支持針對(duì)個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（pan）系統(tǒng)的多周期gts分配的mac增強(qiáng)的制作方法
【專利摘要】醫(yī)療體域網(wǎng)（MBAN）（36）的個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（PAN）協(xié)調(diào)器（26）將多周期保證時(shí)隙（GTS）分配到MBAN（36）的傳感器設(shè)備（12、14）。所述PAN協(xié)調(diào)器（26）包括控制器（40），所述控制器被配置為接收來(lái)自所述MBAN（36）的傳感器設(shè)備（12、14）的對(duì)多周期GTS的請(qǐng)求。所述請(qǐng)求包括指示周期性的周期，所述多周期GTS利用所述周期性被請(qǐng)求。響應(yīng)于所述請(qǐng)求，所述控制器（40）確定包括起始幀的GTS分配，并將描述符傳輸?shù)剿鰝鞲衅髟O(shè)備（12、14）。所述描述符包括識(shí)別所述起始幀的信息。
【專利說(shuō)明】支持針對(duì)個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(PAN)系統(tǒng)的多周期GTS分配的MAC增強(qiáng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)大體涉及無(wú)線通信。本申請(qǐng)尤其與醫(yī)療體域網(wǎng)(MBAN)聯(lián)合應(yīng)用，并且將尤其參考醫(yī)療體域網(wǎng)進(jìn)行描述。然而要理解，本申請(qǐng)也應(yīng)用于其他使用情境，而不必局限于前述應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)療保健行業(yè)中存在著朝向?qū)⒅T如患者監(jiān)測(cè)的護(hù)理服務(wù)擴(kuò)展到普通病房并且甚至超越物理醫(yī)院界限的總體趨勢(shì)。醫(yī)療體域網(wǎng)(MBAN)(亦稱無(wú)線體域網(wǎng))是針對(duì)無(wú)處不在的監(jiān)測(cè)服務(wù)的關(guān)鍵使能技術(shù)之一。MBAN是在患者周圍用于監(jiān)測(cè)患者的生理數(shù)據(jù)的傳感器的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。MBAN的臨床益處包括:將監(jiān)測(cè)擴(kuò)展到當(dāng)前未被監(jiān)測(cè)的護(hù)理領(lǐng)域；改善的醫(yī)療保健工作流程效率、安全性和臨床結(jié)果；患者移動(dòng)性、舒適性和感染控制；監(jiān)測(cè)靈活性和可擴(kuò)展性；以及減少的總體監(jiān)測(cè)成本。這并不旨在成為益處的詳盡清單。
[0003]參考圖1，典型的MBAN系統(tǒng)包括置于患者身體上的若干微型傳感器設(shè)備，以捕獲患者的生理數(shù)據(jù)，例如心率和心電圖(ECG)信號(hào)。通過(guò)短程低功率MBAN，將所捕獲的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給集線器設(shè)備。集線器設(shè)備能夠?yàn)楸镜卮才员O(jiān)測(cè)單元、蜂窩電話、機(jī)頂盒或其他無(wú)線設(shè)備，并且通常具有到回程網(wǎng)絡(luò)(例如，蜂窩網(wǎng)絡(luò)、LAN等等)的連接，通過(guò)該回程網(wǎng)絡(luò)，將所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到中央監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。中央監(jiān)測(cè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)分析患者的生理數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)地提供監(jiān)測(cè)、診斷或處置服務(wù)。
[0004]當(dāng)前，電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)正在開發(fā)針對(duì)MBAN應(yīng)用的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)范例是IEEE802.15.4j標(biāo)準(zhǔn)，在該標(biāo)準(zhǔn)中，物理(PHY) /介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)層增強(qiáng)特征正被開發(fā)，以將廣泛使用的IEEE802.15.4無(wú)線電擴(kuò)展以更好地服務(wù)MBAN應(yīng)用。在IEEE802.15.4-2006標(biāo)準(zhǔn)中，定義保證時(shí)隙(GTS)機(jī)制，以允許設(shè)備在排他性地專用于該設(shè)備的超幀的部分內(nèi)的信道上運(yùn)行。GTS形成無(wú)競(jìng)爭(zhēng)周期(CFP)，所述無(wú)競(jìng)爭(zhēng)周期總是出現(xiàn)在活躍超幀結(jié)束處，如在圖2中所示。這樣的GTS方案提供一種針對(duì)具有規(guī)律的、周期性數(shù)據(jù)流量和嚴(yán)格的延時(shí)要求的MBAN應(yīng)用(如ECG監(jiān)測(cè)應(yīng)用)的良好數(shù)據(jù)傳輸解決方案。
