CN102124784A - 用于在两个无线通信网络中避免干扰的系统、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括至少一个主站和至少一个辅站的系统，其中主站包括用于根据第一协议来与辅站通信的通信装置，其中通信装置被布置用于根据又一协议来与多个另外站通信，并且其中主站包括用于生成将向辅站广播的消息的控制装置，所述消息包括使至少一个辅站在预定持续时间期间保持静默的有意错误信息。

Description

用于在两个无线通信网络中避免干扰的系统、方法及装置

技术领域

本发明涉及一种用于在网络中通信的方法，所述网络与另一网络共存。本发明也涉及一种主站和一种包括这样的主站的系统。

本发明例如与两个网络的共存相关，这两个无线网络作为至少部分地共享相同的带宽或者至少相互干扰的两个无线网络。在示例中，第一网络是Wifi或WLAN网络，而第二网络是Zigbee或IEEE 802.15.4网络。

背景技术

在通信网络中，邻近通信（比如共享相同介质的有线通信或者共享相同资源如频带的无线通信）可能引起干扰。作为例子，Zigbee设备是可以用1mW的发射功率（0dBm）在2.4GHz的频带操作的低成本/低功率无线设备。这一频带为其它技术如蓝牙、WiFi或者IEEE 802.11无线局域网（WLAN）所用。一些其它干扰可能由于这一频带中的其它设备如微波炉而出现。能理解的是，WLAN设备给Zigbee设备的操作带来最严重问题，因为WLAN设备的发射功率明显高于Zigbee设备的发射功率（典型地为100mW或者20dBm）。另外，到处使用的WLAN设备在比一个Zigbee设备的带宽更宽的带宽操作。

因而已经观察到Zigbee网络在WLAN网络共存时操作不佳。共存性能依赖于在WLAN干扰与Zigbee设备之间的距离。由于Zigbee的若干应用（建筑物照明、医疗或者患者监视）需要在将可能包含至少一个WLAN网络的环境内可靠通信，所以需要提出一种减少干扰量以使Zigbee网络能够操作的解决方案。

发明内容

本发明的一个目的在于减轻这些弊端。

本发明的另一目的在于提出一种即使有若干网络的共存而仍然允许保证可靠通信的方法。

本发明的又一目的在于提出一种实现对于共存网络而言透明的减少干扰的稳健方式的设备。

为此，根据本发明，提出一种通信系统，所述系统包括至少一个主站和至少一个辅站，其中主站包括用于根据第一协议来与辅站通信的通信装置，其中通信装置被布置用于根据又一协议来与多个另外站通信，并且其中主站包括用于生成将向辅站广播的消息的控制装置，所述消息包括使至少一个辅站在预定持续时间期间保持静默的有意错误信息。

根据本发明的另一方面，提出一种用于在包括至少一个主站和至少一个辅站的网络中通信的方法，其中主站根据第一协议来与辅站通信，其中主站根据又一协议来与多个另外站通信，并且所述方法包括生成将向辅站广播的消息，所述消息包括使至少一个辅站在预定持续时间期间保持静默的有意错误信息。

根据本发明的又一方面，提出一种用于在包括至少一个辅站的网络内通信的主站，其中主站包括用于根据第一协议来与辅站通信的通信装置，其中通信装置被布置用于根据又一协议来与多个另外站通信，并且其中主站包括用于生成将向辅站广播的消息的控制装置，所述消息包括使至少一个辅站在预定持续时间期间保持静默的有意错误信息。

因而，当数据需要使用第二协议由设备发射时可以减少或者甚至消除干扰。这也使得无需修改共存协议的任何技术规范，并且这一系统对于任何设备而言透明。

将根据下文描述的实施例清楚并且将参照这些实施例阐明本发明的这些和其它目的。

附图说明

现在将参照附图通过例子更详细地描述本发明：

- 图1是在干扰网络中的根据本发明第一实施例的网络的框图。

- 图2是代表根据第一实施例发送的消息的时间图。

- 图3是代表根据本发明第二实施例发送的消息的时间图。

- 图4是代表根据本发明第三实施例发送的消息的时间图。

- 图5是代表根据本发明一个方面的方法的流程图。

具体实施方式

本发明涉及一种与第二网络共存并且至少部分地共享相同的资源的、包括节点的网络。

在图1上所示第一实施例中，包括多个无线节点101的第一网络与包括多个无线节点102的第二网络共享相同资源。在这一例子中，第一网络是Wifi网络如WLAN，而第二网络是自组（ad hoc）网络如Zigbee网络。在这一情况下，共享资源是频带。在其它例子中，共享资源可以是时隙或者扩频码。

