CN103095336B - 通信系统和通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了通信系统和通信方法。一种通信系统,其使用在路由器通告中指定的跳频图案,在发送指定信道跳频的该跳频图案的路由器通告的无线通信装置和接收该路由器通告的对方通信装置之间构建通信网络。无线通信装置包括:接收器,其构造为接收从另一无线通信装置发送的路由器通告;产生器,其构造为产生跳频图案,该跳频图案与由接收器接收到的路由器通告指定的跳频图案在同一时间不使用相同的信道;以及发射机,其构造为发射指定由产生器产生的跳频图案的路由器通告。
Description
技术领域
本发明涉及通信系统,其使用在路由器通告中指定的跳频图案在发送指定信道跳频的跳频图案的路由器通告的无线通信装置和接收该路由器通告的对方通信装置之间构建通信网络。
背景技术
在ISA100.11a中,配置(provisioning)表示执行网络参数和安全参数的初始设置的工程,以将无线装置连接至无线基础设施。作为被规定为ISA100.11a的规范的配置,存在OTA(OverTheAir,空中下载)配置,其使用ISA100.11a协议来执行,并且OTA配置被分类为手持OTA配置和无工具OTA配置。
在手持OTA配置中,无线装置(DBP:被配置装置)的初始设置在与ISA100.11a无线基础设施(目标网络)物理隔离的ISA100.11a无线子网(配置网络)上使用作为专用装置的手持PD(配置装置)来执行。在配置网络中执行配置后,将无线装置(DBP)连接至目标网络。
以下将描述手持OTA配置过程。
(1)步骤1
包括路由装置功能的手持PD101周期性地广播路由器通告。图8A中的圆圈表示无线装置(DBP)102可以接收到该路由器通告的范围。路由器通告可以被接收到的范围对应于配置网络。
(2)步骤2
在路由器通告中,存储了无线装置(DBP)102连接到配置网络所需的网络参数,并且无线装置(DBP)102可以通过接收该路由器通告来获取网络参数,并连接到配置网络。此外,实际的连接过程包括多个事务处理。
(3)步骤3
如果完成了无线装置(DBP)102至配置网络的连接,则手持PD设置用于将无线装置(DBP)102连接至目标网络的网络参数和安全参数。此外,实际的设置过程包括多个事务处理。
在ISA100.11a中,通过使用信道跳频的TDMA(时分多址)来进行通信,以及在步骤2中,手持PD通知无线装置(DBP)实际上将使用的跳频图案。该跳频图案从在ISA100.11a中预定义的五个默认信道跳频图案中选出。
信道跳频以基于国际原子时的零点的绝对时间来管理,以及由手持PD发送的路由器通告包括作为参数的在国际原子时的零点处的跳频偏移量。此外,以相等的持续时间执行跳频,以及路由器通告包括作为参数的各个跳频持续时间。
在ISA100.11a中,建议手持PD在IEEE802.15.4的信道15或信道25上发送路由器通告。无线装置(DBP)通过在启动时扫描信道15或信道25来接收路由器通告,以及通过获取正使用的跳频图案、偏移量以及持续时间来将无线装置(DBP)的跳频图案与手持PD同步。
此外,诸如默认跳频图案的信道跳频的定义在非专利文件1的第9.1段(P.249至P.314)中被描述,路由器通告中被用在无线子网中的信道跳频设置的通告在第9.3段(P.317至P.338)中被描述,以及配置的定义在第14章(P.666至P.693)中被描述。
相关技术文件
非专利文件
【非专利文件1】ISA-100,11a-2009,Wirelesssystemforindustrialautomation:Processcontrolandrelatedapplications第9.1段(P.249至P.314),第9.3段(P.317至P.338),以及第14章(P.666至P.693)。
在手持OTA配置中,因为手持PD是独立装置,所以每个手持PD可以针对信道跳频使用任意参数。因此,存在多个手持PD使用具有相同持续时间以及相同偏移量的相同跳频图案的可能性。此外,即使各手持PD之间跳频图案彼此不同,也存在相同信道在同一时间彼此重叠的可能性。在这种情况下,如图8B中所示,由各个手持PD101和101A构建的配置网络导致无线电干扰的发生,因此手持PD101和101A以及无线装置(DBP)之间的相互连通性被破坏。