[0005]設(shè)備能夠通過(guò)MAC子層管理實(shí)體(MLME) -GTS請(qǐng)求原語(yǔ)，利用根據(jù)預(yù)期應(yīng)用的要求而設(shè)定的GTS特性，從個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(PAN)協(xié)調(diào)器(通常為集線器設(shè)備)請(qǐng)求新GTS的分配。一旦接收到GTS請(qǐng)求，PAN協(xié)調(diào)器就發(fā)送ACK以確認(rèn)GTS請(qǐng)求的接收。PAN協(xié)調(diào)器還校驗(yàn)其是否具有足夠資源支持新GTS分配，并做出是否分配所請(qǐng)求的GTS的決策。如果能夠做出分配，則PAN協(xié)調(diào)器在其aGtsDescPersistenceTime超巾貞的信標(biāo)巾貞中，廣播所分配的GTS信息，作為GTS描述符(包括起始時(shí)隙和時(shí)隙長(zhǎng)度)的部分。在收到對(duì)GTS請(qǐng)求命令的確認(rèn)之后，設(shè)備繼續(xù)追蹤信標(biāo)并等待最多aGtsDescPersistenceTime超巾貞。如果沒有接收到針對(duì)其自身的GTS描述符，則設(shè)備認(rèn)為其GTS請(qǐng)求失敗。否則，設(shè)備使用被包括在其GTS描述符中的信息，以定位其GTS時(shí)隙。
[0006]在當(dāng)前IEEE802.15.4規(guī)范中定義的GTS方案的一個(gè)挑戰(zhàn)在于，其可能不能在時(shí)隙使用和功耗方面，有效地支持低占空比MBAN應(yīng)用，如心率監(jiān)測(cè)應(yīng)用。GTS的分配意味著所分配的時(shí)隙排他性為其所有設(shè)備所保留，以在分配之后的每個(gè)超幀中與PAN協(xié)調(diào)器通信。例如，如果PAN協(xié)調(diào)器授予時(shí)隙6的GTS分配到設(shè)備A，并且開始在其超幀K的信標(biāo)幀中廣播該分配的GTS描述符，則超幀N>=K (即，N=K，K+l, K+2,……)的時(shí)隙6將為設(shè)備A的運(yùn)行所保留。
[0007]針對(duì)低占空比MBAN應(yīng)用，例如血壓監(jiān)測(cè)和心率監(jiān)測(cè)，IEEE802.15.4GTS方案可能無(wú)效。以非常低的數(shù)據(jù)率或占空比，在那些應(yīng)用中的設(shè)備可能僅需要在長(zhǎng)時(shí)間間隔上與PAN協(xié)調(diào)器通信非常短的時(shí)間段。這意味著設(shè)備能夠針對(duì)大多數(shù)超幀保持在“休眠”模式，并且僅在其GTS時(shí)隙中喚醒，以在每幾十或甚至幾百超幀進(jìn)行通信。該特征對(duì)于MBAN應(yīng)用非常重要，因?yàn)檫@能夠通過(guò)針對(duì)大多數(shù)時(shí)間將設(shè)備置于“休眠”模式中，而大大延長(zhǎng)設(shè)備的電池壽命。
[0008]然而，IEEE802.15.4GTS方案在分配之后，排他性地針對(duì)設(shè)備的使用保留每個(gè)超幀所分配的時(shí)隙，即使設(shè)備不需要在每個(gè)超幀通信。因此，IEEE802.15.4GTS方案沒有有效地使用時(shí)隙。對(duì)于僅在每幾十或甚至幾百個(gè)超幀使用所分配的時(shí)隙的設(shè)備而言，尤其是這樣。此外，為了維持其GTS分配，設(shè)備可能不得不喚醒，并且與PAN協(xié)調(diào)器進(jìn)行一些虛設(shè)通信，即使設(shè)備沒有要傳輸?shù)挠杏脭?shù)據(jù)。否則，PAN協(xié)調(diào)器可能認(rèn)為設(shè)備丟失其通信鏈路，并將釋放其GTS分配。這將不必要地增加設(shè)備的“喚醒”時(shí)間，并將大大降低其電池壽命，這對(duì)MBAN應(yīng)用來(lái)說(shuō)是不可接受的。
[0009]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N新的且改進(jìn)的方法，該方法克服了上文提及的問(wèn)題以及其他問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]根據(jù)一個(gè)方面，一種醫(yī)療體域網(wǎng)(MBAN)的個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(PAN)協(xié)調(diào)器分配多周期保證時(shí)隙(GTS)到所述MBAN的 傳感器設(shè)備。所述PAN協(xié)調(diào)器包括被配置為接收來(lái)自所述MBAN的傳感器設(shè)備的對(duì)多周期GTS的請(qǐng)求的控制器。所述請(qǐng)求包括指示周期性的周期，所述多周期GTS利用所述周期性被請(qǐng)求。響應(yīng)于所述請(qǐng)求，所述控制器確定包括起始幀的GTS分配，并將描述符傳輸?shù)剿鰝鞲衅髟O(shè)備。所述描述符包括識(shí)別所述起始幀的信息。
[0011]根據(jù)另一方面，一種方法將多周期保證時(shí)隙(GTS)分配到醫(yī)療體域網(wǎng)(MBAN)的傳感器設(shè)備。所述方法包括接收來(lái)自所述MBAN的傳感器設(shè)備的對(duì)多周期GTS的請(qǐng)求。所述請(qǐng)求包括指示周期性的周期，所述多周期GTS利用所述周期性被請(qǐng)求。確定針對(duì)所述請(qǐng)求的包括起始幀的GTS分配，并將描述符傳輸?shù)剿鰝鞲衅髟O(shè)備。所述描述符包括識(shí)別所述起始幀的信息。
