CN103222333B - 用于在通信网络中确定操作信道的方法、能量受限设备及代理设备 - Google Patents

用于在通信网络中确定操作信道的方法、能量受限设备及代理设备 Download PDF

Info

Publication number
CN103222333B
CN103222333B CN201180056960.4A CN201180056960A CN103222333B CN 103222333 B CN103222333 B CN 103222333B CN 201180056960 A CN201180056960 A CN 201180056960A CN 103222333 B CN103222333 B CN 103222333B
Authority
CN
China
Prior art keywords
succ
channel
listen
equipment
beacon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201180056960.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103222333A (zh
Inventor
L.M.G.M.托修伊曾
B.厄尔德曼恩
A.M.M.勒肯斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Signify Holding BV
Original Assignee
Koninklijke Philips NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips NV filed Critical Koninklijke Philips NV
Publication of CN103222333A publication Critical patent/CN103222333A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103222333B publication Critical patent/CN103222333B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0225—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal
    • H04W52/0229—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal where the received signal is a wanted signal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/02—Selection of wireless resources by user or terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/005—Discovery of network devices, e.g. terminals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Abstract

本发明涉及一种用于确定通信网络的操作信道c_op的方法，所述通信网络包括以便能量受限设备加入网络的至少两个潜在代理和无线信道集C，其中，能量受限设备将加入所述网络，所述方法包括以下步骤：所述能量受限设备用MAC广播在第一信道succ (m‑1)(c)上发射第一信标消息，其中c属于所述集C，并且在信道listen(c)上切换到接收模式，其中，succ和listen是从C到C的算术函数，并且m是正整数，所述代理接收到在信道succ (m‑1)(c)上发送的所述信标消息，临时主控设备将其无线接收机切换到信道succ m (c)，所述能量受限设备在第二信道succ(c)上发射第二信标消息，并且在信道listen (succ m (c))上切换到接收模式，在收到所述第二信标后，所述临时主控设备在信道listen(succ m (c))上发射响应，所述能量受限设备在信道listen(succ m (c))上接收所述信标响应，确定c=c_op。本发明还涉及一种能量受限设备及其一种代理设备。

Description

用于在通信网络中确定操作信道的方法、能量受限设备及代 理设备
技术领域
本发明涉及能量受限设备到网络中的投用。具体地，本发明涉及根据ZigBee 绿色能源规格的ZigBee绿色能源设备(ZGPD)到包括有ZGP能力的设备的ZigBee网络中的投用。
更一般地，本发明涉及用于能量受限设备确定它们将被加入到例如ZigBee网络的通信网络的操作信道的方式。
