CN102769564B - 具有按需分优先级路由协议的多径无线电传输输入/输出设备 - Google Patents

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Abstract

用于协调多径无线电传输网状网上的通信的设备、网络、系统和方法，包括基于可用路径度量来延迟对路由请求的响应，以确保能获悉和使用通过网络的最佳可用连接路由。

Description

具有按需分优先级路由协议的多径无线电传输输入/输出 设备
发明背景
发明领域一般涉及工业监视和控制系统中用于进行数据无线通信的输入/输出设备，更具体地涉及射频(RF)网状网通信系统。
监控和数据捕获(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)系统广泛的用于监视和控制各类工业过程。这样的SCADA系统通常包括若干包括传感器的受远程监控位置，并且和每个受远程监控位置上的传感器相关的数据和信息通过通信网络传达到其他位置，且最终传达到中央计算机系统，中央计算机系统管理采集的数据并控制工业过程、和工业过程相关的装备或设施的操作。控制命令同样可以用通信网络发送给远程位置。在某些应用中，在数据通信网络中使用长程和/或短程无线电设备是非常可取的，因此在某些工业中通常采用RF通信设备用于SCADA系统。
在目前水平的用于监视和控制目的的工业数据通信系统中，在网状网拓扑中实现了扩频、跳频RF技术。在这样的系统中，布置了若干无线电设备来建立通信网络，其中每个无线电设备可以和网络中的多个其他设备通信。扩频技术将RF能量扩展到一或数个预定通信信道上以减少网络运行时干扰的影响，而跳频使得无线电设备可以使用多个频率。这样的频率分集增加了网络中无线电设备间各个信号路径的鲁棒性，并且能有效的克服本会以其他方式扰乱通信的干扰、相消反射或无效点。无线电设备的网状网还提供了冗余的信号路径，以使得即使某些信号路径不可用或不可作用于传达数据，仍可以用替换信号路径来传输通信。
虽然跳频射频(RF)网状网在许多方面具有优势，但它们并非没有问题，并且需要改进。
附图说明
参考如下的附图描述了非限定性以及非穷举性的实施例，其中除非另外指出，否则相同的参考标号在各个视图中自始至终表示相同的部分。
图1是在工业SCADA系统中用于无线地传达数据的示例性工业输入/输出设备的示意图。
图2示意地解说了由多个诸如图1所示的输入/输出设备定义的示例性网状通信网络。
图3解说了网状网的示例部分以及从源无线电到终点的多个通信路径。
图4解说了用于协调如图3所示的无线电间的通信的分优先级通信协议。
图5是如图4中解说的协议的一部分的细节视图。
图6是如图4中解说的协议的另一部分的细节视图。
图7是实现图3-6所示的分优先级通信协议的示例算法的流程图。
图8解说了作为图5所示的替换的协议技术。
图9解说了作为图6所示的替换的协议技术。
具体实施方式
图1是示例性工业输入/输出设备100的示意图，设备100配置为接收关于工业过程的输入数据并使用无线传输技术将该数据传达到远程位置。更具体地，并如下所述，该输入/输出设备是无线电设备100，它与其他类似的设备组合，可以用于建立如下进一步说明的用于工业监视和控制目的的多径无线数据通信网络。
在所示的例子中，无线电设备100是可编程的基于处理器的设备，包括处理器102和记忆存储104，记忆存储104中存储了可执行指令、命令和控制算法，以及诸如通信网络和协议参数之类的令人满意地操作无线电设备100所需的其他数据和信息。该基于处理器的设备的存储器104可以例如是随机存取存储器(RAM)、以及与RAM存储器结合使用的其他形式的存储器，包括但不限于闪存(FLASH)、可编程只读存储器(PROM)、以及电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。
正如这里所用的，术语“基于处理器的设备”应指包括如所示的用于控制该设备的功能的处理器或微处理器，还有其他等效元件，诸如，微控制器、微计 算机、可编程逻辑控制器、精简指令集(RISC)电路、专用集成电路以及其他可编程电路，逻辑电路、其等效物、以及任何其他能执行如下所述功能的电路或处理器。以上列举的基于处理器的设备仅为示例性的，并且因此不意在以任何方式限定术语“基于处理器的设备”的定义和/或含义。
无线电设备100还包括无线电传输元件106，无线电传输元件106可包括发射机108和接收机110。发射机108和接收机110可以彼此分开提供，或可替换地结合为称为收发机的单个设备。无线电传输元件106用已知的射频传输技术发送和接收无线数据信号。用无线电传输元件106传达的数据和信息可以由处理器102利用存储器104中存储的信息来处理、格式化或转化为适当的通信协议。例如，可以使用为在特定通信网络中发送的数据消息的内容指定的协议传送和接收数字射频信号。用于网络通信的参数可以包括数据和信息，诸如所传送的数据信号的大小(即，比特数)、构成消息的比特的次序、唯一性的无线电标识符、硬件和软件版本代码、安全性码、诊断码、以及如本领域技术人员可以理解的类似物。
此外，可以执行想要的信号处理，诸如放大、滤波、信号转换(例如，数模转换)，以及诊断规程。执行特定通信协议和规程的算法和指令例如存储在存储器104中，并由处理器102执行以在通信网络上传达信息，通信网络可以是SCADA系统112的一部分。无线电设备100可以是SCADA系统112中的远程终端单元(RTU)的一部分。
无线电设备100，如图1所示，可以连接到由参考标号113和114指示的输入，诸如传感器、换能器和类似的与正被监视和控制的工业过程相关的监视或状态检测元件(本文中合称为“传感器”)，以及输出元件116，诸如用于工业过程的控制设备。传感器113和114生成和提供指示工业过程的状态的控制反馈信号，而控制设备116提供对传感器113和114所在点处的受监视过程的调整以实现状态上的改变。已知有各种传感器来检测受监视状态的各个方面，其可对应于机器状态、组件状态、过程步骤、或SCADA系统112关心的其他参数。仅作为示例，由传感器113和114检测的工业过程的受监视方面可以包括电状态或条件(例如，电流或电压条件)、机械状态或条件(例如，位置、速度、加速度、压力以及应力)、物理状态或条件(例如，温度、相位、配方)、环境状 态或条件(例如，噪音、震动、空气质量)以及其他关心的状态或条件。
本领域技术人员还知晓和熟知各种控制设备116，其中任何控制设备都可用于维持工业过程的期望状态或条件，实现工业过程各方面的状态或条件上的改变，以及响应于工业过程、相关的装备和/或相关的设施中关心的各个点处的异常或不可接受的状态或条件。控制设备116可以包括或可以协调开关元件、机器控件或组件控件以在无需人工干预的情况下影响状态或条件上的改变，可以中断工业过程以避免源于检测到的状态或条件的不良结果，或者可以激活报警元件和特征以便由人类作出响应和决策。应该理解，控制元件116可以与传感器113、114位于相同的或不同的物理位置。即，在工业过程中控制元件116可以位于传感器113、114的上游或下游以使得在实践中传感器113、114和控制元件116不一定连接到相同的无线电设备100。