[0012]根據(jù)另一方面，一種幀結(jié)構(gòu)用于在醫(yī)療體域網(wǎng)(MBAN)上將數(shù)據(jù)從傳感器設(shè)備傳輸?shù)郊€器設(shè)備。所述幀結(jié)構(gòu)支持多周期保證時(shí)隙(GTS)，并且包括根據(jù)IEEE802.15.4的競(jìng)爭(zhēng)接入周期，和包括多個(gè)GTS的無(wú)競(jìng)爭(zhēng)周期。所述多個(gè)GTS中的GTS包括到傳感器設(shè)備的分配，所述分配包括指示周期性的周期，所述GTS利用所述周期性被分配到所述傳感器設(shè)備。
[0013]一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于針對(duì)MBAN設(shè)備而言減少的電池消耗。
[0014]另一優(yōu)點(diǎn)在于在GTS分配中改善的效率。
[0015]另一優(yōu)點(diǎn)在于向后兼容性。[0016]本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀和理解以下詳細(xì)描述后，將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]本發(fā)明可以采取各種部件與部件的布置，以及各個(gè)步驟與步驟的安排的形式。附圖僅出于圖示優(yōu)選實(shí)施例的目的，并且不得被解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0018]圖1圖示了 MBAN系統(tǒng)。
[0019]圖2圖示了具有GTS的超幀結(jié)構(gòu)。
[0020]圖3圖示了具有多周期GTS的超幀結(jié)構(gòu)。 [0021]圖4圖示了具有多周期GTS和傳感器設(shè)備之間的時(shí)間共享的超幀結(jié)構(gòu)。
[0022]圖5 圖示了 IEEE802.15.4GTS 規(guī)范字段。
[0023]圖6圖示IEEE802.15.4GTS規(guī)范字段的變體，其被修改以用于多周期GTS分配。
[0024]圖7圖示了 GTS許可與多周期GTS許可標(biāo)志的可能組合以及是否每個(gè)組合均支持遺留GTS分配和多周期GTS分配的表。
[0025]圖8 圖示了 IEEE802.15.4GTS 請(qǐng)求命令。
[0026]圖9 圖示了 IEEE802.15.4GTS 特征字段。
[0027]圖10圖示了 IEEE802.15.4GTS特征字段的變體，其被修改以用于多周期GTS分配。
[0028]圖11圖示了 IEEE802.15.4GTS請(qǐng)求命令的變體，其被修改以用于多周期GTS分配。
[0029]圖12圖示了多周期特征字段。
[0030]圖13圖示了具有多周期GTS和傳感器設(shè)備之間的時(shí)間共享的超幀結(jié)構(gòu)。
[0031]圖14 圖示了 IEEE801.15.4GTS 描述符。
[0032]圖15圖示了被修改以用于多周期GTS分配的IEEE801.15.4GTS描述符。
[0033]圖16圖示了 MBAN系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]具有始于超幀K的周期為M (M>1)的多周期GTS分配意味著:(一個(gè)或多個(gè))所分配的時(shí)隙排他性地為設(shè)備所保留，以在從超幀K起的每M超幀(即，N=K, K+M, K+2M,K+3M，……)，與PAN協(xié)調(diào)器通信，如圖3中所示。利用多周期GTS分配，傳感器設(shè)備能夠基于其數(shù)據(jù)流量，拾取適當(dāng)?shù)闹芷贛，使得其僅需要在其有數(shù)據(jù)要傳輸時(shí)喚醒以用于通信。因此，所述多周期GTS分配能夠在低占空比MBAN應(yīng)用中改善傳感器設(shè)備的電池壽命。
[0035]此外，針對(duì)具有N ? K，K+M，K+2M，K+3M，……的超幀，(一個(gè)或多個(gè))所分配的時(shí)隙可用于對(duì)其他設(shè)備的GTS分配。換言之，針對(duì)不同設(shè)備的多重GTS分配能夠以時(shí)間共享的方式使用相同的(一個(gè)或多個(gè))時(shí)隙。在圖4中給出一個(gè)范例，其中，GTSl和GTS2，兩者均具有M=2，其共享相同的時(shí)隙。在超幀N=K+2*i，i=0，l，……中，所分配的時(shí)隙用于GTS1，而在超幀N=K+l+2*i，i=0，l，……中，相同的所分配的時(shí)隙用于GTS2。因此，利用多周期GTS分配，更有效地使用GTS時(shí)隙資源。
[0036]鑒于以上，將多周期GTS分配方案添加到IEEE802.15.4，以改善IEEE802.15.4針對(duì)低占空比MBAN應(yīng)用的效率。新的GTS規(guī)范和GTS請(qǐng)求命令被定義為支持多周期GTS分配請(qǐng)求/授予操作，如下文所描述的。所述多周期GTS分配方案有利地利用當(dāng)前的IEEE802.15.4設(shè)備/實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)良好的遺留兼容性，這允許新的IEEE802.15.4j設(shè)備和遺留IEEE802.15.4設(shè)備在相同的MBAN中工作。