对于本发明的应用，ZGPD设备是例如无电池的无线开关，其从摇杆(rocker)的推动和/或释放中收集能量。这个能量能够被用于无线数据传输、无线数据接收或两者。
ZGPD的另一示例是太阳能供电的传感器设备，诸如温度传感器、存在/感应/移动传感器、湿度传感器、CO传感器、CO2传感器、光水平传感器或作为许多传感器的组合的多传感器。
ZGPD的又一示例是按钮或太阳能供电的RC。
又一示例是流动力供电的水表或气表，或通过由被放置在周围的电缆所辐射的电子机械能量来供电的功率表。
一般而言，本发明适用于以感测、计量或控制功能性来使用能量收集(机械的、太阳的、电磁的、基于流动力的等)的任何ZGPD。
此外，本发明还适用于以ZGPD角色实现ZGP规格的其他设备，例如具有非常有限的电池尺寸和/或非常长的寿命预期的电池操作的设备，例如电池供电的流量计。
此外，本发明还适用于根据可以支持多个信道的任何无线技术实现的任何能量受限设备。
在本说明书的意义内，当涉及能够从ZGPD/能量受限设备接收信号的设备时术语“代理”被使用。
在根据ZGP规格的ZGPD情况下，ZGPD可以是根据ZigBee绿色能源规格的ZGPP或ZGPT+或ZGPC。在任何其他技术情况下，它是如由这个技术所定义的接收机。
背景技术
在投用阶段，ZGPD将被加入到ZigBee网络。投用中的基本步骤是获得ZGP网络正在其上操作的无线信道，被称作操作信道（operational channel）。
在针对ZGPD使用的多跳ZigBee环境中，预定义单独的投用信道的使用是不可能的，因为将整个ZigBee网络切换到投用信道是易出错的、麻烦的，并且将消极地影响睡眠ZigBee终端设备。
这是对有可能涉及中间设备的投用程序的要求，因为ZGPD可能已经被安装并且在本应该由其配置和/或与其配对的设备(即它将控制的设备)的无线范围外。
针对网络活动的无源或有源扫描(根据IEEE 802.15.4程序)对于ZGPD来说是过于耗能的。
信道设定的其他方法，诸如键入信道设定、使用ZGPD上的DIP开关输入信道设定等，被认为对于家庭用户来说是太复杂的，并且需要专用用户接口和/或硬件装置。
因此，本发明描述了以便具有有限接收能力的能量受限设备获得网络操作信道的程序。主要方面是所收集到的能量被用来发送信标(beacon)请求并且用来接收响应。然而，响应不是对这个当前信标请求的响应，而是对先前的信标请求的响应。
发明内容
本发明的目标是提出用于确定通信网络的出自无线信道集C的操作无线信道的方法，通信网络包括以便能量受限设备加入该网络的至少两个潜在代理，该方法包括以下步骤：- 能量受限设备尝试加入网络，其中对于每次尝试i，能量受限设备用MAC广播在集C的信道c i 上发射信标消息，并且在信道listen(c i )上切换到接收模式，其中，listen是从C到C的算术函数，其中，能量受限设备针对下一次尝试i+1将在其上发射下一个信标消息的下一个信道是c i+1 =succ(c i )，其中，succ是从C到C的算术函数；在代理中的至少一个接收到在操作无线信道c_op上发送的第一信标消息后，代理在代理集之中确定至少一个临时主控设备，临时主控设备将其无线接收机切换到信道succ m (c_op)，m为非零正整数，其中，succ m 表示函数succ被应用m次，使得succ m (c) = succ(succ m-1 (c))，能量受限设备在无线信道succ m (c_op)上发射另外的信标消息，并且在信道listen (succ m (c_op))上切换到接收模式，在收到另外的信标消息后，临时主控设备在信道listen(succ m (c_op))上发射响应，能量受限设备在信道listen(succ m (c_op))上接收信标响应，确定c_op是操作信道，停止在MAC广播中发送任何信标消息。
本发明的目标是提出一种适用于在通信网络中操作在出自无线信道集C的操作无线信道c_op上的代理设备，网络包括以便能量受限设备加入网络的至少一个另外的潜在代理节点，代理节点包括用于从能量受限设备接收在信道c_op上发送的信标消息的接收机，代理节点包括用于在代理集之中选择临时主控设备的装置；以及用于在代理节点被选择为临时主节点情况下将其无线接收机切换到信道succ m (c_op)的装置，m为正整数，其中，succ m 表示函数succ被应用m次使得succ(succ m-1 (c))=succ m (c)，在接收机在succ m (c_op)上接收到另外的信标消息后，临时主控设备在信道listen(succ m (c_op))上发射响应。
在所述方法的一个具体实施例中，所述能量受限设备用MAC广播发射后续信标消息直到信标响应被接收为止，每个信标i在信道succ i (c)上，
– 其中，succ是从C到C的算术函数，i是非负整数，succ i 表示函数succ被应用i次，使得succ m (c) = succ(succ m-1 (c))，并且在信道listen(succ i (c))上切换到接收模式。