此外，虽然示出了两个传感器113、114和一个控制设备116，但是可以理解可以替换地将其他数目的传感器和控制设备连接到一或数个无线电设备100而具有相同作用。在不同的实施例中，传感器113和114可以硬接线到无线电设备100，可以与无线电设备100无线通信，或者是硬接线与无线设备的组合。通常，若干无线电100分布在整个工业过程中，而每个无线电100连接到不同的传感器以在整个工业过程中提供控制输入和反馈，并且这些无线电使用指定通信协议在网络中通信。
此外，取代如所示的专用传感器和控制设备，这些设备的功能可以结合在一个或更多个能与一或数个无线电设备100双向通信的输入/输出设备中。在任何情况下，经由这些传感器和/或控制设备采集的数据和信息是由SCADA系统112中的每个无线电设备100采集的，并且使用指定通信协议传达到远程位置。此外，诸如控制命令之类的信息可以由无线电设备100从远程位置根据指定通信协议接收，并且发送到控制设备116。
在图1所示的示例中，无线电设备100被实现为更大的SCADA系统112中的传感器节点。即，无线电设备100输入或接收来自传感器113和114的输出信号并输出或传送数据信号用于将传感器信号使用合适的通信协议传达到远程位置。然而在另一个实现中，无线电设备100可以起到控制节点的作用。当实现为控制节点时，无线电设备100不直接和任何传感器通信，而是从网络中 的其他无线电设备接收数据信号并根据合适的通信协议重传这些通信。在示例性的实施例中，无线电设备100能在传感器和控制节点两者中工作，并可以互换的作为其任一使用，虽然如果希望的化，可以替换地使用专用传感器无线电和专用控制无线电。
无线电设备100可以配置为能够在例如10-20千米距离上无线地传送和接收射频信号的长程无线电设备。与其他无线电设备相比，无线电设备100可以认为是设计为在延长的距离上广播信号的相对较高功率的设备。因此将外部电源118连接到无线电设备100，这是由于电池和其他储能设备将不能提供足以如SCADA系统有时要求的那样在延长的时段上连续运行这些无线电的功率水平。
在不同的实施例中，外部电源118可以例如是用外部电力线或电缆耦合到无线电设备100的交流(AC)或直流(DC)电源。可以使用已知的螺丝端子连接或其他合适的技术为这样相对较高功率的设备建立一般来说永久的、硬接线的电力连接。此外，可以在设备100中提供变压器、功率放大器及类似物以按需使从外部电源118供给的功率步进或步降，以及提供可能希望的AC到DC或DC到AC转换器。
当然，无线电设备100可以替换地配置为用于在短距离上通信的短程无线电。当配置为短程无线电时，如果希望，如本领域技术人员可以认识到的，设备100可以由电池设备或其他板载电源来恰当地供电。同样地，短程无线电设备可以根据希望由外部电源118供电。任何给定的无线电设备网络可以包括长程和短程无线电设备的组合。
图2示意地解说了用诸如上述设备100之类的无线电设备建立的通信网络120的示例性安装布局。在图2中，无线电设备被一般化地指示为传感器通信节点154或控制通信节点156的一部分。如图2所示，传感器节点154与在工业过程中关心的特定点处的一个或更多个传感器相关联，而控制节点156与传感器节点154相关联。通常来说，传感器节点154传送包括如由传感器检测到的状态信息在内的数据信号，控制节点156为SCADA系统建立去往和来自传感器节点154的通信路径以及远程命令和控制中心。
即，如图2所示，传感器节点154监视工业过程在紧靠其连接位置处的一个或更多个本地工作特征。在各种实施例中，传感器通信节点154可以在各种 安装中例如搭载在柱子上，或可替换地高出地面地设置在其他支承结构上，在地表面上，或者在地下。控制通信节点156安排为在传感器节点154的周围或散布于其间，并且安排于在传感器通信节点154与控制通信节点156之间，在不同的控制通信节点156之间，以及从控制通信节点156到信号采集器或网关设备124提供多个无线通信路径的网状网中，这些无线通信路径在图2的示例中标记为A到Q。
网关设备124自身是基于处理器的无线电设备，配置为与传感器节点154和控制通信节点156通信。在示例性的实施例中，网关设备124可以是专门为网关功能适配的专用设备，并因此不同于与传感器节点154和控制通信节点156相关联的无线电设备。在另一个实施例中，用于建立传感器节点154和控制通信节点156的无线电设备100(图1)可以根据需要或根据希望配置为充当网关设备。
来自传感器通信节点154的广播信号相应地由网络120中的控制通信节点156传送并在其间传送到网关设备124。同样地，控制命令可以从网关设备124广播并由网络120中的其他传感器节点154和/或控制通信节点156传送并在其间传送到特定传感器节点。由于传感器节点154之间的这多个且冗余的信号路径，控制通信节点156和网关设备124，数据信号可以通过通信网络120可靠地传送到网关设备124，即使一些通信节点156暂时受损(经由阻塞、干扰、掉电等)，或已经失效(经由不可恢复的故障、损坏、缺陷等)且不能使用也是如此。不能使用的路径有时称作“不可用”，且当不同的事件发生并且当工作条件改变时，通信路径有可能不可预测地将状态从可用切换到不可用，并且反之亦然。当路径变得不可用时，通信可以通过其他可用的路径重路由。由于无线电彼此频繁的通信，因此一般任何无线电均知晓其在信号射程内的哪些邻居无线电是可用、或不可用于接收通信的。
已知有很多不同的网状拓扑并且可以在网络120中运用。在一示例性的实施例中，无线电设备以及相关联的传感器和控制通信节点配置为提供902-928MHz跳频扩频的网状拓扑。网状网可以基于算法并配置为满足特定安装的特定需要。网状网还可以是具有自动路由和重路由能力的自配置和自愈的，并且因此随时可伸缩。即，该网络是随时可适配和经得起传感器节点154和通信节点 156的增加和减少的。
在示例性的安装中，控制通信节点156可以设置在与传感器通信节点154间隔开的位置上，并可以在各种安装中例如搭载于电线杆上，或者可替换地高出地面地设置在其他支承结构上，在地面上，或在地下。控制通信节点156和传感器通信节点154的间隔首先取决于无线电设备100(图1)利用的信号射程、选用于通信的实际频率、以及节点154和156的周边环境。例如，高出地面安装的通常没有任何阻碍或者障碍的节点154和156可以比在地表面或者地表面之下安装的彼此间隔更远。