[0037]對(duì)IEEE802.15.4的MAC增強(qiáng)使用在信標(biāo)幀中傳輸?shù)腉TS規(guī)范字段中的一個(gè)保留位，以指示多周期GTS分配是否由PAN協(xié)調(diào)器支持。當(dāng)前IEEE802.15.4GTS規(guī)范字段如圖5中所示定義。所述字段包括8位，其中0-2位用于GTS描述符計(jì)數(shù)，位3-6被保留，并且位7用于GTS許可標(biāo)志。為了允許多周期GTS分配，保留位中的一個(gè)用于多周期GTS許可標(biāo)志，如圖6中所示。該標(biāo)志指示PAN協(xié)調(diào)器是否支持多周期GTS分配。
[0038]參考圖7，表格圖示了多周期GTS許可位(位6)與GTS許可位(位7)的可能組合，以及所述組合是否允許遺留GTS分配和多周期GTS分配。遺留GTS分配是在IEEE802.15.4中定義的GTS分配，其在每個(gè)超幀中將時(shí)隙分配到設(shè)備，并且多周期GTS分配為上文所描述的。如所示，當(dāng)所述多周期許可位和所述GTS許可位兩者均為‘0’時(shí)，遺留GTS分配或多周期GTS分配均不被許可。而且，當(dāng)所述多周期GTS許可位為‘0’并且所述GTS許可位為‘I’時(shí)，遺留GTS分配得到許可，但多周期GTS分配不被許可。進(jìn)一步地，當(dāng)所述多周期GTS許可位為‘I’并且所述GTS許可位為‘I’時(shí)，遺留GTS分配和多周期GTS分配得到許可。所述多周期GTS許可位為‘I’并且所述GTS許可位為‘0’的組合被保留，這意味著該組合無(wú)效并且不應(yīng)被使用。
[0039]PAN協(xié)調(diào)器通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定所述多周期GTS許可位(位6)和所述GTS許可位(位7)，在其信標(biāo)幀中廣播其是否支持遺留GTS分配和多周期GTS分配。在收到信標(biāo)幀之后，傳感器設(shè)備確定遺留GTS分配或多周期GTS分配是否受其PAN協(xié)調(diào)器支持。如果設(shè)備及其PAN協(xié)調(diào)器兩者均支持多周期GTS分配，則所述設(shè)備能夠使用多周期請(qǐng)求命令，以當(dāng)需要時(shí)請(qǐng)求多周期GTS分配。
[0040]所述MAC增強(qiáng)還使用增強(qiáng)的GTS請(qǐng)求命令。換言之，為了支持多周期GTS分配，GTS請(qǐng)求命令被更新。參數(shù)M (M>1)為所請(qǐng)求的GTS周期，并且參數(shù)K指定所述設(shè)備想要使(一個(gè)或多個(gè))所分配的時(shí)隙對(duì)于操作可用的第一超幀。這些參數(shù)需要被包括在所述GTS請(qǐng)求命令中。圖8中圖示了當(dāng)前IEEE802.15.4GTS請(qǐng)求命令的格式。所述請(qǐng)求包括針對(duì)MAC標(biāo)頭(MHR)的7個(gè)八位字節(jié)，I個(gè)八位字節(jié)針對(duì)命令幀標(biāo)識(shí)符，并且I個(gè)八位字節(jié)針對(duì)GTS特征。所述GTS特征字段提供關(guān)于所請(qǐng)求的時(shí)隙的信息，并且在圖9中得以圖示。位0-3用于GTS長(zhǎng)度，位4用于GTS方向，位5用于特征類型并且位6和7被保留。
[0041]為了支持多周期GTS請(qǐng)求，所述GTS特征字段被修改為如圖10中所示。在新格式中，一個(gè)保留位(位6)被用作多周期請(qǐng)求指示符。如果該位被設(shè)定為‘0’，則當(dāng)前請(qǐng)求為IEEE802.15.4遺留GTS請(qǐng)求命令。如果所述位被設(shè)定為‘ I’，則當(dāng)前請(qǐng)求為多周期GTS請(qǐng)求命令，并且將在所述GTS特征之后有又一個(gè)八位字節(jié)，該八位字節(jié)提供關(guān)于GTS周期M和起始超幀K的所需要的信息。這個(gè)具有額外的八位字節(jié)的新的多周期GTS請(qǐng)求命令具有如圖11中所示的格式。所述額外的八位字節(jié)用于多周期GTS特征字段。在其他實(shí)施例中，所述PAN協(xié)調(diào)器能夠基于所接收的GTS請(qǐng)求命令的長(zhǎng)度，來(lái)確定接收到的GTS請(qǐng)求命令是否為多周期GTS請(qǐng)求命令，而不將一個(gè)保留位(位6)用作多周期請(qǐng)求指示符。如果長(zhǎng)度為9個(gè)八位字節(jié)，則所述GTS請(qǐng)求命令為遺留GTS請(qǐng)求命令，同時(shí)如果長(zhǎng)度為10個(gè)八位字節(jié)，則所述GTS請(qǐng)求命令為多周期GTS請(qǐng)求命令。[0042]所述多周期GTS特征字段具有如圖12中所示的格式，并且包括兩個(gè)字段，起始超幀偏移范圍字段和多周期GTS周期順序字段。起始超幀偏移范圍字段S占據(jù)位0-3，并且大于等于‘0’并小于等于‘15’(即，O≤S ≤15)。該字段指示設(shè)備請(qǐng)求使其GTS分配開始于超幀K，超幀K不遲于下一超幀之后的S個(gè)超幀。S=O指示GTS分配應(yīng)始于下一超幀。實(shí)際起始超幀K是由所述PAN協(xié)調(diào)器基于當(dāng)前GTS時(shí)隙資源狀態(tài)確定的。K應(yīng)滿足O ≤ K ≤ S。所述多周期GTS周期順序字段G占據(jù)位4-7，并且大于等于‘0’并小于等于‘15’ (即,O≤G≤15)。在其他實(shí)施例中，所述多周期GTS周期順序字段占據(jù)位4-6，其中O≤G≤7。該字段提供所請(qǐng)求的多周期GTS分配的周期。