发明内容
本发明的一个或多个示例性实施例提供了通信系统和通信方法,其可以避免多个网络之间的无线电干扰。
在一种通信系统中,根据一个示例性实施例,其使用在路由器通告中指定的跳频图案,在发送指定信道跳频的该跳频图案的路由器通告的无线通信装置和接收该路由器通告的对方通信装置之间构建通信网络,
所述无线通信装置包括:
接收器,其构造为接收从另一无线通信装置发送的路由器通告;
产生器,其构造为产生跳频图案,该跳频图案与由接收器接收到的路由器通告指定的跳频图案在同一时间不使用相同的信道;以及
发射机,其构造为发射指定由产生器产生的跳频图案的路由器通告。
产生器可以构造为产生具有与由接收器接收的路由器通告指定的跳频图案相同的周期的跳频图案。
产生器可以构造为产生与由接收器接收的路由器通告指定的跳频图案相比,具有不同的时间偏移量以及相同重复图案的跳频图样。
产生器可以构造为产生仅使用没有被由接收器接收到的路由器通告指定的跳频图案使用的时隙的跳频图案。
产生器可以构造为根据通过用户界面进行的指示来产生跳频图案,以及发射机构造为发射指定根据该指示产生的跳频图案的路由器通告。
无线通信装置可以是使用配置(provisioning)的手持装置。
根据一个示例性实施例的一种通信方法,其使用在路由器通告中指定的跳频图案,在发射指定信道跳频的跳频图案的路由器通告的无线通信装置和接收该路由器通告的对方通信装置之间构建通信网络,该方法包括:
由无线通信装置接收从另一无线通信装置发射的路由器通告;
产生相对于从该另一无线通信装置接收的路由器通告指定的跳频图案而在同一时间不使用相同信道的跳频图案;以及
由无线通信装置发射指定所产生的跳频图案的路由器通告。
所产生的跳频图案可以是具有与从另一无线通信装置接收的路由器通告指定的跳频图案相同的周期的跳频图案。
所产生的跳频图案可以是与从另一无线通信装置接收的路由器通告指定的跳频图案相比,具有不同的时间偏移量以及相同重复图案的跳频图案。
所产生的跳频图案可以是仅使用不被从另一无线通信装置接收的路由器通告指定的跳频图案使用的时隙的跳频图案。
该通信方法还可以包括:
根据通过用户界面进行的指示产生跳频图案并发射指定根据该指示产生的跳频图案的路由器通告。
根据本发明的通信系统,相对于由所接收的路由器通告所指定的跳频图案,由于产生了在同一时间不使用相同信道的跳频图案,所以可以避免多个网络之间的无线电干扰。
根据本发明的通信方法,相对于由所接收的路由器通告指定的跳频图案,因为产生了在相同时间不使用相同信道的跳频图案,所以可以避免多个网络之间的无线电干扰。
附图说明
图1是示出了作为根据一个实施例的通信系统的手持PD的构造的框图。
图2是示出了手持PD的操作的流程图。
图3是示出了默认跳频图案的示图。
图4是示出了默认跳频图案的示图。
图5是示出了跳频图案的持续时间和偏移量的概念的示图。
图6是示出了接收的信道跳频图案和产生的信道跳频图案之间的关系的示图。
图7是示出了用于产生信道跳频图案的另一算法的示图。
图8A是示出了配置网络的示图。
图8B是示出了配置网络被重叠的状态的示图。
具体实施方式
以下将描述根据本发明的实施例的通信系统。
图1是示出了作为根据一个实施例的通信系统的手持PD(配置装置)1的构造的框图。
如图1所示,手持PD1包括:默认图案存储器11,其存储默认跳频图案;路由器通告接收器12,其接收从另一手持PD发射的路由器通告;图案分析器13,其通过分析由路由器通告接收器12接收到的路由器通告来提取由路由器通告指定的跳频图案;图案存储器14,其存储由图案分析器13提取的跳频图案;图案产生器15,其使用存储在默认图案存储器11中的默认跳频图案来产生被手持PD1使用的跳频图案;以及路由器通告发射机16,其发射指定由图案产生器15产生的跳频图案的路由器通告。
接下来将描述手持PD1的操作。
图2是示出了手持PD1的操作的流程图。
在图2的步骤S1中,路由器通告接收器12尝试获取另一手持PD在配置网络20(图1)上广播的路由器通告。在此,以与启动无线装置(DBP:被配置装置)相同的方式,路由器通告可以通过扫描IEEE802.15.4中的信道15或信道25被接收到。