– 在操作信道c_op上接收信标消息的代理在信道c_op上通信以确定临时主控设备，
– 临时主控设备将其无线接收机切换到信道succ m (c)，
– 在succ m (c)上接收到信标时，临时主控设备在信道listen(succ m (c))上发送信标响应，
– 能量受限设备在信道listen(succ m (c))接收信标响应，并且确定c_op。
在另一实施例中，函数listen和succ是这样的，存在整数d使得listen(succ d (c))= c。
在另一实施例中，函数listen和succ和整数d是这样的，使得listen(succ d (c))=c，并且参数m被固定为m=d，使得所述能量受限设备在操作信道上接收信标响应。
在另一实施例中，函数listen是这样的listen(c) = c，以便能量资源受限设备不需要切换到不同的无线信道以用于接收信号。
在另一实施例中，函数listen是常数函数，以便所述能量受限设备一直侦听相同的信道。
在另一实施例中，函数succ被包括在包括以下各项的组中：以一递增并且在C中卷绕（incrementing by one and wrapping over in C）、以一递减并且在C中翻转(decrementing by one and rolling over in C)、(递归)排序集、包括关于C的递增或递减特征的任何其他函数、在C的一部分上递增并且在C的其他部分上递减以及非单调函数。
在另一实施例中，能量受限设备在侦听之前至少发送信道。
在另一实施例中，函数succ和/或listen被能量受限设备和代理两者知道。
在另一实施例中，函数succ和/或listen不被代理知道，并且其中，由能量受限设备所发射的信标包括允许所述代理确定succ和listen的相关函数的信息。
在另一实施例中，参数m被规格固定或者在ZGPD的生产（production）处。
在另一实施例中，能够考虑包括以下各项的联网现象来选择参数m：介质上的流量负荷、设备上的流量负荷、跳计数的距离、设备上的处理速度。
在另一实施例中，临时主控设备的确定根据在ZigBee绿色能源规格中规定的程序来执行，涉及待与所述能量受限设备配对的终端（sink）设备。
在另一实施例中，临时主控设备的确定根据任何分布式或集中式算法来执行。
在另一实施例中，N个适当的临时主控设备在确定程序期间被指定，其中，N是大于1的整数并且它们中的每一个都将侦听不同的信道。
在另一实施例中，信标和信标响应帧仅包含用于发现操作信道c_op的信息，并且其中，配置参数的交换发生在发现c_op时。
在另一实施例中，信标和/或信标响应帧包含所需要的配置参数，并且其中在发现c_op时没有进一步的投用交换是需要的。
在另一实施例中，用于发射信标、接收信标响应和所需要的处理的能量从由用户对设备执行的机械动作在能量受限设备中被收集。
在另一实施例中，用于发射信标、接收信标响应和所需要的处理的能量在能量受限设备中被自主地收集。
本发明还涉及包括用于执行根据本发明的方法的装置的能量受限设备。这个设备是例如ZigBee绿色能源设备。
本发明还涉及包括用于执行根据本发明的方法的装置的代理设备。所述代理设备是例如ZigBee绿色能源代理设备或ZigBee绿色能源组合设备。
本发明的这些和其他方面从在下文中所描述的实施例中将是显而易见的，并且将参考在下文中所描述的实施例来阐述。
附图说明
图1描述了根据本发明实施例的方法来投用的一个示例性程序。
图2描述了根据本发明实施例的方法来投用的另一个示例性程序。
具体实施方式
本发明发生在包括至少两个代理设备、在操作信道上操作的通信网络中。能够在来自一组信道的任何信道上操作的至少一个ZigBee绿色能源设备(ZGPD)将被添加到网络。这要求它发现操作信道。
为此目的，ZGPD在不同无线信道上发射若干信标消息(“信标”)，并且侦听以得到对信标消息的响应(“信标响应”)。
取决于ZGPD设备类型和能力，可能存在用来使ZGPD发送信标帧的不同方式。能够存在用于将设备置于投用模式下的特殊装置，例如专用按钮、滑块、跳线（jumper）等。可能需要特殊动作，诸如步骤的特定次序。可能存在可在操作模式下个别地使用的装置的特定组合，例如同时地按许多RC键或不能够在操作期间使用的开关上的触点(例如在相同摇杆下面的两个触点)的组合。
动作能够使能投用模式或者被要求用于信标的每次发送。
动作可以与能量收集组合(例如对于从被推动中收集能量的开关)，或者可能是独立的(例如对于太阳能供电的设备)。动作可以为显式步骤(例如推投用按钮)或隐式步骤(例如当首先给电池供电的设备供电)。
可能存在信标传输之间的时间间隔的不同方法。例如通过用户动作、通过定时器、通过另一功能、通过所收集的能量的数量等，方法可能是固定的、随机的、可配置的、受到设备局限性(诸如对于信道切换或发射与接收模式之间的切换所需要的时间)影响。