通信节点154和156可以运用采用编码数据分组的数字信号处理传输技术来输送信号，信号包括各种各样的设备关心的各种数据和信息。即，通信协议可以是面向字节的协议，其具有代表所关心的信息的多个比特。用于为要传送的信号生成数据分组的编码数据和信息比特包括对应于电力系统中的每个传感器节点154的唯一性无线电标识符、受传感器节点监视的装备和设备的序列号、受监视的装备和设备的设备类型代码、每个传感器节点的位置代码、控制通信节点在信号传输系统中的无线地址、时间/日期戳、应用软件的软件修订版本代码、网关设备的硬件修订版本代码、传入消息的数据分组计数、传入数据分组和消息的差错计数，以及对应于信号传输系统中的传感器节点、控制通信节点的不同差错状况和/或控制中心126中的差错情况的差错代码。顾客标识符以及响应于检测到的警告或报警情况的运营商维护人员联系信息也可以编码在信号中。
虽然已经描述了一些示例性的消息代码，但是可以理解，在替换实施例中可以包括其他类型的代码、信息和数据，还可以认识到，在其他实施例中可以使用少于所有的示例性协议比特和代码。除下面专门讨论的之外，可以按常规提供消息协议的实现。
通信节点156有时称为中继器/路由器元件，而数据信号在诸控制通信节点156间以规定的方式传送到网关设备124。在进一步的实施例中，一个或更多个传感器通信节点154可以直接与网关设备124通信，这取决于这些通信节点的信号射程和网关设备124的接近度。
可以在周期性的基础上从传感器通信节点154报告数据分组，且数据分组 可以在制定时间周期内重复传送以确保数据分组被网关设备124完全接收、处理以及(可选地)确认。数据信号的重复传送避免了诸电路保护器中有不止一个几乎同时运行时的信号冲突。而且，通信节点156还可以向数据分组添加路由代码、时间戳或其他信息，以使通信系统以及传感器通信节点154与控制通信节点156间的信号路径可得到监视。
网关设备124采集诸通信节点的数据信号，并以相同或不同的形式将这些数据信号传达给SCADA系统112(图1)的控制中心126以供处理。可以提供不止一个网关设备124和/或不止一个控制中心126，并且单个网关设备124可以与不止一个控制中心126通信。网关设备124可以是基于网络的计算机服务器系统、个人计算机、计算机工作站、可编程逻辑控制器或其他电子控制器、基于处理器的手持设备或其他电子设备、或其可接收、调理、处理或诠释来自通信节点156的信号、并将这些信号传达给控制中心126的等效物。
网关设备124与控制中心126间的通信可以利用长程通信方案，诸如光纤传输、电力线宽带系统、WiMAX系统、WiFi系统、以太网连接、卫星通信、及类似物。
网关设备124可以执行数据精简算法，用于在与控制中心126通信前处理来自控制通信节点156的信号传输。例如，网关设备124可以过滤传入的数据信号以及标识可能发生的重复信号传输，例如，当诸通信节点156中有不止一个将相同的信号传送给网关节点124时，或又如，当同一传感器节点154不止一次向通信节点156发送信号时。网关设备124在将信号传达给控制中心126前可以丢弃或删除重复信号。
网关设备124执行的数据精简算法还可以从数据信号减少或消除对控制中心功能来说是不必要的信息。例如，在向控制中心126传送之前，可以从数据信号中剥离、消除或删除与这些数据信号在网络120中的射频传输有关但与网管向控制中心126的通信的消息传递协议无关的消息传递协议信息。
网关设备124还可以执行鉴权、验证、或安全性算法来确保通信节点的信号的完好性，以及执行诊断、测试、以及故障诊断规程以确保通信节点154和156的正确安装和运行。
从网关设备124传达的信号可以在控制中心126处接收，在那里它们使用 合适的硬件和软件来处理、解码或诠释。在控制站126处可以向用户呈现交互式的、菜单驱动的且图形的显示，以使用户能随着运行条件的改变或多或少实时地监督受监视的(诸)工业过程。可以提示软件的用户或操作者响应于检测到的事件采取合适的行动，可自动向适当的人员生成警告和报警，并且可由控制系统响应于来自传感器的通信自动采取某些保护性行动。
此外，可由网关设备124和/或控制中心126遵守和生成感测到的数据信息和报告，以作为用于对受监视的(诸)工业过程进行前摄管理的有用工具。
既已在功能上描述了网关设备124和控制中心126的基本运行算法特征，不需要进一步的解释，编程领域的技术人员就可按常规提供使网关设备和控制中心装备以所描述的方式运行的编程。
网络120一般可以用于各种广泛的工业应用。示例性的应用可以包括：制药厂、系统、以及生产设施，石油和天然气生产和配送系统以及设施；矿业生产和炼油系统和设施；水和废水处理系统和设施；公用事业配送(例如天然气和电力系统以及配送网络)；水产养殖和农业生产系统和设施；纸浆和造纸厂制造系统和设施；以及公路和铁路网络管理系统和设施。其他应用也是可能的，因为网络配置能力对于不同的最终应用中的使用而言实际上是不受限制的。
虽然迄今已在单个通信网络120的上下文中描述了本发明，但是对于某些工业系统和设施的维护和监督而言多个通信网络可能是有利的。相应地，以无线电设备100(图1)建立的通信网络可以建立为自立网络，或者可与其他网状网共享通信节点以增加SCADA系统的冗余度并提高其可靠性。可按需对各种通信网络进行分类、分组或子分组以适应复杂的工业系统和设施，或控制广布的地理区域上不同的设施或配送系统。
例如，各种网状网中的控制通信节点156可以离散地分组到定义的区域中并利用短程通信技术，而更长程的通信技术则用于在不同的设施间传送信息。进一步，可能希望提供可通过长程网关设备124彼此通信、以及与中央控制中心126通信的网状网。还可以创建特殊用途的网状网，并且此类特殊用途的网状网可以和其他网状网全部或部分重叠，或者可以自立于其他网状网。
在进一步的实施例中，可能希望提供不止一个网关设备124，以通过减少到达网关设备124所需的通信节点的数目来进一步增强通信，或促成不同通信网 络间的通信。当提供了多个网关设备124时，一些通信节点156可以选择性地与这些网关设备中的一些通信而不与其他的通信。即，可以提供特殊用途的网关，其仅采集某些类型的消息并忽略其他。
此类网状网有众多的益处。传感器节点154和通信节点156可以改型以适应于现有的设施、装备和设备，并且经由无线通信避免了昂贵的点到点布线。可以由数百个通信节点共享相对昂贵的网关设备124，以降低系统的整体装备成本。如前所述，要么允许这些额外的节点与在其自己家庭分组中的节点通信，要么它们可以使用现有节点来协助网络的结网能力，而导致进一步的成本节省。
可以只是通过在其他通信节点156的信号射程内添加通信节点154和156来完成网络120的扩张。可以迅速地扩张节点技术以适应受监视的工业过程和设施的增长和改变。不管电力系统100的扩张或改动，假设通信节点的成本相对较低，则如果希望可随时向网络中添加额外的通信节点以监视额外的关心点。
节点156与网关设备124间的通信可以是双向的，以促成与命令指令对应的控制信号从控制中心126向受监视的工业过程中的特定位置的传送。
通信协议可适配成向控制中心传达基本上任何类型的信息或任何类型的数据，并且可以基于所传达的信息做出控制决策。在所述类型的某些网络中，特别是在跳频、无线电频率网状网中，可能发生某些问题。