[0043]周期M被定義為M=2 (G+1)0適當(dāng)?shù)?，周期M為2的乘冪，因?yàn)檫@使得GTS管理和再分配容易得多。例如，容易使用僅一個(gè)GTS時(shí)隙，以時(shí)間共享的方式，支持具有M=4的兩個(gè)多周期GTS分配(GTS2和GTS3)和具有M=2的一個(gè)多周期GTS分配，如在圖13中所示。在一些實(shí)施例中，完整二叉樹用于便于以此方式進(jìn)行安排。如果允許M為大于I的任意正整數(shù)，則這將使在多個(gè)多周期GTS分配間的GTS時(shí)隙的時(shí)間共享變得困難。這繼而具有降低GTS時(shí)隙使用效率的影響。例如，不可能在具有M=3的多周期GTS分配與具有M=5的多周期GTS分配之間共享相同的時(shí)隙。將需要兩個(gè)時(shí)隙以支持兩個(gè)多周期GTS分配。
[0044]在一些實(shí)施例中，當(dāng)GTS分配的周期需求超過(guò)可用的GTS時(shí)，所述PAN協(xié)調(diào)器動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)GTS分配的周期。例如，如果所述PAN協(xié)調(diào)器服務(wù)于太多設(shè)備，而不能為所有設(shè)備提供所請(qǐng)求的GTS分配，則所述PAN協(xié)調(diào)器能夠增大現(xiàn)有GTS分配的周期，以允許所有這些設(shè)備接收GTS分配。適當(dāng)?shù)兀珿TS分配的下界為所請(qǐng)求的周期，并且上界是由所述設(shè)備和/或PAN協(xié)調(diào)器的性能設(shè)定的。
[0045]利用上文提出的更新，所述遺留IEEE802.15.4GTS請(qǐng)求命令能夠被重復(fù)使用，以支持多周期GTS請(qǐng)求。另一個(gè)選項(xiàng)將是利用圖11中定義的格式來(lái)定義新的多周期GTS請(qǐng)求命令。在該選項(xiàng)中，將唯一命令幀標(biāo)識(shí)符指定到所述多周期請(qǐng)求命令。基于所述唯一命令幀標(biāo)識(shí)符，PAN協(xié)調(diào)器能夠確定接收的幀是否為多周期GTS請(qǐng)求命令，并適當(dāng)?shù)靥幚硭８鶕?jù)任一個(gè)選項(xiàng)，所述GTS特征字段中的GTS長(zhǎng)度仍能夠用于給出具有一個(gè)或多個(gè)連續(xù)時(shí)隙的周期性GTS。
[0046]MAC增強(qiáng)還使用增強(qiáng)的GTS描述符。一旦PAN協(xié)調(diào)器接收了多周期GTS請(qǐng)求命令并決定授予這樣的GTS，其生成GTS描述符并在其信標(biāo)幀中傳輸所述GTS描述符，以通知請(qǐng)求設(shè)備所授予的GTS分配。在IEEE802.15.4中定義的所述GTS描述符具有如圖14中所示的格式。所述GTS描述符的大小為24位，其中，位0-15用于識(shí)別設(shè)備短地址，位16-19用于指定GTS起始時(shí)隙，并且位20-23用于指定GTS長(zhǎng)度。然而，遺留GTS描述不能提供關(guān)于起始超幀K的信息，該信息對(duì)于請(qǐng)求設(shè)備確定所分配的時(shí)隙在哪些超幀(即，信標(biāo)超幀數(shù)(BSN)=K+i*M，i=0，l，2，……)中可用而言是需要的。因此，針對(duì)多周期GTS分配的GTS描述符，利用GTS起始BSN代替GTS長(zhǎng)度字段，如在圖15中所示。
[0047]在多周期GTS的情況中，默認(rèn)的GTS長(zhǎng)度為設(shè)備請(qǐng)求的長(zhǎng)度(即，在所述GTS請(qǐng)求命令中的所述GTS特征字段中的GTS長(zhǎng)度)，并且不被包括在所述GTS描述符中。相反，所述GTS起始BSN被包括在其中，以提供關(guān)于起始超幀K的信息。在一些實(shí)施例中，這樣的超幀為當(dāng)前超幀之后的第一個(gè)超幀，其周期性GTS時(shí)隙可由所述請(qǐng)求設(shè)備使用，并且其具有等于GTS長(zhǎng)度字段(位20-23)的四個(gè)最低有效位的BSN。基于當(dāng)前超幀BSN和GTS起始BSN字段，所述請(qǐng)求設(shè)備能夠計(jì)算K。例如，如果多周期GTS描述符在超幀26 (二進(jìn)制格式的Ol 1010)的信標(biāo)幀中被傳輸，并且其GTS起始BSN被設(shè)定為0000，則這意味著起始超幀K=32(100000)，因?yàn)槌瑤?2為超幀26之后的具有等于0000的四個(gè)最低有效位的BSN (即，32)的第一個(gè)超幀。在其他實(shí)施例中，GTS長(zhǎng)度字段(位20-23)代表偏移S (O ≤ S≤ 15)，并且當(dāng)前超幀之后的周期性GTS時(shí)隙可由所述請(qǐng)求設(shè)備使用的第一個(gè)超幀為下一超幀之后的S超幀。S=O指示GTS分配始于下一個(gè)超幀。
[0048]對(duì)所述GTS描述符所提出的修改保持了 GTS描述符的長(zhǎng)度不變，并因此保持了信標(biāo)幀結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度，這對(duì)于遺留兼容性而言是重要的。如果信標(biāo)結(jié)構(gòu)改變了，則遺留ΙΕΕΕ802.15.4設(shè)備不能正確解碼信標(biāo)幀中包括的信息。