当信标消息用MAC广播发送时，多个代理可以发送信标响应。因为这些代理在彼此的无线范围之外是可能的，所以它们的响应消息可能在ZGPD处冲突，以致ZGPD不会正确地接收信标响应。该问题在本领域中被称为隐藏节点问题。然而，本领域内对这个问题的已知解决方案是不能容易地应用于能量受限设备，因为它可能没有能量来重试若干次或者接收延迟许多的传输。用于确保仅一个代理将响应发送到能量收集设备、以及由此信标响应消息被正确地接收的机制在ZGP标准[1, 6.3节和A.3.6.2.3]中知道。然而，用于执行这个机制的时间很可能比ZGPD能够在其期间存储经收集的能量的时间更长，以致ZGPD不能够在相同的按钮按下被用于发射该信标情况下可靠地接收信标的响应。
因此本发明的目标是提供以便ZGPD确定c_op的方法，所述c_op为信道实际上正在其上操作的无线信道。
为了准确地描述本发明，我们引入以下符号表示法。ZGPD能够在无线信道的有限集C上发射和接收。网络实际上正在其上操作的无线信道(由c_op来表示)被优选地包含在C中。
信道集C可以是由给定技术及频带和区所支持的完整的一组信道。例如对于操作在2.4 GHz频带中的ZGPD，C能够包括所有IEEE802.15.4信道11 – 25 (26)。这给实现这个特定技术的接收设备提供完全互操作性，但可能增加投用程序的长度和复杂性(取决于信标的发送被如何触发)。信道集C还能够包含所有可用信道的选定子集。例如，ZGP规格推荐使用以下4个信道：11、15、20、25；最后三个在由操作在相同的2.4 GHz频带中的802.11标准所使用的非重叠信道之间；信道11在许多平台实施方式中是缺省信道。
此外，ZGPD知道两个函数：succ和listen，两者从C到C，其都是从C接受输入并且产生在C中的输出的两个函数。函数succ描述了ZGPD以其来逐个遍历信道以便发射它的信标的次序。在信道c上发送之后，ZGPD将在下一个按钮按下时，或者，更一般地，在用来发现操作信道的下一次尝试时在信道succ(c)上发送。对于非负整数m，我们通过succ m 来表示函数succ被应用m次。所以succ 0 (c) = c，并且对于m≥1，succ m (c) = succ(succ m-1 (c))。
描述ZGPD以其来逐个遍历信道以便发射它的信标的次序的succ函数可以是任何函数：在有/没有卷绕的情况下以一递增，在有/没有卷绕的情况下以一递减，采用不同的增量函数，随机的、非单调函数，递归或非递归排序集等。它们进一步地能够被排序，使得很可能为操作信道的来自C的信道能够被首先尝试。例如，完全信道集可以被排序，使得它从所推荐的/优选的信道集或者自前一个操作信道(若有的话)起开始。
三个参数 – 集C以及函数succ和listen – 能够在规格中被预先确定并且由此为网络中的所有设备知道。能够有在规格中包括的一个定义，从而不要求ZGPD将这个信息显式地包括在信标中。能够存在在规格中定义、个别地对用于参数组合或每个参数的标志或枚举字段(一个用于所有三个参数)或许对2-3个标志/枚举字段编码的若干替代方案。那些然后优选地应该被包括在信标中(以其它的方式例如例如通过产品信息传送，在网络侧要求潜在不同的用户交互或投用模式)。
ZGPD信道切换行为的确定可能超出规格的范围并且由实施者作决定。然后，参数中的全部/一些/部分应该显式地在信标中发射。例如，ZGPD能够在信标中包括信道C或接下来的N个信道的完全列表，其中N可以是1。ZGPD能够包括用于succ和listen的函数公式。
上述的任何组合也是可能的。
根据本发明，对于确定操作信道的这个尝试(在下文中被称为“尝试”)的每个实例，ZGPD使用可用能量(例如在电子机械电按钮开关情况下按钮按下期间被收集的或例如在太阳能供电的开关情况下在前一次尝试和收集之后剩余的)来执行步骤，其包括：
· 在无线信道c上将信标发送到网络
· 在无线信道listen(c)上接收对在任何先前的尝试期间发送的信标的响应，如果任何这样的信标响应被发送的话
· 计算succ函数
· 存储succ相关的状态信息
操作的次序和每个步骤中特定操作的数目能够变化。在下面在实施例中对一些示例进行了描述。
所有代理在操作信道上操作，并且由此如果c ≠ c_op则没有接收到信标。如果c = c_op，则一个或多个代理接收到信标，并且用于选择将发射信标响应的唯一“临时主控（master）”的机制被应用。
优选地，将使用ZGP描述机制(如在[1], 6.3节和A.3.6.2.3中所描述的)，涉及待在选举到ZGPD具有最短距离的临时主控过程中与ZGPD(设置成投用模式的所谓的ZigBee绿色能源终端(ZGPS))配对的设备。替换地，能够应用允许为一组设备选择一个(如有可能：考虑附加的标准，例如距离/信号强度)设备的任何其它协议/机制，无论该机制是分布式的还是集中式的。
