòu)成，而從控制中心60到節(jié)點10的業(yè)務(wù)則由單播、組播或廣播模式的1:N業(yè)務(wù)組成。此外，照明器節(jié)點10的數(shù)量在諸如街道照明系統(tǒng)的戶外照明系統(tǒng)中極高。因此，網(wǎng)絡(luò)大小非常龐大，特別是與通常包含少于200個節(jié)點的普通無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)相比時更是如此。此外，節(jié)點10由于成本考慮而通常具有有限的處理能力，從而照明器節(jié)點10中的處理和存儲器資源將是有限的。因此，用于在單個節(jié)點10之間傳送數(shù)據(jù)分組的通信協(xié)議應(yīng)當考慮有限資源以便進行有效且快速的數(shù)據(jù)分組傳輸。此外，與其它所謂的ad-hoc網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)相比，用于戶外照明控制網(wǎng)絡(luò)的遠端管理系統(tǒng)是靜態(tài)的，即節(jié)點10并不移動。而且，所有節(jié)點10可以連接至主電源。結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)變化將主要是由于環(huán)境變化，例如交通。如果節(jié)點10是靜止的，則例如GPS坐標的節(jié)點10的物理位置在系統(tǒng)中可以是已知的，這使得能夠進行基于地理或位置的路由。此外，戶外照明系統(tǒng)的遠端管理并不需要高的數(shù)據(jù)速率。這意味著大部分數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由例如，狀態(tài)報告數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)等的非時間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組所組成。然而，具有一些情形，其中針對某種類型的消息或數(shù)據(jù)分組(時間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組)需要低的響應(yīng)時間。例如，當檢測到交通事故時，能夠?qū)ο鄬?yīng)區(qū)的節(jié)點10進行控制以立即切換至全功率。在圖1B中，示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備100。設(shè)備100可以與無線多跳網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點10、數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50或控制中心60相關(guān)聯(lián)。設(shè)備100包括控制單元200。此外，節(jié)點10、數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50或控制中心60分別或者設(shè)備100包括用于經(jīng)由無線通信路徑40(例如，經(jīng)由RF傳輸)傳送或接收數(shù)據(jù)分組的收發(fā)單元300。由于RF傳輸并不需要高的傳輸功率并且易于實施和部署，所以使用該設(shè)備設(shè)置并運營網(wǎng)絡(luò)的成本會降低。這對于例如用于照明系統(tǒng)的RF遠端管理網(wǎng)絡(luò)的大型RF網(wǎng)絡(luò)而言是特別重要的。然而，數(shù)據(jù)分組傳輸可以可替換地使用紅外通信、自由空間可見光通信或電力線路通信。如圖2所示，從發(fā)送方A到多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點10中的若干具體接收方B的數(shù)據(jù)分組傳輸可以作為組播(箭頭)執(zhí)行。發(fā)送方A或至少一個接收方B也可以被稱作數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50或控制中心60。然而，優(yōu)選地，從數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50到相應(yīng)照明器節(jié)點10的數(shù)據(jù)分組傳輸通過洪泛來執(zhí)行，其中所有數(shù)據(jù)分組被網(wǎng)絡(luò)中的所有照明器節(jié)點10所轉(zhuǎn)發(fā)。該數(shù)據(jù)分組至少包含與發(fā)送方A以及一個或多個目的地節(jié)點10或接收方B相關(guān)的信息。該數(shù)據(jù)分組隨后由至少一個目的地節(jié)點10進行解碼。對于從照明器節(jié)點10到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50的數(shù)據(jù)分組傳輸而言，基于路由的解決方案是優(yōu)選的。優(yōu)選地，使用前攝式路由結(jié)構(gòu)，這是因為定期使用到數(shù)據(jù)收集器節(jié)點50的路線。在前攝式路由結(jié)構(gòu)中，路由表存儲在每個節(jié)點10中，其指示哪個相鄰節(jié)點10能夠作為指向數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50的連接。