如在说明书的前序中说明的那样，当Zigbee节点102希望与另一节点通信时，周围WLAN节点101引起的干扰使连接困难并且有时不可能。

根据本发明的第一实施例，网关或者主站103能够与Zigbee节点和WLAN节点这两者通信或者至少可以理解两种协议。例如这一主站103是与其它WLAN节点101具有连接并且与Zigbee节点102通信的计算机。另一例子是用于患者监视应用，Zigbee将患者的身体上的医疗监视传感器连接到床边监视器。床边监视器可以使用WLAN以越过医院WLAN网络向远程中央服务器中继监视数据。在照明控制应用中，为了克服可扩展性的问题，多跳ZigBee网络连接到多跳WLAN基础结构，在该基础结构向中央控制器中继控制和感测数据。对于这两种情况，存在具有ZigBee和WLAN接口这两者的传感器网络网关设备。

根据本发明的第一实施例，主站103是传感器网关。在本发明的一个例子中，主站包括用于按照各协议通信的两个不同发射器。发射器1031用来与WLAN节点101通信，而第二发射器1032用来与Zigbee节点102通信。

根据本发明的第一实施例，当Zigbee节点102希望向主站103的覆盖区R内的另一Zigbee节点发送数据时，这一主站103发射有意包含错误的消息以便静默邻近WLAN节点101。

这允许在Zigbee节点能够相互通信的预定时段期间减少或者消除所有WLAN干扰。

根据图2中所示第一实施例，主站103向网络中当前未存在的地址发送RTS（Ready to Send，准备好发送）消息。它意味着，尽管这一地址未对应于任何有效地址，但周围中的WLAN站101认为已经调度了向另一WLAN站的数据发射。

结果，周围区域R中没有WLAN站101将会用CTS消息做出响应。然而接收到RTS消息的WLAN站将保持静默直至RTS消息中的NAV字段中指定的时间到期，或者可选地直至IEEE 802.11标准的新更新中的RTS超时值。

这一第一实施例基于如下思想：利用传感器网关的WLAN接口以用其原有形式或者用修改形式发出冗余或者无故的WLAN消息，这些消息能够抑制WLAN干扰站在消息中的指定持续时间期间发射。根据IEEE 802.11标准，RTS和CTS消息用于消除隐藏节点。在RTS或者CTS消息内有称为网络分配向量（NAV）的值，该值是以毫秒为单位的时间值。侦听RTS或者CTS消息的站应当根据由RTS或者CTS消息表明的值来更新它们的NAV值。然后在站的NAV值达到零之前阻止站的任何发射。在IEEE 802.11g标准中，为了后向兼容（即与IEEE 802.11和IEEE 802.11b设备兼容），IEEE 802.11g设备在它以IEEE 802.11g格式发出传统IEEE 802.11和IEEE 802.11b设备不能理解的DATA分组之前，将发出具有它本身的地址的CTS消息以静默周围IEEE 802.11和IEEE 802.11b设备。然而IEEE 802.11g设备发出的CTS消息是以传统设备可以理解的传统格式。在CTS消息中包含的NAV值用来防止传统设备的潜在发射。

如图2上可见，还描绘了如何根据第一实施例使用无故的RTS或者CTS消息200来静默WLAN无线节点101的任何发射。侦听的WLAN干扰站将必须根据RTS消息中表明的值来更新它们的NAV值并且将不在表明的NAV时间期间尝试访问介质。ZigBee节点102不能侦听发送的RTS消息。结果，ZigBee设备将尝试访问由RTS消息清空的空闲介质并且将相应地发射它们的分组。如果使NAV值充分大，则通过仅一个RTS消息就可以容纳多次ZigBee发射。实际上，最大有效NAV值是32.767ms。作为比较，具有最大允许净荷的ZigBee分组在空中占用4.256ms。因此RTS消息创建的空闲时间可以潜在地允许交换多个ZigBee分组而无任何干扰之忧。

在图3中所示第二实施例中，主站103发射伪Data分组300。事实上，提出发送例如具有如下头标的数据，该头标表明比有效更长的数据长度。因此侦听头标的周围WLAN站101将不在数据分组的头标中表明的长度期间通信。

在图3上所示这一情况下，传感器网关发送的DATA消息包含DATA消息的伪长度。发射的DATA消息持续时间短；因此为ZigBee发射留出余地。

在图4上所示第三实施例中，主站发送的消息是表明无需争用时段的开始的信标400，并且其中错误信息包括无需争用时段的长度。在IEEE 802.11规范中，侦听信标命令的所有WLAN站将必须在指定时段期间静默以允许无需争用的发射。在这一第四实施例中，传感器网关未实际发起CFP发射；它仅静默介质以供ZigBee通信。