接下来,在步骤S2中,确定在步骤S1中是否获取到路由器通告,如果确定的结果是肯定的,则处理进行到步骤S3,而如果确定结果是否定的,则过程进行到步骤S6。
在步骤S3,图案分析器13从由路由器通告接收器12获取到的路由器通告中识别正被使用的信道跳频图案的跳频图案、偏移量以及持续时间。
接下来,在步骤S4中,图案分析器13在图案存储器14中存储在步骤S3中识别出的跳频图案、偏移量以及持续时间。
接下来,在步骤S5中,图案产生器15产生不干扰在步骤S3中识别出的跳频图案(即,当前被另一手持PD使用的信道跳频图案)的信道跳频图案。
具体地,图案产生器15选择与步骤S3中识别出的跳频图案相同的跳频图案。
图3和图4示出了ISA100.11a中定义的5个默认跳频图案(跳频图案1至5)。图3和图4示出了每个图案的一个周期,在实际中,通过周期性地重复每个图案,连续通信成为可能。默认跳频图案存储在默认图案存储器11中,以及图案产生器15从默认图案存储器11中选择与步骤S3中识别出的跳频图案相同的跳频图案。例如,在步骤S3中,如果跳频图案1(图3)被识别出,则图案产生器15选择跳频图案1。
接下来,图案产生器15选择与步骤S3中识别出的持续时间相同的持续时间。此外,图案产生器15选择与步骤S3中识别出的偏移量不同的偏移量。然后,图案产生器15产生组合了所选跳频图案、持续时间和偏移量的信道跳频图案。
图5是示出了跳频图案的持续时间和偏移量的概念的示图。如图5所示,“持续时间Δ”表示跳频图案的一个信道被使用的时间。此外,持续时间Δ规定了每个默认跳频图案的周期(即,重复每个默认跳频图案的周期),如果相同的跳频图案具有相同的持续时间Δ,则它们的周期也变得相同。在图5的示例中,周期变为“16×Δ”。
此外,“偏移量”表示与默认跳频图案的时间冲突(temporalconflict),并且具有为持续时间Δ的整数倍的值。在图5的示例中,信道跳频图案与默认跳频图案1(图3)之间具有4倍于持续时间Δ的偏移量。通过比较图3中示出的跳频图案1和图5中示出的信道跳频图案可以知道,图5中示出的信道跳频图案表现为:相对于以时间点t0作为起始点的跳频图案1(图3)晚了偏移量“4×Δ”(与持续时间Δ的四倍相对应)的图案。
如上所述,图案产生器15选择并产生信道跳频图案,其相对于在从另一手持PD接收到的路由器通告中出现的信道跳频图案,具有相同的跳频图案以及相同的持续时间,但是具有不同的偏移量。通过该过程,避免与其它手持PD在同一时间使用相同的信道,从而可以避免与其它手持PD的冲突。
图6是举例说明被其它手持PD使用的信道跳频图案(接收到的信道跳频图案)和由图案产生器15产生的信道跳频图案(产生的信道跳频图案)之间的关系的示图。在图6的示例中,通过产生具有相对于所接收的信道跳频图案的两倍持续时间的不同偏移量的信道跳频图案,避免了在相同时间重叠相同的信道,即可以避免无线电干扰。此外,在图案产生器15中确定偏移量的算法是可选的。
接下来,在步骤S7中,路由器通告发射机16在配置网络20(图1)上广播指定在上述过程中产生的信道跳频图案的路由器通告来完成该处理。
另一方面,在步骤S6中,例如,从默认图案存储器11中选择事先规定的信道跳频图案,以及在步骤S7中,路由器通告发射机16在配置网络20上广播指定信道跳频图案的路由器通告来完成该处理。在这种情况下(步骤S2中的确定为否定),与其它手持PD不存在冲突,因此可以根据已有的算法来选择信道跳频图案。
图7是示出了用于产生信道跳频图案的另一算法的示图。
在图7示出的示例中,默认跳频图案被两个手持PD分割。在图7中,各个手持PD使用图3中示出的跳频图案1的1/2时隙,通过这样,避免了被其它手持PD使用的信道跳频图案(接收到的信道跳频图案)与由图案产生器15产生的信道跳频图案(产生的信道跳频图案)的重叠。
在ISA100.11a中,当使用信道跳频在TDMA中进行通信时,通信不总是在IEEE802.15.4的信道11至26被占用的状态下执行。除了信道跳频图案之外,在将被发射至无线装置(DBP)的路由器通告中还包括在信道跳频图案中进行发射/接收的定时(链接信息)。因此,通过使用还没有被使用的执行发射/接收的定时,根据接收到的路由器通告的链接信息,跳频图案实际上被分成两个,因此可以获得不发生无线电干扰的两个跳频图案。在图7的示例中,通过发射包括关于还没有被其它手持PD使用的发射/接收定时将被使用的内容的链接信息的路由器通告,可以避免无线电干扰。