因此，數(shù)據(jù)分組可以以非常有效且快捷的方式被發(fā)送至最接近的數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50。有利地，每個節(jié)點10保留與作為可替換路線的多個下行鏈路相鄰節(jié)點10相關(guān)的信息以便提高可靠性。如果一個相鄰節(jié)點10由于強烈干擾或完全故障而無法到達，則路由協(xié)議具有將數(shù)據(jù)分組路由至數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50的另外選擇。因此，在無線網(wǎng)絡(luò)中，通過廣播或組播傳輸數(shù)據(jù)分組能夠有效實現(xiàn)相同數(shù)據(jù)分組到多個節(jié)點10(群組或者甚至所有節(jié)點10)的傳輸(見圖2)。然而，如果需要傳遞保證并且因此以確認模式來執(zhí)行廣播或組播傳輸，則會在發(fā)送方A處出現(xiàn)所謂的確認風(fēng)暴而導(dǎo)致數(shù)據(jù)沖突和丟失。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，如圖3所示，數(shù)據(jù)確認由每個接收方B隨機進行調(diào)度。在圖3中，針對確認傳輸而示例性圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸。在接收方B已經(jīng)從發(fā)送方A接收到組播或廣播數(shù)據(jù)分組(S30)之后，每個接收方B確定應(yīng)答間隙(S31)。在確定了應(yīng)答間隙(S31)之后，接收方B在該應(yīng)答間隙內(nèi)隨機選擇時隙(S32)并且在所選擇的時隙中向發(fā)送方A傳送確認數(shù)據(jù)分組(S33)，其確證所接收數(shù)據(jù)分組的成功接收。該應(yīng)答間隙可以基于對其發(fā)送了組播或廣播數(shù)據(jù)分組的接收方B的數(shù)量來確定。例如，如果數(shù)據(jù)分組被發(fā)送至大量接收方B，則該應(yīng)答間隙可以被確定為比將數(shù)據(jù)分組僅發(fā)送至數(shù)個接收方B的應(yīng)答時間更長。接收方B的數(shù)量可以針對某種類型的數(shù)據(jù)分組預(yù)先確定。例如，在使用群組地址來組播傳輸數(shù)據(jù)分組時，該群組地址可以指具有預(yù)定數(shù)量的節(jié)點10的接收方B的預(yù)定群組。特別地，當由數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50或控制中心60組播或廣播傳輸數(shù)據(jù)請求消息時，每個接收方節(jié)點10可以獲知將對所接收數(shù)據(jù)請求進行響應(yīng)的接收方B的數(shù)量。還可以基于所接收數(shù)據(jù)分組中包括的信息來確定應(yīng)答間隙。因此，發(fā)送方A可以獲知或估計群組中接收方B的數(shù)量并且將該信息添加至組播或廣播數(shù)據(jù)分組。除此之外或可替換地，發(fā)送方A可以估計或確定當前或預(yù)期的網(wǎng)絡(luò)負載。可能地，應(yīng)答間隙被確定為對于每個接收方B是類似的。然而，由于每個接收方B隨機從應(yīng)答間隙挑出時隙并且在所選擇時隙中傳送其應(yīng)答數(shù)據(jù)分組，所以較不可能在發(fā)送方節(jié)點10處出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突。當然，應(yīng)答間隙越長或者接收方節(jié)點B的數(shù)量越低，就越不可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突。因此，減少了數(shù)據(jù)丟失并且能夠避免重傳。在另外的實施例中，發(fā)送方A隨數(shù)據(jù)分組一起傳送最遲何時必須傳送例如確認的應(yīng)答數(shù)據(jù)分組的截止期限。隨后，應(yīng)答間隙將被確定為從接收數(shù)據(jù)分組的時間到預(yù)定截止期限的時間間隙。每個接收方B在該應(yīng)答間隙內(nèi)，即截止期限之前，隨機選擇時隙并且隨后在所選擇的時隙內(nèi)傳送其應(yīng)答數(shù)據(jù)分組?？商鎿Q地，所接收的數(shù)據(jù)分組包括時間標簽，例如指示由發(fā)送方A完成數(shù)據(jù)分組或傳送數(shù)據(jù)分組的時間，每個接收方B隨后使用它作為基準以便確定應(yīng)答間隙。例如，例如可以根據(jù)所接收數(shù)據(jù)分組的類型而在每個節(jié)點10中存儲預(yù)定時間間隙，以使得每個接收方B能夠利用時間標簽和預(yù)定時間間隙來容易地確定必須在其之前發(fā)送針對所接收數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答數(shù)據(jù)分組的截止期限。因此，通過在數(shù)據(jù)分組中包括截止期限或時間標簽而使得能夠確定截止期限并因此確定應(yīng)答間隙，發(fā)送方A能夠?qū)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)進行整形?？赡艿?，發(fā)送方A在設(shè)置截止期限時考慮當前或期望的網(wǎng)絡(luò)負載。通過指定截止期限，發(fā)送方A能夠另外對重傳計時器的調(diào)節(jié)進行優(yōu)化，因為其自己決定最后的應(yīng)答數(shù)據(jù)分組預(yù)計最遲必須為何時。