如图5上所示，根据本发明一个例子的方法始于检测来自Zigbee节点102的对发射消息的任何需要（S501和S502）。然后主站在步骤S503发出有意包括错误的消息，比如仅当有下行链路业务时为RTS或者CTS。这里RTS或者CTS消息广义地用来覆盖传感器网关为了静默介质而可以发送的在上文公开的各种实施例中讨论的所有协议消息。例如当主站接收到分组或者它本身生成需要从它的ZigBee接口1032下行链路发射的分组时，主站生成将先从它的WLAN接口发射的RTS/CTS消息（S504）。当成功发射RTS/CTS消息时，在步骤S505向ZigBee接口1032发送下行链路分组以供发射。以这一方式，下行链路ZigBee分组将不经历干扰，因为先前的RTS/CTS消息已经禁用所有周围干扰站的发射。

这一方法的另一变化在于，主站可以了解以往上行链路发射历史，并且预测上行发射模式，比如上行链路发射的平均频率和持续时间。通过这样做，它可以了解需要为Zigbee发射和在哪些情况下保留多少时间。或者，可以用上行链路发射的发射模式明确指示主站。基于指示或者预测的发射模式，主站103可以尝试布置RTS/CTS消息的发射，以使得WLAN干扰站将在预计的上行链路ZigBee发射期间静默。

该方法的又一变化在于，将在发送如下下行链路消息之后发送RTS/CTS消息，该下行链路消息向主站请求上行链路消息。一个例子是从主站103向所有关联ZigBee节点102发送的下行广播消息。该下行链路消息请求各节点发回某个状态信息。这样，在下行链路广播消息之后，传感器网关预计将在某个持续时间期间接收上行链路消息。传感器网关可以发射RTS/CTS消息以在预计的持续时间期间清空无线介质以便于上行ZigBee业务的无干扰发射。

本发明及其各种实施例可以实施于其中通信协议共存和干扰的网络通信系统中。

在本说明书和权利要求书中，在元件之前的词语“一个/一种”未排除存在多个这样的元件。另外，词语“包括”未排除存在除了列举的单元或者步骤之外的单元或者步骤。

在权利要求中的括号内包括标号旨在于帮助理解而不是为了限制。

通过阅读本公开内容，其它修改将为本领域技术人员所清楚。这样的修改可以涉及到无线电通信领域和发射器功率控制领域中已知的并且可以取代这里已经描述的特征或者与这样的特征一起使用的其它特征。

Claims (10)

1. 一种系统，包括：

至少一个主站；以及

至少一个辅站，

其中所述主站包括：

    通信装置，用于根据第一协议来与所述辅站通信，其中所述通信装置被布置用于根据又一协议来与多个另外站通信，并且

其中所述主站包括：

    控制装置，用于生成将向所述辅站广播的消息，所述消息包括使所述至少一个辅站在预定持续时间期间保持静默的有意错误信息。

2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述另外站被布置用于根据所述又一协议在所述预定持续时间期间相互通信。

3. 根据权利要求1或者2所述的系统，其中所述消息是数据分组，并且其中所述错误信息包括所述数据分组的长度。

4. 根据权利要求1或者2所述的系统，其中所述消息是表明无需争用时段开始的信标，并且其中所述错误信息包括所述无需争用时段的长度。

5. 根据权利要求1或者2所述的系统，其中所述消息是“准备好发送”消息，该消息表明所述主站在调度向辅站的数据发射，并且其中所述错误信息包括非有效辅站地址。

6. 根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述主站的所述控制装置被布置成响应于将向所述另外站中的至少一个发射的数据到来而生成消息。

7. 根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述又一协议是无线自组网络协议。

8. 根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述第一协议是无线局域网。

9. 一种用于在包括至少一个主站和至少一个辅站的网络中通信的方法，其中所述主站根据第一协议来与所述辅站通信，其中所述主站根据又一协议来与多个另外站通信，并且所述方法包括：

生成将向所述辅站广播的消息，所述消息包括使所述至少一个辅站在预定持续时间期间保持静默的有意错误信息。

10. 一种用于在包括至少一个辅站的网络内通信的主站，

其中所述主站包括：

通信装置，用于根据第一协议来与所述辅站通信，其中所述通信装置被布置用于根据又一协议来与多个另外站通信，并且

其中所述主站包括：

控制装置，用于生成将向所述辅站广播的消息，所述消息包括使所述至少一个辅站在预定持续时间期间保持静默的有意错误信息。

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