在上述实施例中,举例说明了使用用于无线装置(DBP)的路由器通告来调节信道跳频图案。然而,也可以增加使用其它通信方式在手持PD之间协商信道跳频图案的功能。
此外,在上述实施例中,尽管手持PD自主地确定被使用的跳频图案的偏移量,但是也可以是手持PD通过用户界面通知用户已经被另一手持PD使用的信道跳频图案。在这种情况下,通过用户界面接收用户指定的偏移量,用户可以可选地设置偏移量。
此外,在上述实施例中,以接收到一个路由器通告为例进行了说明。然而,在接收两个或多个路由器通告的情况下,不与指定多个路由器通告的多个信道跳频图案中的任一个冲突的信道跳频图案可以被产生和使用。在这种情况下,在限制可以被使用在所有手持PD中的跳频图案和持续时间(周期)之后,通过调节在各个手持PD中使用的跳频图案的偏移量,即使在多个手持PD的配置网络彼此重叠的情况下,也可以避免无线电干扰。
本发明的应用范围不限于上述实施例。本发明可以广泛地应用于使用在路由器通告中指定的跳频图案,在发射指定信道跳频的跳频图案的路由器通告的无线通信装置和接收该路由器通告的对方通信装置之间构建通信网络的通信系统等。
Claims (7)
1.一种通信系统,其使用在路由器通告中指定的跳频图案,在发射指定信道跳频的所述跳频图案的所述路由器通告的无线通信装置和接收所述路由器通告的对方通信装置之间构建通信网络,
其中所述无线通信装置包括:
接收器,其构造为接收从另一无线通信装置发送的路由器通告;
产生器,其构造为产生所述跳频图案,所述跳频图案与由所述接收器接收到的所述路由器通告指定的跳频图案在同一时间不使用相同的信道;
发射机,其构造为发射指定由所述产生器产生的跳频图案的路由器通告,以及
其中,通过使用所述产生器产生的跳频图案在所述无线通信装置与接收了由所述发射机发射的路由器通告的所述对方通信装置之间进行通信来对所述对方通信装置进行参数的初始设置,其中,
所述参数是将所述对方通信装置连接至与所述通信网络不同的无线基础设施所需的参数,并且如果所述对方通信装置接收到所述路由器通告,则所述设置模块能够对所述对方通信装置进行所述参数的初始设置,其中,
所述产生器构造为产生仅使用没有被由所述接收器接收到的路由器通告指定的跳频图案使用的时隙的跳频图案。
2.根据权利要求1所述的通信系统,其中所述产生器构造为产生具有与由所述接收器接收的路由器通告指定的跳频图案相同的周期的跳频图案。
3.根据权利要求1或2所述的通信系统,其中,所述产生器构造为根据通过用户界面进行的指示来产生跳频图案,以及
所述发射机构造为发射指定根据所述指示产生的跳频图案的路由器通告。
4.根据权利要求1或2所述的通信系统,其中,所述无线通信装置是使用配置的手持装置。
5.一种通信方法,其使用在路由器通告中指定的跳频图案,在发射指定信道跳频的所述跳频图案的路由器通告的无线通信装置和接收所述路由器通告的对方通信装置之间构建通信网络,所述方法包括:
由无线通信装置接收从其它无线通信装置发射的路由器通告;
产生相对于从所述其它无线通信装置接收的所述路由器通告指定的跳频图案、在同一时间不使用相同信道的跳频图案;
由所述无线通信装置发射指定所产生的跳频图案的路由器通告;以及
通过使用所述产生步骤产生的跳频图案与接收了所述发射步骤发射的路由器通告的所述对方通信装置进行通信来对所述对方通信装置进行参数的初始设置,其中,
所述参数是将所述对方通信装置连接至与所述通信网络不同的无线基础设施所需的参数,并且在所述设置步骤中,如果所述对方通信装置接收到所述路由器通告,则能够对所述对方通信装置进行所述参数的初始设置,其中,
所产生的跳频图案是仅使用不被从所述其它无线通信装置接收的所述路由器通告指定的跳频图案使用的时隙的跳频图案。
6.根据权利要求5所述的通信方法,其中,所产生的跳频图案是具有与从所述其它无线通信装置接收的所述路由器通告指定的跳频图案相同的周期的跳频图案。
7.根据权利要求5或6所述的通信方法,还包括:
根据通过用户界面进行的指示产生所述跳频图案并发射指定根据所述指示产生的所述跳频图案的路由器通告。
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