當然，圖3所示的處理并不局限于數(shù)據(jù)確認。與之相比，該處理能夠適用于對針對組播或廣播分組的任意響應(yīng)進行調(diào)度，例如針對組播數(shù)據(jù)請求消息的應(yīng)答。通過這些手段，以ad-hoc的方式在每個接收方B本地創(chuàng)建了針對所接收組播數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答的隨機化的調(diào)度，因此使得網(wǎng)絡(luò)中例如發(fā)送方A處數(shù)據(jù)沖突的概率最小化。該確認模式的一個重大缺陷在于，確認數(shù)據(jù)分組幾乎不包含有效載荷，但是仍然需要完整的網(wǎng)絡(luò)層和MAC層報頭，因此成為網(wǎng)絡(luò)過載的原因之一。這意味著確認數(shù)據(jù)分組的開銷與其它數(shù)據(jù)分組相比非常高，并且確認的傳輸因此在許多情況下占據(jù)了大量的可用有效載荷。因此，根據(jù)本發(fā)明，如圖4所示，多個獨立確認可以另外被整合為一個應(yīng)答批次。在圖4A中，針對確認對應(yīng)于從相同發(fā)送方A所接收的數(shù)據(jù)分組的情形而示出了用于整合若干確認的實施例。當接收方B從發(fā)送方A接收數(shù)據(jù)分組時(S400)，無論是否接收到更多數(shù)據(jù)分組，接收方B都等待預(yù)定時間(S401)。這使得整合更可能發(fā)生。因此，接收方B延緩對在該預(yù)定時間內(nèi)所接收的數(shù)據(jù)分組的確認，并且存儲相應(yīng)確認(S402)。在預(yù)定時間過去之后，接收方B確定是否已經(jīng)從相同發(fā)送方A接收到了若干數(shù)據(jù)分組。在該預(yù)定時間間隙內(nèi)從相同發(fā)送方A接收了若干數(shù)據(jù)分組的情況下(S403)，在S404將針對這些數(shù)據(jù)分組的確認聚集為一個應(yīng)答批次或確認批次(ACK批次)。該ACK批次隨后被傳送或單播傳輸至該一個發(fā)送方A (S405)。在圖4B中，針對從不同發(fā)送方A接收到若干數(shù)據(jù)分組的情況圖示出類似過程。在已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)分組(S400)之后，無論是否接收到更多數(shù)據(jù)分組，接收方B都等待預(yù)定時間間隙(S401)，延緩并存儲該時間期間所接收的確認(S402)。當確定了在預(yù)定時間間隙內(nèi)從不同發(fā)送方A接收到若干數(shù)據(jù)分組時(S413)，接收方B能夠確定一個或多個適當?shù)陌l(fā)送方群組(S414)。這可以基于所接收的數(shù)據(jù)分組、基于所要傳送的應(yīng)答、基于發(fā)送方A在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置、基于發(fā)送方A到接收方B的跳距或者基于發(fā)送方A的網(wǎng)絡(luò)地址。然而，例如在發(fā)送方A的群組被預(yù)先確定并存儲在接收方B中時，確定適當群組的步驟(S414)也可以被省略。最后，針對一個適當群組的發(fā)送方A的所接收數(shù)據(jù)分組的確認被整合為一個應(yīng)答批次或ACK批次(S415)，并且該ACK批次隨后被傳送或組播傳輸至該群組的所有發(fā)送方A(S416)。因此，接收方B對所接收數(shù)據(jù)分組的發(fā)送方A進行分組或歸類。這在控制中心60或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50必須對從多個節(jié)點10所發(fā)送的多個數(shù)據(jù)分組進行確認時是特別有用的。因此，根據(jù)基礎(chǔ)的通信協(xié)議，可能將這樣的應(yīng)答批次映射至具有網(wǎng)絡(luò)效率的組播群組?？赡艿兀⒎撬邮諗?shù)據(jù)分組的所有發(fā)送方A都能夠被分配至發(fā)送方的一個適當群組。在這種情況下，它們的確認可以被分開發(fā)送。此外，所接收數(shù)據(jù)分組的發(fā)送方A可能無法全部都被分配至相同的適當?shù)陌l(fā)送方群組。因此，可以傳送若干ACK批次，每個發(fā)送方群組一個ACK批次。在以上所描述實施例的修改形式中，進一步確定所接收的數(shù)據(jù)分組是否涉及時間關(guān)鍵應(yīng)答。在應(yīng)答數(shù)據(jù)分組是非時間關(guān)鍵的時，可以選擇大得多的等待周期，從而增大應(yīng)答整合的可能性。因此，預(yù)定等待時間可以基于所要求的響應(yīng)時間進行調(diào)節(jié)。此外，步驟S401的預(yù)定時間可以被定義為使得其處于如S31中所確定的指定截止期限或應(yīng)答間隙之內(nèi)。在對多個所接收分組確定了不同應(yīng)答間隙的情況下，可以選擇最短的應(yīng)答間隙?？赡艿兀趹?yīng)答間隙內(nèi)隨機選擇預(yù)定等待時間。通過這些手段，能夠甚至更為有效地節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。以上所描述并且在圖4A和4B中圖示的實施例并不局限于確認的整合。當通過將若干應(yīng)答數(shù)據(jù)分組整合為一個應(yīng)答批次傳送其它數(shù)據(jù)分組時也可以節(jié)省報頭。所指出的是，應(yīng)答批次以及確認批次分別包括多個獨立應(yīng)答或確認。