[0049]鑒于以上，提供一種用于實(shí)施針對(duì)ΙΕΕΕ802.15.4的多周期GTS的方法。所述方法通過(guò)當(dāng)使用周期性GTS時(shí)，利用未使用的位并重新定義現(xiàn)有字段，來(lái)要求最小改變。當(dāng)使用周期性GTS時(shí)，僅GTS請(qǐng)求要求額外的八位字節(jié)。由于改變是最小的，所述方法允許向后兼容性。而且，盡管上文中未討論，也要理解，由于分配可以從一個(gè)超頻到下一超頻時(shí)改變，PAN協(xié)調(diào)器需要在超過(guò)7個(gè)GTS上儲(chǔ)存信息。更進(jìn)一步，對(duì)GTS截止的檢測(cè)需要將周期性GTS考慮在內(nèi)。
[0050]參考圖16，提供采用如上所述的ΙΕΕΕ802.15.4的多周期GTS變體的MBAN系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括多個(gè)傳感器設(shè)備12、14，多個(gè)傳感器設(shè)備12、14捕獲相關(guān)聯(lián)患者16的生理數(shù)據(jù)，例如心率、呼吸率、血壓、ECG信號(hào)等。傳感器設(shè)備12、14典型地通常被設(shè)置在患者16的外部。然而，在一些實(shí)施例中，傳感器設(shè)備12、14被額外地或備選地設(shè)置在患者16中和/或臨近患者16。
[0051]傳感器設(shè)備12、14中的每個(gè)均包括控制器18、20以及用于測(cè)量患者16的至少一個(gè)生理參數(shù)的至少一個(gè)傳感器22、24?？刂破?8、20使用傳感器22、24捕獲生理數(shù)據(jù)，并使用傳感器設(shè)備12、14的對(duì)應(yīng)通信單元28、30將所捕獲的生理數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊€器設(shè)備26。在一些實(shí)施例中，控制器18、20中的至少一個(gè)在傳感器設(shè)備12、14的對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)器32、34中緩沖所捕獲的生理數(shù)據(jù)，直到被緩沖生理數(shù)據(jù)的量超過(guò)預(yù)定量。
[0052]通信單元28、30在由ΙΕΕΕ802.15.4的多周期GTS變體形成的ΜΒΑΝ36上與集線器設(shè)備26通信。適當(dāng)?shù)兀瑐鞲衅髟O(shè)備12、14中的至少一個(gè)利用增強(qiáng)，并采用多周期GTS以與集線器設(shè)備26通信。該傳感器設(shè)備包括周期M (Μ>1)以及對(duì)針對(duì)GTS分配的起始幀的識(shí)另Ij，所述GTS分配是針對(duì)所述傳感器設(shè)備的特定MBAN應(yīng)用定制的。能夠由例如距當(dāng)前幀的幀偏移或者距當(dāng)前幀的幀偏移的上界，來(lái)識(shí)別起始幀。當(dāng)所述傳感器設(shè)備請(qǐng)求GTS分配時(shí)，將所述周期和所述識(shí)別提供到ΜΒΑΝ36的PAN協(xié)調(diào)器。
[0053]集線器設(shè)備26將從傳感器設(shè)備12、14捕獲的生理數(shù)據(jù)傳達(dá)到中央監(jiān)測(cè)站38。而且，集線器設(shè)備26通常充當(dāng)針對(duì)ΜΒΑΝ36的PAN協(xié)調(diào)器。在其中集線器設(shè)備26不充當(dāng)PAN協(xié)調(diào)器的實(shí)施例中，ΜΒΑΝ36的另一設(shè)備充當(dāng)，例如傳感器設(shè)備12、14之一充當(dāng)。集線器設(shè)備26通常被設(shè)置為臨近患者16。而且，集線器設(shè)備26通常為以下之一:本地床旁監(jiān)測(cè)單元、蜂窩電話、機(jī)頂盒或其他無(wú)線設(shè)備。
[0054]集線器設(shè)備26包括控制器40和第一通信單元42。第一通信單元42使用ΜΒΑΝ36與傳感器設(shè)備12、14通信，ΜΒΑΝ36如上所述由被增強(qiáng)以支持多周期GTS分配的ΙΕΕΕ802.15.4規(guī)范的變體形成。使用第一通信單元42，控制器40通常充當(dāng)針對(duì)ΜΒΑΝ36的PAN協(xié)調(diào)器。這么做時(shí)，控制器40控制第一通信單元42，以建立MBAN36，使傳感器設(shè)備12、14與所述MBAN關(guān)聯(lián)/解除關(guān)聯(lián)，分配GTS (包括多周期GTS)到傳感器設(shè)備12、14等。適當(dāng)?shù)兀刂破?0基于所接收的周期和對(duì)起始幀的識(shí)別，分配多周期GTS。
[0055]控制器40還使用集線器設(shè)備26的第一通信單元42接收從傳感器12、14捕獲的生理數(shù)據(jù)，并使用集線器設(shè)備26的第二通信單元42將所接收的生理數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒氡O(jiān)測(cè)站38。在一些實(shí)施例中，在接收所捕獲的生理數(shù)據(jù)后，控制器40立即將其傳達(dá)到中央監(jiān)測(cè)站38。在其他實(shí)施例中，控制器40在集線器設(shè)備26的存儲(chǔ)器46中緩沖所接收的生理數(shù)據(jù)，直到所緩沖的生理數(shù)據(jù)的量超過(guò)預(yù)定量。適當(dāng)?shù)?，傳感器設(shè)備12、14中的至少一個(gè)使用多周期GTS將所述數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊€器設(shè)備26。集線器設(shè)備26的第二通信單元44使用第二通信網(wǎng)絡(luò)48 (例如廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)等)與中央監(jiān)測(cè)站38通信。第二通信網(wǎng)絡(luò)48能夠?yàn)橛芯€的和/或無(wú)線的，但通常為無(wú)線的，以允許集線器設(shè)備26保持為移動(dòng)的。