例如，通信协议可包括所谓的自组织(ad-hoc)按需距离矢量(AODV)路由算法，这是为自组织网络设计的路由协议。AODV能单播或多播路由且其是按需算法，这意味着只要源设备(即与传感器节点以及通信节点相关联的无线电设备)需要路由，它就建立和维持路由。
在一个实施例中，AODV协议可包括可以存储于无线电设备100的存储器104(图1)中的查找表。查找表将网络中的无线电与和网络中可能的终点相关联，还以网络路径度量将最佳的已知路由与该终点相关联。该协议使用序列号来确保维持尽可能最新的路由。AODV协议是无环的，自启动的，并能随着网络被定义伸展到大的节点数目。凭借查找表，可以给每个无线电提供关于其在网络离可能的终点的相对位置的一些智能。该智能对于标识和评价潜在的路径以用于经由生成如下所解释的路径请求(RREQ)消息和路径回复(RREP)消息来穿过网络进行通信而言是可取的。
在AODV协议中，传感器和控制节点154和156中的各种无线电设备当作为数据传输的源无线电操作时，经由信号射程内的网络节点的一个或更多个无线电设备来请求穿过网络到达期望终点的路由信息。使用路由请求消息(RREQ)向信号射程内的其他无线电设备做出此类请求，以标识网络上的通信的最终终点。为便于讨论，广播RREQ消息的无线电设备被认为是“源”无线电，并且网络中的其他无线电设备被认为是定义了从源无线电到希望的终点的连接路径路由的“站”无线电。站无线电可以直接或间接地与终点通信。当站无线电在终点的信号射程之内，并且不需要牵涉任何其他站就可以与终点通信时，存在直接通信路径。当站无线电仅能通过另一个站无线电才能完成到终点的通信路径时，存在间接通信路径。
通常来说，与图2中所示的传感器节点154和控制节点156中的任何节点相关联的无线电设备都能够作为网络中的源无线电、站无线电、或终点无线电来运行。然而应该认识到，源或终点不需要在所有实例中都是传感器节点154或控制节点156之一。例如，网关元件124可以是路由请求的源或终点。
在此类系统中来自源无线电的任何生成的路由请求(RREQ)消息都导致若干来自在广播该请求的源无线电的信号射程内的站无线电设备的路由回复(RREP)消息。每个从源无线电接收到RREQ消息的站无线电设备将要么响应于源无线电并建议有到在RREQ消息中标识的终端的路由可用于通信，要么如果从该站无线电没有到终点的路由可用，则该站无线电将通过把该RREQ消息重传至其他站无线电设备供响应而将RREQ消息转发。
在一个设想的实施例中，例如存储于查找表中的度量可以是代表与从接收RREQ消息的站无线电到终点的可用路径相关联的距离的数字。在一个设想的实施例中，路径度量可以是整数，越小的数字指示越短且因而越可取的从站无线电到终点的信号传输路径，而越大的数字指示越长且因而越不可取的从站无线电到终点的信号传输路径。通过比较RREP消息和路径度量，就可使源无线电得知优选的通信路径并用其改进网络的性能。
作为一解说的例子，并参考图3，源无线电200向位于源无线电200的信号射程内的多个站无线电202、204和206发送RREQ消息。站无线电202(站A)具有到RREQ消息中请求的终点208的直接路径。站无线电204(站B)和站 无线电206(站C)具有到终点208的间接路径。具体而言，站无线电204(站B)只能经由站无线电202(站A)与终点间接通信，且离与终点208有直接通信路径一步之遥。站无线电206(站C)只能通过站无线电204和202两者与终点208间接通信。站C离与终点208有直接通信路径两步之遥。可以为其他站无线电提供到终点的额外的直接和间接路径。
在图3的示例中，存在供源无线电200与终点208通信的多个且冗余的通信路径或路由。例如，如果源无线电200与站无线电202(站A)之间的通信路径变得不可用，则源无线电200可以通过无线电B或C重路由通信以到达终点208。如果源无线电200与站无线电202和204(站A和B)间的通信路径变得不可用，则源无线电200可以通过无线电C，或可能还有其他的站无线电，重路由通信以到达终点。这一类型的网状网能解决通信路径由于实际上不可预测的原因而变得不可用的许多偶发情况，而实际上仍然确保数据能够传送到终点208。然而为了管理这些问题，源无线电200需要一些关于各种可能的通信路径在任何给定时间点上的状态(即，某些路径可用或不可用)的智能，以使得通信协议可以考虑到通信路径的可用性或不可用性。因此，响应于源无线电200发送的RREQ消息，每个站无线电202、204、206用带有相关联的路径度量的指示可用路径的RREP消息回复。
在一示例性的实施例中，度量数字0可以指示接收RREQ的站无线电是与对应于该RREQ的终点相同的设备。
在一个示例性的通信协议中，度量数字1可以指示接收RREQ的站无线电与对应于该RREQ的终点之间的直接路径。在图3所示的示例中，由此给站202(站A)指派了度量1。如果始发RREQ消息的源无线电200从站无线电202接收到RREP消息，在该RREP消息中返回度量数字0，则源无线电200就能知道有到终点208的最短可能路径可供使用。
继续同一个示例，度量数字2可以指示接收RREQ消息的站无线电离对应于该RREQ的终点一个路径之遥。因此在图3所示的示例中，给源站204指派度量2。如果始发RREQ消息的源无线电200从站无线电204接收返回路径度量2的RREP消息，则源无线电200就能知道通过站无线电204可用的路径在到达希望的终点208之前将涉及另一个站无线电(所示示例中为站无线电202)。
进一步继续同一个示例，度量数字3可以指示接收RREQ消息的站无线电离对应于该RREQ的终点两个路径之遥。因此在图3所示的示例中，给源无线电206指派度量3。如果始发RREQ消息的源无线电200从站无线电206接收返回路径度量3的RREP消息，则源无线电200就能知道通过站无线电206可用的路径在到达期望的终点208之前将涉及另两个站无线电(所示示例中为站无线电204和202)。
现在应该显而易见的是，指派了路径度量数字4的站无线电将离终点三个路径之遥，具有路径度量5的站无线电将离终点四个路径之遥，等等。这样的协议，如同基于这样的协议运行的网状网本身，可以取决于网状网的大小和到终点的可能通信路由上的无线电设备的数目而伸缩到任何的数字n。
向可能的终点指派的路径度量可存储于无线电设备的存储器里的查找表中。对任何给定的无线电，可以对网络中各个可能的终点指派不同的路径度量。例如，同一个无线电到一个终点可以被指派路径度量1，但是到另一个终点则可以被指派路径度量2或3。或者说，相关路径度量取决于请求的终点。因此当站无线电接收RREQ消息时，它可以从查找表中检索对应于该RREQ消息中标识的终点的合适的路径度量。
在一示例性实施例中，任何向源无线电发送RREP的站无线电都可以检索与所请求的终点相对应的度量，并将该度量包括在发送回源无线电的RREP消息中。