以這種方式，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源并減少了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在本發(fā)明另外的實施例中，在另外考慮到網(wǎng)絡(luò)拓撲的情況下對數(shù)據(jù)分組特別是非時間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組的傳輸進行調(diào)度，以便使得數(shù)據(jù)沖突以及隨后的數(shù)據(jù)分組丟失最小化。該傳輸調(diào)度可以被應(yīng)用于N:1或1:N通信模式，例如應(yīng)用于從數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50到多個節(jié)點10或者從多個節(jié)點10到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50的通信鏈路。然而，即使從節(jié)點10到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50或者到控制中心60的通信在相反方向中更具效率，仍然存在改進的空間和必要，因為要在RF遠端管理系統(tǒng)中進行傳輸?shù)淖畲笮畔K將是來自節(jié)點10的統(tǒng)計數(shù)據(jù)或狀態(tài)報告信息。因此，該實施例優(yōu)選地應(yīng)用于從節(jié)點10到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50或控制中心60的N:1通信，并且因此將使用該示例進行解釋。該傳輸調(diào)度可以基于發(fā)送方A在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置、發(fā)送方A到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50的跳距以及發(fā)送方A的網(wǎng)絡(luò)地址中的至少一個。當傳輸調(diào)度基于發(fā)送方A在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置時，可以定義不同區(qū)以使得來自不同區(qū)的節(jié)點10的通信鏈路40并不互相干擾。這避免了網(wǎng)絡(luò)中某些瓶頸區(qū)特別是數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50附近的過載。發(fā)送方節(jié)點10可以通過咨詢其網(wǎng)絡(luò)或MAC地址而查明其位置。傳輸調(diào)度可以由控制中心60或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50所建立并分布，并且指示期望不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)的節(jié)點10何時向控制中心60或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50報告其數(shù)據(jù)。可替換地，控制中心60或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50可以基于節(jié)點10在網(wǎng)絡(luò)中的位置對它們進行輪詢。在圖5A中，示出了街道照明系統(tǒng)，其具有沿街道分布的照明器節(jié)點10。因此，當照明器節(jié)點10向數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50報告其例如電力狀態(tài)、調(diào)光狀態(tài)、環(huán)境亮度等的統(tǒng)計數(shù)據(jù)時，可以基于空間或地理劃分對數(shù)據(jù)傳輸進行調(diào)度?？商鎿Q地，基于道路網(wǎng)絡(luò)對照明器節(jié)點10進行分組可能是有利的，即處于相同街道的照明器節(jié)點10同時報告它們的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，距數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50更遠的照明器節(jié)點10在時間上比接近于數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50的照明器節(jié)點10更晚傳送其數(shù)據(jù)分組。在以上所描述實施例的修改形式中，傳輸調(diào)度基于從照明器節(jié)點10到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50的跳距。如圖5B所示，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中使用多跳傳輸?shù)恼彰髌鞴?jié)點10可以通過其到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50的跳距進行分類。跳距涉及從發(fā)送方節(jié)點10向數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50傳送數(shù)據(jù)分組所必須的跳數(shù)。