[0056]中央監(jiān)測(cè)站38使用由傳感器設(shè)備12、14捕獲的生理數(shù)據(jù)，以便針對(duì)劣化對(duì)患者16進(jìn)行監(jiān)測(cè)。而且，盡管未圖示，中央監(jiān)測(cè)站38通常用于監(jiān)測(cè)由對(duì)應(yīng)于其他患者的其他MBAN的傳感器設(shè)備捕獲的生理數(shù)據(jù)。
[0057]中央監(jiān)測(cè)站38包括控制器50和通信單元52。控制器50接收來(lái)自集線器設(shè)備26的所捕獲的生理數(shù)據(jù)。在接收生理數(shù)據(jù)后，在一些實(shí)施例中，控制器50通過(guò)將所接收的生理數(shù)據(jù)匹配到警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)，確定是否發(fā)出警報(bào)。例如，在一些實(shí)施例中，如果至少一個(gè)生理參數(shù)超過(guò)閾值，則可以發(fā)出警報(bào)。還預(yù)見到，警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)⑸韰?shù)的當(dāng)前值以及生理參數(shù)的趨勢(shì)考慮在內(nèi)。而且，在接收生理參數(shù)后，在一些實(shí)施例中，將所接收的生理數(shù)據(jù)顯示在中央監(jiān)測(cè)站38的顯示器設(shè)備54上。
[0058]如本文中使用的，存儲(chǔ)器包括以下中的一個(gè)或多個(gè):非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)；磁盤或其他磁性存儲(chǔ)介質(zhì)；光盤或其他光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)；隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)或其他電子存儲(chǔ)器設(shè)備或芯片或一組操作性互聯(lián)芯片；因特網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器(可以經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)從該服務(wù)器檢索所儲(chǔ)存的指令)；等。而且，如本文中使用的，處理器包括以下中的一個(gè)或多個(gè):微處理器、微控制器、圖形處理單元(GPU)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)等；控制器包括存儲(chǔ)器和處理器；并且顯示器設(shè)備包括以下中的一個(gè)或多個(gè)=LCD顯示器、LED顯示器、等離子顯示器、投影顯示器、觸摸屏顯不器等。
[0059]已參考優(yōu)選的實(shí)施例描述了本發(fā)明。他人在閱讀和理解前文的詳細(xì)描述后，可以做出修改和變化。例如，盡管本公開是聯(lián)合IEEE802.15.4進(jìn)行描述的，要認(rèn)識(shí)到，所提出的方案更通用地適用于MBAN的MAC協(xié)議或其他傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本發(fā)明旨在被解釋為包括所有這樣的修改和變化，只要它們落入權(quán)利要求書或其等價(jià)要件的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種醫(yī)療體域網(wǎng)(MBAN) (36)的個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(PAN)協(xié)調(diào)器(26)用于將多周期保證時(shí)隙(GTS)分配到所述MBAN (36)的傳感器設(shè)備(12、14)，所述PAN協(xié)調(diào)器(26)包括: 控制器(40)，其被配置為: 接收來(lái)自所述MBAN (36)的傳感器設(shè)備(12、14)的對(duì)多周期GTS的請(qǐng)求，所述請(qǐng)求包括指示周期性的周期，所述多周期GTS利用所述周期性被請(qǐng)求； 確定針對(duì)所述請(qǐng)求的GTS分配,所述GTS分配包括起始幀；并且 將描述符傳輸?shù)剿鰝鞲衅髟O(shè)備(12、14)，所述描述符包括識(shí)別所述起始幀的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PAN協(xié)調(diào)器(26)，其中，所述控制器(40)還被配置為: 廣播對(duì)多周期GTS分配方案的支持的指示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的PAN協(xié)調(diào)器(26)，其中，所述控制器(40)還被配置為: 跟蹤當(dāng)前GTS分配，其中，所述確定基于當(dāng)前GTS分配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的PAN協(xié)調(diào)器(26)，其中，所述控制器(40)還被配置為: 從所述起始幀起的每M幀，與所述傳感器設(shè)備(12、14)通信數(shù)據(jù)，其中，M為所述周期。