路径度量值本身可以手动地或自动地指派。对于所述类型的自动路径检测网络，每个无线电经由与其他无线电的周期性通信确定其离网络中可能的终点的距离(或按原始安装的样子或按后续修改的样子)。及，无线电设备可以随着新添加的无线电被安装而检测并学习新的路由，并可以相应地演绎合适的路径度量，此演绎可能是通过发送RREQ消息并且处理来自网络上的现有设备的RREP消息。如果在RREP消息中给予新安装的无线电关于来自作出响应的站无线电的路径度量的信息，就可以推断来自此新安装的无线电的路径度量。在这样的情况下，路径度量可以由无线电设备自动指派和更新。
虽然因此已经描述了示例性的按需距离矢量协议和路径度量，但是设想了可以使用其他替换的路径度量来指示在时间上的任何给定时刻可用的多个信号 传输路径的相对可取性。虽然在示例性实施例中，路径度量优选为整数，且为有界的，以使得可以肯定地确立RREQ转发窗的位置，但是其他的变体也是可能的。非整数的数字值、以及字母、图形或符号都可以用于指示路径度量。类似地，已知的或由无线电设备以其他方式检测到的、无线电间的实际距离值可以用作路径度量，其标识最短或最有效的可用路径路由的效果类似。如果希望还可用近似和计算来指派或更新路径度量。最后，除了距离之外还可使用其他度量来确定从任何给定源无线电到任何给定终点的优选通信路径(即通信路由)。例如，当确定路径度量时可以使用或考虑无线电路径质量、无线电数据吞吐量、无线电路径拥塞度等等。
不管所使用的路径度量或者如何实现这些度量，路径度量都可以使得发送RREQ消息的源无线电可以比较度量并决定与这些无线电中返回具有最佳路径度量的RREP消息的一个无线电来对等通信。即，基于接收到的RREP消息，源无线电可以与这些站无线电中特定的、优选的一个建立点对点通信，以在网络上沿着具有最佳度量的优选路径进行更有效和可靠的消息通信，。在上面讨论的示例性距离矢量协议中，在可供从中选择的多个可用路径中，如由接收到的RREP消息和相对应的度量所确定的，最短路由为精选路由且源无线电将采取该路径。这将导致更快和更可靠的数据分组通信。此类协议虽然在很多方面是有益的，但是往往提出在其他类型的通信网中不一定存在的额外挑战。
具体而言，当网络中在广播RREQ消息的源无线电的接收射程内有多个站无线电设备时，所有接收到该RREQ消息的站无线电设备都适当地响应，因为它们应当如此。然而这往往导致从这些站无线电或多或少同时发送出数个不同的RREP消息。结果，这些RREP消息中有一个或更多个可能彼此发生冲突并妨碍源无线电处理发送出的RREP消息的整体。特别是随着站无线电数目的增加，源无线电可能最终只接收到和处理返回的RREP消息中的一小部分。还有可能源无线电将没有接收到这些RREP消息中的任何一个，虽然在设计良好的网络中这不大可能发生。无论如何，RREQ消息中请求的去往终点的最佳可用路由(通常是通过网络的最短路由)在RREP消息风暴中可能被丢失，而这是不可取的。这将给源无线电留下基于实际接收和处理的RREP消息的路由选择，而这些路由选择不包括实际可用的最佳路由。源无线电设备不能采取未为其所 知的路径。
当多个不具有到终点的可用路径的站无线电可能在与其他站无线电发送RREP消息几乎相同的时间转发RREQ消息时，出现了进一步的问题。所转发的RREQ消息中有一个或更多个还可能妨碍源无线电接收RREP消息中的一个或更多个，这具有和以上讨论的相同的结果，即源无线电没有接收到关于更优越的路由的RREP消息，这些RREP消息被发送了但未被源无线电接收到。RREP和转发的RREQ消息近乎同时传输、以及源无线电接收和处理这些消息的能力有限的此类问题可能级联贯穿整个网络。可能并将导致选择次优的通信路由，并且通信网络和系统的整体性能可能受损。随着网络规模和复杂性的增长，系统性能不良的影响变得更为突出。
图4图解说明了用于控制算法(如下所述)的示例性协议时序表，该控制算法促成用于按需路由协议系统的更有效的通信协议。如下所详述的，该时序算法通过对RREQ和RREP消息的传输分优先级以避免涉及优选路径的消息发生冲突，以数种方式避免了上述的困难。通过如由协议优先级所决定地延迟某些RREP和转发的RREQ消息的传输，能在很大程度上确保源无线电可接收和处理每个相关的RREP，以及实际上所有的转发RREQ消息，而无论实际涉及的站无线电有多少。
更具体地，如下所进一步详述的，该时序协议包括根据站无线电各自的路径度量来延迟RREP消息的传输，以使得广告更有利路径(即对于去往终点的可用路由有更佳的路径度量)的RREP消息早于广告不太有利路径的RREP消息被发送。因此，具有度量路径0的RREP消息在具有度量路径1的RREP消息之前被发送，具有度量路径1的RREP消息在具有度量路径2的RREP消息之前被发送，等等。可以在预定时间窗中发送RREP消息，以使得具有不太优选的路径度量的RREP消息的传输在时间上被延迟。由此可以确保具有最优路径度量的RREP消息不会与其他RREP消息冲突。相应地，源无线电将接收到具有最佳路径度量的RREP消息，并在管理通信时将其纳入考虑。
图4说明了实现上述益处的示例性分优先级通信协议的基本时序考量。在图4中，水平轴表示时间t的推移，时间从站无线电接收到RREQ消息的时间t0开始。如图4中可见的，该协议涉及多个且不同的时间窗供站无线电响应并用 RREP消息回复。给定的站无线电将作出回复的时间窗取决于其对于在RREQ中请求的终点的路径度量。
如图4所示，在时间t0与后续的时间t1之间建立第一时间窗220。该时间窗220在本示例中称作窗0，并且能以路径度量0来响应的任何无线电(例如在图3中的终点站)都被指令在此时间窗220中响应。窗220的持续时间在不同实施例中可以不同，但通常长到足以由终点站用0路径度量来作出响应，但不再更长。而且，一旦在时间t0接收到RREQ，具有这样的路径度量0的无线电(终点)一般应无有意拖延地作出响应。由于仅有一个终点站，(最多)有一个0度量的站无线电作出响应，故而RREP消息没有冲突的可能。
仍然如图4所示，在时间t1与后续的时间t2之间建立第二时间窗222。该时间窗222在本示例中称作窗1，并且能用路径度量1作出响应的任何无线电(例如图3中的站无线电A)都被指令在此时间窗222中作出响应。窗222的持续时间在不同实施例中可以不同，但通常长到足以由能够以路径度量1来作出响应的任何站无线电作出如此回复。窗222跟在窗220之后，以使得在窗222中作出响应的任何站无线电作出的响应均将被至少延迟达与窗220的持续时间相等的时间量。
在时间t2与后续的时间t3之间建立第三时间窗224。该时间窗224在本示例中称作窗2，并且能以路径度量2作出响应的任何无线电(例如图3中的站无线电B)都被指令在此时间窗224中响应。窗224的持续时间在不同实施例中可以不同，但通常长到足以由能够以路径度量2来作出响应的任何站无线电作出如此回复。窗224跟在窗220和222之后，以使得在窗224中作出响应的任何站无线电作出的响应均被至少延迟达与窗220的持续时间以及窗222的持续时间相等的时间量。