例如，半徑502和半徑501之間的照明器節(jié)點10將利用兩跳傳送其數(shù)據(jù)分組，而處于半徑501以內(nèi)的照明器節(jié)點10能夠利用一跳傳送其數(shù)據(jù)分組。跳距或跳數(shù)信息可以在照明器節(jié)點10的網(wǎng)絡(luò)層獲取。在一個示例性實施例中，數(shù)據(jù)分組以漸進方式從以其到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50的跳距所定義的區(qū)進行傳送。優(yōu)選地，低跳距區(qū)(例如，處于半徑501以內(nèi))被調(diào)度為首先報告或者簡單地首先被數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50所輪詢。通過這些手段，確保了一旦低跳距區(qū)的照明器節(jié)點10已經(jīng)報告了其數(shù)據(jù)分組，它們就僅作為轉(zhuǎn)發(fā)來自較高跳距區(qū)中的照明器節(jié)點10的數(shù)據(jù)分組的路由器。通過這些手段，在正常情況下將非?？赡苡捎诰W(wǎng)絡(luò)拓撲而過載的低跳距區(qū)中的照明器節(jié)點10可以得以解脫?？赡艿?，基于發(fā)送方A在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置、發(fā)送方A到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50(或網(wǎng)絡(luò)控制器60)的跳距以及發(fā)送方A的網(wǎng)絡(luò)地址中至少一個的數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)目臻g調(diào)度與通過在應(yīng)答間隙內(nèi)隨機選擇時隙或者通過將應(yīng)答整合為一個應(yīng)答批次所進行的時間調(diào)度相結(jié)合。通過這些手段，在時間以及不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域上對網(wǎng)絡(luò)負載進行了平衡。在以上所描述實施例進一步的修改形式中，傳輸調(diào)度基于照明器節(jié)點10的網(wǎng)絡(luò)地址。因此，在已經(jīng)接收到例如控制中心60或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50所廣播或組播傳輸?shù)膱蟾嬲埱笙⒅?，照明器?jié)點10可以在不同時刻傳送其應(yīng)答數(shù)據(jù)分組。該廣播或組播消息可以包含用作所有進行報告的照明器節(jié)點的共用基準的時間標簽?；谠摶鶞蕰r間以及特定于節(jié)點或特定于網(wǎng)絡(luò)地址的延遲，每個照明器節(jié)點10能夠確定其個體傳輸時間。這進一步使得沖突的風(fēng)險最小化，同時來自所有照明器節(jié)點10的數(shù)據(jù)分組都在相對短的時間段內(nèi)被接收。這在照明器節(jié)點以N:1通信模式向數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50或控制中心60報告狀態(tài)數(shù)據(jù)等時是特別有利的。在以動態(tài)方式分布網(wǎng)絡(luò)地址的情況下，可以在每個照明器節(jié)點10中存儲具有特定于每個網(wǎng)絡(luò)地址的延遲的調(diào)度表，并且可以基于當前要求向照明器節(jié)點10動態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)地址，因此確定個體傳輸時間。在與傳輸調(diào)度實施例相類似的本發(fā)明另外的實施例中，由MAC層或網(wǎng)絡(luò)層引入了用于數(shù)據(jù)分組重傳的回退延遲?；赝搜舆t是指后續(xù)傳輸嘗試之間的延遲。例如，在傳輸失敗后，發(fā)送方節(jié)點A可以通過回退延遲而延后數(shù)據(jù)分組的重傳，從而另一節(jié)點可以完成其傳輸，因此較少了沖突的可能。因此，回退延遲可以包括介質(zhì)訪問嘗試的回退時間。這里，介質(zhì)訪問嘗試涉及在介質(zhì)可被自由訪問時數(shù)據(jù)分組的載波偵聽和隨后的傳送或重傳的處理。因此，介質(zhì)訪問嘗試的回退時間表示后續(xù)介質(zhì)訪問嘗試之間的時間間隙。該回退延遲基于節(jié)點10在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置、節(jié)點10和數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50之間的跳距以及節(jié)點10的網(wǎng)絡(luò)地址中的至少一個進行設(shè)置。優(yōu)選地，在MAC層和網(wǎng)絡(luò)層中的至少一個中，回退延遲取決于節(jié)點10和數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50之間的距離。特別地，MAC層回退延遲和網(wǎng)絡(luò)層回退延遲中的至少一個對于越來越遠的節(jié)點10變得更大。在這種情況下，可以迫使距離數(shù)據(jù)收集方節(jié)點