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的PAN協(xié)調(diào)器(26)，其中，所述周期為二的乘冪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中`任一項(xiàng)所述的PAN協(xié)調(diào)器(26)，其中，所述周期大于一。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的PAN協(xié)調(diào)器(26)，其中，所述請(qǐng)求還包括針對(duì)所述起始幀的偏移范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的PAN協(xié)調(diào)器(26)，其中，識(shí)別所述起始幀的所述信息包括起始信標(biāo)幀數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的PAN協(xié)調(diào)器(26)，其中，所述傳感器設(shè)備(12、14 )與另一傳感器設(shè)備(12、14 )時(shí)間共享所述多周期GTS。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的PAN協(xié)調(diào)器(26)，其中，所述PAN協(xié)調(diào)器(26)使用被修改為支持多周期GTS的IEEE802.15.4，與所述傳感器設(shè)備(12、14)進(jìn)行通信。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的PAN協(xié)調(diào)器(26)，其中，所述PAN設(shè)備(26)使用幀結(jié)構(gòu)接收來(lái)自所述傳感器設(shè)備(12、14)的數(shù)據(jù)，所述幀結(jié)構(gòu)包括: 根據(jù)IEEE802.15.4的競(jìng)爭(zhēng)接入周期；以及 無(wú)競(jìng)爭(zhēng)周期，其包括多個(gè)GTS，所述多個(gè)GTS中的GTS包括到傳感器設(shè)備的分配，所述分配包括指示頻率的周期，所述GTS以所述頻率被分配到所述傳感器設(shè)備。
12.一種用于將多周期保證時(shí)隙(GTS)分配到醫(yī)療體域網(wǎng)(MBAN) (36)的傳感器設(shè)備(12、14)的方法，所述方法包括: 接收來(lái)自所述MBAN (36)的傳感器設(shè)備(12、14)的對(duì)多周期GTS的請(qǐng)求，所述請(qǐng)求包括指示周期性的周期，所述多周期GTS利用所述周期性被請(qǐng)求； 確定針對(duì)所述請(qǐng)求的GTS分配,所述GTS分配包括起始幀；并且 將描述符傳輸?shù)剿鰝鞲衅髟O(shè)備(12、14)，所述描述符包括識(shí)別所述起始幀的信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括: 廣播對(duì)多周期GTS分配方案的支持的指示。
14.根據(jù)權(quán)利要求12和13中任一項(xiàng)所述的方法，還包括:跟蹤當(dāng)前GTS分配，其中，所述確定基于當(dāng)前GTS分配。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，還包括: 從所述起始幀起的每M幀，與所述傳感器設(shè)備(12、14)通信數(shù)據(jù)，其中，M為所述周期。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述周期為二的乘冪。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述請(qǐng)求還包括針對(duì)所述起始幀的偏移范圍。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的方法，還包括: 使用被修改為支持多周期GTS的IEEE802.15.4，與所述傳感器設(shè)備(12、14)進(jìn)行通信。
19.一種承載計(jì)算機(jī)代碼的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)代碼控制一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備，以執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的方法。
20.一種用于在醫(yī)療體域網(wǎng)(36) (MBAN)上從傳感器設(shè)備(12、14)向集線器設(shè)備(26)傳輸數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)，所述幀結(jié)構(gòu)支持多周期保證時(shí)隙(GTS)并且包括: 根據(jù)IEEE802.15.4的競(jìng)爭(zhēng)接入周期；以及 無(wú)競(jìng)爭(zhēng)周期，其包括多個(gè)GTS，所述多個(gè)GTS中的GTS包括到傳感器設(shè)備(12、14)的分配，所述分配包括指示周 期性的周期，所述GTS利用所述周期性被分配到所述傳感器設(shè)備(12、14)。
【文檔編號(hào)】H04W72/12GK103797881SQ201280043295
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月9日
【發(fā)明者】D·王, D·H·埃文斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司