在时间t3与后续的时间t4之间建立第四时间窗225。该时间窗225在本示例中称作窗3，并且能以路径度量3作出响应的任何无线电(例如图3中的站无线电C)都被指令在此时间窗225中响应。窗225的持续时间在不同实施例中可以不同，但通常长到足以由能够以路径度量3作出响应的任何站无线电作出如此响应。窗225跟在窗220、222和224之后，以使得在窗225中作出响应的任何站无线电作出的响应均被至少延迟达与窗220的持续时间、窗222的持续时 间、以及窗224的持续时间相等的时间量。
可以提供任何数目n的窗以容纳度量为0到n-1的无线电设备，其中每个窗定义离散的时隙，供具有不同路径度量的站无线电用RREP消息进行响应。由于图3说明了包括三个站和3个路径度量的网络，因此在图4的示例中设定n为4，并相应地定义了直至时间t1、t2、t3和t4且处于其之间的4个窗。该示例中经由窗0的响应将立即实现直接路径，该示例中在随后的时间点将经由窗1报告下一个最佳路径度量，如此继续，直到所有能用RREP消息作出响应的站无线电都已经作出该响应。在这样的系统中，通过对具有较佳路径度量的RREP消息的发送分优先级并且对具有较次路径度量的RREP消息的传输进行延迟，就完全避免了RREP消息的冲突，这样的冲突可能掩藏具有更佳路径度量的路由的可用性。
仍如图4所示，在时间t4与后续的时间t5之间建立第五窗。该时间窗226在该示例中称作RREQ窗，并且不具有到终点的可用路径的任何站无线电都被指令在此时间窗226中转发RREQ。窗226的持续时间在不同实施例中可以不同，但通常长到足以由能够转发RREQ的任何站无线电作出如此转发。窗226跟在窗220、222、224和225之后，以使得在窗226中作出响应的任何站无线电作出的响应均将被至少延迟达与窗220、222、224和225的累积持续时间相等的时间量。这样，转发的RREQ消息将不会被发送，直到所有可能的RREP消息都已经在之前的窗220、222、224和225中发生且转发的RREQ消息与RREP消息冲突并掩盖具有更佳路由度量的路由的可用性的任何可能性被完全避免了之后。
如图5所说明的，通过在这n个窗的每一个窗中的RREP消息的传输中引入随机延迟以减少与相同度量的路径有关的RREP消息冲突的可能性以促成进一步的改进。因此，在图4的例子中，如果不止一个站无线电在窗222中发送带有路径度量1的RREP消息，则可能发生RREP消息的冲突。为解决这一问题，在窗222的开始(本示例中是时间t1)与该RREP的传输之间添加随机确定的短延迟。该延迟在图5中指示为tr，并导致RREP消息在t1加上tr时而不是在t1时立即发送。
随机数生成器及类似物可用于确定实际的延迟量，并且由于对每个作出响 应的无线电的延迟的随机本质，任何两个站无线电发送完全抵触的RREP消息的可能性被有效地最小化。该延迟相对较小，且设想其为窗220或222的持续时间的一小部分，而这不必在所有实施例中都一样。由于随机延迟，由不同的站无线电在窗222中发送的RREP消息之间在时间上将有一些分离，这使得源无线电能够来接收并处理它们。在设想的实施例中，随机延迟可包括0延迟，这样在窗220中发送的消息可在时间t1被立即发送。在任何给定的网络中，在所有窗1到n中可以提供类似的随机延迟特征。
图5说明了可以包括在协议中的进一步的可选特征。虽然图5仅说明了示例性的窗222，但是设想了所有的窗1到n都可以类似地建立。更具体地，除了由站无线电进行的RREP消息传输之外，协议还可以包括可任选的从源无线电传送回的确收消息(RREP-ACK)、以及可任选的在预期在源与终点间为双向通信的情况下从中继器无线电向终点无线电发送以建立反向路由的无偿回复(G-RREP)。因此能可任选地提供对源无线电接收到的通信的确认，并且可以前摄地建立从终点到源的反向路由。时隙222的长度应考虑协议中RREP-ACK消息和G-RREQ消息的存在与否，并还考虑在由站无线电生成RREP前引入的延迟。窗222应该长到足以容纳必要的消息传送和延迟量。理想情况下，所有的消息传输应该在窗的界限内开始和结束。否则，消息可能溢出到下一个接连的窗中并呈现消息冲突的可能性。在各个实施例中，窗1到n的长度可以选为相同或不同。
如图6所示，通过将在第n+1个窗226中任何RREQ消息的转发延迟量tr指示的随机确定量，提供了进一步的性能改善。可以用与以上在窗220(图5)中讨论的延迟相类似的方式来确定该延迟。随机延迟被个体地应用于需要转发RREQ消息的站无线电。在转发的RREQ消息中引入随机分布的延迟减少了由不同的站无线电发送的RREQ消息彼此冲突的可能性。窗n+1的持续时间或长度可根据希望的转发RREQ性能来调整。
图7说明了上述分优先级通信协议的示例性实现。该算法可以存于板上并由无线电设备100(图1)的各基于处理器的控件中的每一个来执行。在一个设想的实施例中，网状网中的每个无线电设备都能运行该算法，这是因为所有设备一般都能用作源和站无线电来发送消息。然而在其他实施例中，该算法只能 在网络中的诸无线电设备中选定的若干个上运行。
如图7所示，算法在步骤240开始于接收到RREQ消息。一旦接收到RREQ消息，无线电设备即在步骤242中确定是否有到终点的路径可用。路径的可用性或不可用性可存储于查找表中，查找表随着无线电进行通信而周期地更新。替换地，路径的可用性或不可用性可以用其他的方式确定或告知，并用于评价步骤242。
如果终点路径可用，则在步骤244检索路径度量。路径度量可由上述的查找表检索或以上述的方式或其他方式确定。一旦最佳可用路径和路径度量已知，在步骤246，无线电设备即根据度量为响应设定延迟。对于路径度量0，RREP可以无延迟地发送，因为将有最多一个发送设备，其即是所请求的终点站。对于间接路径(度量大于零)，无线电设备可以基于路径度量选择在窗1到n中的哪一个中进行响应。RREP消息的传输如上所述地被分优先级或适当地延迟。
如步骤248所示，如上所讨论地，可任选地引入额外的且随机确定的延迟来避免具有相同度量的不同无线电的RREP消息发生冲突以及避免在同一窗中报告。在步骤248引入额外的延迟(若有)后，在步骤250发送RREP消息。
如步骤252所示，可任选地，且如适用的话，无线电设备可以等待源无线电对该RREP的确收。如果没有接收到确收，则发送原始RREQ的源无线电可能被发送RREP的站列入黑名单(这是AODV协议的正常操作)。如果接收到确收，则如步骤254所示，可以向路由请求中指示的终点无线电发送无偿回复。设备然后返回步骤240并等待来自源无线电的另一个RREQ消息。
如果在步骤242确定没有到终点的路径可用，那么无线电可以设定延迟256以直到第n+1个窗开始才转发RREQ。可任选地，并如步骤258所示，引入随机确定的延迟来避免转发的RREQ消息的冲突。在步骤260，发送转发的RREQ消息。设备然后返回步骤240并等待来自源无线电的另一个RREQ消息。