50更遠的節(jié)點10比接近數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50的節(jié)點10更多地傳播其數(shù)據(jù)分組。通過這些手段，遠程節(jié)點并不會在更接近數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50的節(jié)點10處導(dǎo)致過載。因此，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點10的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)生成得以被整形從而避免了數(shù)據(jù)收集方節(jié)點50附近的擁塞。有利地，該實施例連同至少一個以上所描述的實施例一起使用。優(yōu)選地，以上所描述的涉及數(shù)據(jù)分組傳送延遲的實施例被應(yīng)用于非時間關(guān)鍵數(shù)據(jù)和/或?qū)缇W(wǎng)絡(luò)的通信延遲一致性(homogeneity)沒有嚴格要求的數(shù)據(jù)傳輸。例如，這樣的非時間關(guān)鍵數(shù)據(jù)可以是指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點以規(guī)律的時間間隙所報告的統(tǒng)計數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，諸如所消耗能量、點亮小時數(shù)、運行狀態(tài)、當前或平均調(diào)光模式、所感應(yīng)的環(huán)境亮度等。與之相t匕，時間關(guān)鍵信息可以是指針對在緊急狀況期間向網(wǎng)絡(luò)節(jié)點10發(fā)送的控制消息的確認。顯然，以上所描述的實施例能夠以各種方式進行結(jié)合。利用以上所描述的傳送時間的調(diào)度，能夠降低局部和全局網(wǎng)絡(luò)負載并且能夠避免數(shù)據(jù)分組沖突以及后續(xù)的數(shù)據(jù)丟失。因此，對無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)提供了允許高效且可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆酚墒侄?，提供了高度可擴展性以及快速且容易的配置并且能夠進行自行配置和自行修復(fù)。
權(quán)利要求
1.一種用于對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸進行控制的設(shè)備，包括: 控制單元(200)，其被適配為在所確定的應(yīng)答間隙內(nèi)隨機選擇時隙以用于傳送對所接收的數(shù)據(jù)分組傳送進行響應(yīng)的應(yīng)答。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該設(shè)備被適配為添加至節(jié)點(10)和/或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(50)和/或控制中心(60)，和/或其中該無線網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，和/或其中該無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(10)是靜態(tài)的，和/或該無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(10)的位置是已知的。
3.根據(jù)之前任一項權(quán)利要求的設(shè)備，其中所接收的數(shù)據(jù)分組是發(fā)送至多于一個的接收方節(jié)點(B)的組播或廣播數(shù)據(jù)分組和/或針對數(shù)據(jù)傳遞的請求，和/或其中該應(yīng)答是非時間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組和/或所接收數(shù)據(jù)分組的確認。
4.根據(jù)之前任一項權(quán)利要求的設(shè)備，其中該控制單元(200)被適配為在時間關(guān)鍵和非時間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組之間進行區(qū)分。
5.根據(jù)之前任一項權(quán)利要求的設(shè)備，其中應(yīng)答間隙特定于所接收的數(shù)據(jù)分組，和/或應(yīng)答間隙基于應(yīng)答的收件方節(jié)點(10，50，60)的數(shù)量和/或所接收數(shù)據(jù)分組的接收方節(jié)點(10，50，60)的數(shù)量和/或網(wǎng)絡(luò)容量和/或時間標簽和/或所接收數(shù)據(jù)中所包括的信息和/或預(yù)定截止期限和/或當期網(wǎng)絡(luò)負載和/或預(yù)期網(wǎng)絡(luò)負載和/或所存儲的調(diào)度來確定。
6.根據(jù)之前任一項權(quán)利要求的設(shè)備，其中數(shù)據(jù)分組的傳輸基于設(shè)備(100)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置和/或基于設(shè)備(100)到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(50)的跳距和/或基于網(wǎng)絡(luò)地址而進行調(diào)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中具有到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(50)的低跳距的區(qū)中的數(shù)據(jù)分組傳輸被調(diào)度為優(yōu)先于具有到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(50)的高跳距的區(qū)中的數(shù)據(jù)分組傳輸。
8.根據(jù)之前任一項 權(quán)利要求的設(shè)備，其中控制單元(200)被適配為基于設(shè)備(100)和數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(50)之間的空間距離和/或基于設(shè)備(100)到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(50)的跳距和/或基于設(shè)備(100)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置和/或基于網(wǎng)絡(luò)地址而設(shè)置回退延遲。
9.根據(jù)之前任一項權(quán)利要求的設(shè)備，其中控制單元(200)被適配為將針對多于一個所接收數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答整合在一個應(yīng)答批次中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備，其中控制單元(200)被適配為延緩針對所接收數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答以便在應(yīng)答批次中進行整合以使得應(yīng)答在相應(yīng)應(yīng)答間隙內(nèi)進行傳送。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的設(shè)備，其中控制單元(200)被適配為整合針對單獨節(jié)點(10，50，60)的應(yīng)答和/或整合針對預(yù)定節(jié)點群組(10，50，60)的應(yīng)答。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中為了整合針對預(yù)定群組的應(yīng)答，控制單元(200)被適配為基于節(jié)點(10，50，60)之間的距離確定節(jié)點(10，50，60)的群組。
13.根據(jù)之前任一項權(quán)利要求的設(shè)備，其中設(shè)備(100)在用于開關(guān)照明器節(jié)點(10)和/或控制其調(diào)光模式的照明系統(tǒng)的遠端管理中使用。
14.一種用于對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸進行控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 多個節(jié)點(10);和 至少一個數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(50)； 其中節(jié)點(10)和/或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(50)中的至少一個包括根據(jù)之前任一項權(quán)利要求的設(shè)備， 其中數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(50)被適配為為了進行數(shù)據(jù)分組傳輸而基于節(jié)點(10)到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(50)的跳距和/或節(jié)點(10)所處的網(wǎng)絡(luò)區(qū)對至少一個節(jié)點(10)進行輪詢，和/或其中數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(50)被適配為向至少一些節(jié)點(10)組播傳輸數(shù)據(jù)請求消息，節(jié)點(10)在已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)請求消息之后利用特定于節(jié)點的延遲對其進行應(yīng)答。
15.一種用于對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸進行控制的方法，包括: 在所確定的應(yīng)答間 隙中隨機選擇時隙以便傳送對所接收數(shù)據(jù)分組進行響應(yīng)的應(yīng)答。
全文摘要
為了大規(guī)模無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的負載平衡，提供了一種用于控制無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)脑O(shè)備、系統(tǒng)和方法，其中在所確定的應(yīng)答間隙內(nèi)隨機選擇時隙以用于傳送對所接收的數(shù)據(jù)分組進行響應(yīng)的應(yīng)答。
文檔編號H04L12/18GK103119887SQ201180047692
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者D.M.戈爾根, T.C.W.申克, J.埃斯皮納佩雷滋, O.加西亞莫喬恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司