既已描述了算法，可以相信本领域技术人员不需要进一步的解释就能够对算法进行编程或以其他方式在基于处理器的控件中实现该算法。可以相信该算法在固件和/或硬件中的实现是在本领域技术人员的眼界之内的。算法可以随着固件或软件的更新在通信网络中越空传达给无线电设备，或能够替换地在安装于网络中之前提供给无线电设备。
图8说明了在这n个窗的每一个中额外延迟RREP消息的传输的替换方式，该延迟是为了减少与具有相同度量的路径有关的RREP消息冲突的可能性。因此在图8的示例中，如果不止一个站无线电在定义在时间t1与t2之间的窗中发送具有路径度量1的RREP消息，则可能发生RREP消息的冲突。为了解决这个问题，该窗可以细分为多个时隙，每个时隙的持续时间足够允许RREP的传输以及可任选的RREP-ACK和G-RREP消息的传输。RREP消息然后在这些时隙之一中传送。
在图8中经由参考标号280示出了一个这样的时隙，并且这个时隙延伸在时间td与RREP加上可任选的RREP-ACK和G-RREP消息的结尾之间。时间td在响应窗开始的时间t1之后，且因此在响应窗在时间t1的开始与RREP消息在时间td的开始之间有一内建的延迟。该延迟导致RREP在t1加上td的时间被发送而不是在时间t1立即发送。通过定义具有不同td的多个时隙，然后随机选择这多个时隙之一以在其中发送RREP消息，就使由报告相同路径度量的不同无线电设备有效地随机化RREP消息中的延迟成为可能。
如果将时间延迟td选择为时隙时间的整数倍(即，传送RREP、且如果配置为接收可任选的RREP-ACK、且如果进一步配置为发送可任选的G-RREP所需的累积时间量)，则可以确保随机选择的时隙将完全不交叠。例如，这多个时隙中的相应每一个的延迟时间td可以通过将时隙时间乘以0到m-1范围里的一随机整数来确定，其中m是确保时隙m将不会与后续窗交叠的值。
图9说明了将转发的RREQ消息的传输额外地延迟RREQ转发窗以减少RREQ消息冲突的可能性的一替换方式。在图9的示例中，RREQ窗可以细分为多个时隙290、292和294，其中诸转发的RREP消息中的每一个在这些时隙之一中传送。这些时隙可以选择为使得这些RREP消息没有任何一个交叠。RREQ窗可以选为足够长，以使得所有可能的无线电可在RREQ窗中转发RREQ。
图8和9所示的技术可以代替图5和6中所示的技术，并在图7的算法中实现在步骤248和258以在消息传递中创建额外的延迟以避免网络120上的消息冲突。
现在可以相信，本发明的益处和优势已经关于公开的示例性实施例得到充 分的说明。
所已公开的输入/输出设备的一实施例包括：配置为生成射频信号传输的发射机；配置为接收射频信号传输的接收机；以及基于处理器的控件，其响应于在多信号路径传输网络中接收到的信号传输来协调射频信号传输的传送。基于处理器的控件配置为：接收包括提议在网络上进行的通信的终点的路由请求；确定该输入/输出设备是否是该终点，以及如果是，则无延迟地生成和传送路由回复消息；并且如果该输入/输出设备不是终点，则确定是否有从该输入/输出设备到该终点的信号路径可用，并且如果有到终点的信号路径可用，则在在至少第一预定量的延迟之后生成并传送路由回复消息。
可任选地，基于处理器的控件可以进一步配置为标识对应于到终点的可用信号路径的可取性的度量，并根据该度量增大该第一预定量的延迟。该度量可以包括代表完成从该输入/输出元件到终点的通信所需的无线电站信号路径的数目的整数，且其中基于处理器的控件配置为将第一预定量的延迟按比例增大达与所述整数相等的量。该度量可以对应于输入/输出元件与终点间的距离。
基于处理器的控件还能可任选地进一步配置为向第一预定量的延迟引入第一额外量的延迟，该额外量的延迟是随机确定的。第一额外量的延迟可以少于完成RREP消息的传输所需的时间。第一额外量的延迟可以与数个用于响应的时隙中随机选择的一个时隙相对应。
基于处理器的控件可以进一步且可任选地配置为，如果从输入/输出设备到终点没有路径可用，则在至少第二预定量的延迟之后转发该路由请求消息。第二预定量的延迟可以超过由网络中的任何输入/元件接收该路由请求的第一预定量的延迟加上完成路由回复消息所需的时间。第二额外量的延迟可以对应于数个用于转发路由请求消息的时隙中的一个时隙。
基于处理器的控件可以进一步配置为向第二预定量的延迟引入第二额外量的延迟，第二额外量的延迟是随机确定的。可以选择第二额外量的延迟以优化网络关于转发请求消息的性能。
基于处理器的控件可以进一步并可任选地配置为接受至少一个传感器的输入，且该基于处理器的控件可以进一步配置为将包括该信号输入的数据分组传送到远程位置。基于处理器的控件还可以配置为向至少一个控制设备提供信号 输出，且基于处理器的控件可以进一步配置为从远程位置接收数据分组，该数据分组包括对控制设备的指令，并且基于处理器的控件配置为向控制设备输出该指令。
第一预定量的延迟能可任选地由多个接连的响应窗之一确定，且基于处理器的控件进一步配置为选择这多个窗之一来提供路由回复消息的分优先级传输。
发射机和接收机可以合并为收发机。基于处理器的控件可以进一步配置为协调射频信号传输在具有跳频扩频网状拓扑的多信号路由传输网中的传输。
还已公开了用于监视和控制工业过程的多径无线电通信网络的一实施例，该网络包括：多个基于处理器的无线电设备，配置为在网状网中无线地通信，其中每个无线电与网状网中的多个其他无线电设备通信。这多个基于处理器的无线电设备中的至少一个配置为：接收包括提议在该网络上进行的通信的终点的路由请求；确定从输入/输出设备到终点的到终点路径是否存在；以及如果到终点路径存在，则根据分优先级通信协议在至少一预定时延之后生成并传送路由回复消息，该时延取决于与路径相对应的路径度量。
可任选地，路径度量可以与到终点的信号路径的可取性相对应。该度量可以包括代表完成到终点的通信所需的无线电站信号路径的数目的整数，且其中预定时延等于该整数与预定持续时间的乘积。路径度量可以与每个基于处理器的无线电设备和终点间的距离相对应。这多个基于处理器的无线电设备可以进一步配置为向此预定量的延迟引入随机确定的额外量的延迟。
基于处理器的无线电设备还能可任选地进一步配置为，如果不存在到终点的可用路径，则在所有路由回复消息发送后的时间点转发路由请求消息。基于处理器的无线电设备还可以进一步配置为对所有路由回复消息发送后的时间点引入随机确定量的延迟，并在此随机确定量的延迟到期后转发路由请求消息。
这些基于处理器的无线电设备中的至少一个可以进一步配置为：如果无线电设备是终点设备，则无时延地生成和传送路由回复消息。预定时延可以与多个接连响应时间窗中选中的一个相对应。
同样已经公开的多径无线电通信系统的一实施例包括：多个基于处理器的无线电设备，配置为在具有跳频扩频拓扑的网状网中彼此无线通信。这多个基 于处理器的无线电设备中的每一个都配置为：接收包括提议在网络上进行的通信的终点的路由请求；确定是否存在去往终点的到终点路径，以及如果仅存在到终点的间接路径，则利用多个用于响应的预定时间窗中选定的一个窗来根据分优先级通信协议生成和传送路由回复消息。
可任选地，这多个基于处理器的无线电设备中的每一个可以进一步配置为：如果存在到终点的直接路径，则无延迟地生成和传送路由回复消息。这多个基于处理器的无线电设备中的每一个还可以进一步配置为：如果不存在从输入/输出设备去往终点的到终点路径，则在用于响应的这多个预定时间窗期满后转发路由请求。可以将路径度量与这多个用于响应的预定时间窗中的每一个关联，并且路径度量可以与到终点的间接信号路径的可取性相对应。路径度量可以是代表完成到终点的通信所需的无线电站信号路径的数目的整数。路径度量还可以与每个基于处理器的无线电设备和终点间的距离相对应。这多个用于响应的预定时间窗中接连的几个窗可以定义路由回复消息的传输中增长的延迟。
这多个基于处理器的无线电设备还可以进一步配置为，在这多个用于响应的预定时间窗中的每一个窗中传送路由回复消息之前引入随机确定的额外量的延迟。随机确定的额外量的延迟可以与数个用于响应的时隙中随机选定的一个相对应。这些基于处理器的无线电设备可以进一步配置为对在所有路由回复消息被发送了的时间点引入额外量的延迟，该额外量的延迟与数个用于响应的时隙中随机选定的一个相对应。
还已公开了一示例性的方法，用于在包括多个基于处理器的无线电设备的多径无线电通信系统中对无线电设备间的通信分优先级，这些基于处理器的无线电设备配置为在网状网中彼此无线通信。该方法在基于处理的无线电设备中实现并包括：用多个基于处理器的站无线电设备接收源无线电生成的路由请求，其中路由请求包括提议在网络上进行的通信的终点；确定是否存在从该多个基于处理器的站无线电设备到终点的到终点路径；以及对从该多个基于处理器的站无线电设备的相应各个向源无线电的路由回复的传输分优先级，其中到终点的路径确定存在，其中对路由回复的传输分优先级包括基于这些基于处理器的站无线电设备中的相应每一个的路径度量来延迟路由回复的传输。
可任选地，该方法还可以包括，如果确定从基于处理器的站无线电设备到 终点的路径不存在，则将由基于处理器的站无线电设备对转发RREQ消息的传输延迟，直到所有的路由回复已经传送。将转发RREQ消息的传输延迟到所有路由回复已被传送之后可以进一步包括在所有路由回复已被传送后添加额外量的延迟。
延迟传输可以包括由每个无线电设备检索路径度量并基于该路径度量在预定的多个路由回复传输窗之一中用对基于处理器的站无线电的每个相应的路由回复进行响应，并在每个窗中用每个相应的路由回复进行响应之前引入额外量的延迟。
对向源无线电的路由回复的传输分优先级可以包括，当这些基于处理器的站无线电设备之一是终点时，无延迟地发送路由回复。
本书面说明书使用了示例来公开本发明，示例包括最佳模式，并且还旨在使得本领域技术人员能实施本发明，包括制造和使用任何设备或系统并执行任何纳入的方法。本发明的可专利范围由权利要求定义，并可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有的结构元件与权利要求书面语言并无不同，或者如果其包括和权利要求书面语言有非实质性区别的等效结构元件，则其旨在落在权利要求的范围之内。

Claims (17)

1.一种输入/输出设备，包括：
发射机，配置为生成射频信号传输；
接收机，配置为从布置在多信号路径传输网络中的多个分开提供的输入/输出设备接收射频信号传输；以及
基于处理器的控件，其从所述多个分开提供的输入/输出设备的至少一个输入/输出设备来协调射频信号传输的传送，所述基于处理器的控件配置为：
从所述多个分开提供的输入/输出设备的至少一个输入/输出设备接收路由请求，所述路由请求包括提议在所述网络上进行的通信的终点；
确定所述接收机是否是所提议通信的所述终点，并且如果是，则无延迟地生成并传送路由回复消息；以及
如果所述接收机不是所提议通信的所述终点，则确定是否有通过所述多个分开提供的输入/输出设备的另一个输入/输出设备去往所述终点的到终点信号路径可用，并且如果有到终点信号路径可用，则在至少第一预定量的延迟之后生成并传送路由回复消息。
2.如权利要求1所述的输入/输出设备，其中所述基于处理器的控件进一步配置为标识与可用的到终点信号路径的可取性相对应的度量，并根据所述度量增大所述第一预定量的延迟。
3.如权利要求2所述的输入/输出设备，其中所述度量包括表示完成从所述输入/输出设备到所述终点的通信所需的信号路径的数目的整数，且其中所述基于处理器的控件配置为按比例增大所述第一预定量的延迟达与所述整数相等的量。
4.如权利要求2所述的输入/输出设备，其中所述度量与所述接收机和所述终点间的距离相对应。
5.如权利要求1所述的输入/输出设备，其中所述基于处理器的控件进一步配置为向所述第一预定量的延迟引入第一额外量的延迟，所述第一额外量的延迟是随机确定的。
6.如权利要求5所述的输入/输出设备，其中所述第一额外量的延迟少于完成所述路由回复消息的传输所需的时间。
7.如权利要求1所述的输入/输出设备，其中所述基于处理器的控件进一步配置为，如果没有从所述输入/输出设备到所述终点的路径可用，则在至少第二预定量的延迟之后转发所述路由请求。
8.如权利要求7所述的输入/输出设备，其中所述第二预定量的延迟超过由所述网络中的任何一个输入/输出设备接收所述路由请求的所述第一预定量的延时加上完成所述路由回复消息所需的时间。
9.如权利要求7所述的输入/输出设备，其中所述基于处理器的控件进一步配置为向所述第二预定量的延迟引入第二额外量的延迟，所述第二额外量的延迟是随机确定的。
10.如权利要求9所述的输入/输出设备，其中所述第二额外量的延迟被选择成优化所述网络关于转发路由请求的性能。
11.如权利要求1所述的输入/输出设备，其中所述基于处理器的控件进一步配置为接受至少一个传感器的输入，且所述基于处理器的控件进一步配置为将包括所述信号输入的数据分组传送到远程位置。
12.如权利要求1所述的输入/输出设备，其中所述基于处理器的控件进一步配置为向至少一个控制设备提供信号输出，且所述基于处理器的控件进一步配置为接收来自远程位置的数据分组，所述数据分组包括对所述控制设备的指令，并且所述基于处理器的控件配置为向所述控制设备输出所述指令。
13.如权利要求1所述的输入/输出设备，其中所述第一预定量的延迟由多个接连的响应窗之一确定，且所述基于处理器的控件进一步配置为选择所述多个窗之一来提供路由回复消息的分优先级传输。
14.如权利要求1所述的输入/输出设备，其中所述发射机和所述接收机合并为收发机。
15.如权利要求5所述的输入/输出设备，其中所述第一额外量的延迟对应于数个用于响应的时隙中随机选定的一个。
16.如权利要求9所述的输入/输出设备，其中所述第二额外量的延迟对应于用于转发所述路由请求的数个时隙中的一个。
17.如权利要求1所述的输入/输出设备，其中所述基于处理器的控件配置为在具有跳频扩频网状拓扑的多信号路径传输网中协调射频信号传输的传送。
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