这个临时主控负责将信标响应发送到能量受限设备，不会立即发射信标响应。代替地，临时主控将其无线接收机切换到信道succ m (c_op)(其中m是正整数)，信道succ m (c_ op)为ZGPD将在其上发送它接下来的(一个或多个)信标(中的一个)的信道。当临时主控在信道succ m (c_op)上听到这下一个信标时，它在信道listen(succ m (c_op))上发射信标响应；注意这是ZGPD在信道succ m (c_op)上发送的同时侦听的信道。信标响应能够被预先计算并从在收到信标消息的缓冲器中取出，或者它能够在收到信标消息处被计算。
注意，临时主控不需要知道m：它必须知道函数值succm(c_op)，并且知道如果它在信道x上接收到下一个信标，则它不得不在信道listen(x)上发送信标响应。有了值m放松了对两个连续按钮按下之间的最小时间的约束，但使得用于完成该程序的时间更长。对于一些实施例，参数m必须具有由规格定义或者按照能量收集设备定义并传送的固定值(等于1或大于1)或者；在其它实施例中，m可以变化(例如取决于流量负荷、ZPGD与被配对的设备之间的距离(例如跳数)、代理的密度等)。如果m能够变化，则它能够被选为临时主控选举程序的一部分(在ZGP规格情况下：通过处于投用模式的ZGPS)；或者通过临时主控它自己。对于临时主代理(或ZGPS，如果ZGP临时主控选举程序被使用并且信道被规定为那个的一部分)而言将清楚的是，什么时候自由选择m并且什么时候被固定。那能够通过规格来处理或具体问题具体分析。
优选地，两个接连的按钮按下之间的时间足够长以允许临时主控的选择，即m=1。取决于设备类型，它能够受到设置ZGPD的内部参数和/或命令用户适配用户动作之间的时间间隔(例如在能量收集电磁开关按钮的情况下)影响。
在第一和第二实施例中，succ和listen是这样的，对于C中的所有c 来说listen(succ d (c))=c，其中d是非负整数。
对于每次尝试，ZGPD因此在不同的无线信道(即分别为无线信道c 和listen(c))上发射和接收，从而它在其上侦听的信道是它在前一次尝试中在其上发射的信道。并且，临时主控在不同于它在其上接收用于发送响应的触发器的无线信道(信道succ d (c_op))的无线信道(即listen(succ d (c_op)))上发送。
在第一实施例中，m的值因此由ZGPD或者由规格固定为m=d。这个实施例的优点是ZGPD在操作信道c_op上接收信标响应并且由此不再需要切换信道，或者被显式地通知有关c_op的值。如果设备存储它在每次给定尝试中侦听的信道，则它等于c_op，所以它不再需要被存储。如果设备存储了它在其上发送的信道，则它能够将c_op计算为succ(c)的逆函数并且必须存储它。succ m (c_op)的值必须被临时主控知道，要么通过succ m (c_op)的值在信道c上发送的信标中的存在，要么通过规格中函数succ(c)的知识和m的知识，或者通过规格中或存在于信标中的函数succ(c)和函数listen(c)的知识。临时主控还必须知道它应该在c_op上发送，因为这个被规定在规格中，或者通过来自规格或存在于信标中的函数listen的知识。
在第二实施例中，值m能够变化。临时主控因此在任何信道succ m (c_op)上侦听，并且一旦接收到信标就在无线信道listen(succ m (c_op))上发送。然后，操作信道必须在信标响应中被发射并且由ZGPD来存储。
在第三、第四以及第五实施例中，对于C中的所有c来说listen(c) = c。在这种情况下，有了从一个按钮按下收集的能量，ZGPD因此在相同的无线信道上发射和接收，而临时主控在它在其上接收到用于发送信标响应的触发器的信道(即信道succ m (c_op))上发射。
在第三实施例中，m的值由ZGPD或者由规格来固定。用于处理尝试的ZGPD代码是这样的，ZGPD存储ZGPD在m个先前的尝试中在其上发射的信道的值c(而不是待在当前尝试succ m (c)中使用的值)。因此，ZGPD在接收到信标响应时已使得c_op、succ(c_op)、…、succ m -1 (c_op)的值可用，并且由此不需要再次存储它或者被显式地通知有关c_op的值。(m个存储值中最旧的是认为c_op的值)。替换地，临时主控对它在其上接收到信标的信道应用m次后继函数的逆。
在第四实施例中，ZGPD仅存储c的当前值的值，并且每当ZGPD再次在c_op上发射信标时临时主控发射信标响应。
在第五实施例中，m的值能够变化。在这个实施例中，c_op的值被包括在信标响应消息中。ZGPD因此不需要像在第二实施例中那样存储m个值；ZGPD甚至不需要知道m的值。全部所需要的是临时主控在比如说在信道x上接收到第二个信标之后，在信道listen(x) (在这种情况下=x)上发射其信标响应。
在第六和第七实施例中，ZGPD一直在相同的信道上侦听，也就是说，对于C中的所有c和C中的某固定k来说listen(c) = k。k的值当它在规格中被固定或者它可以被包括在信标中时可能是已知的。
在第六实施例中m的值由ZGPD或者由规格来固定。ZGPD从其存储器中获得c_op的值(与第三实施例类似)。
在第七实施例中，m的值能够改变。在这个实施例中，c_op的值被包括在信标响应消息中，并且由此不需被ZGPD记住。注意在第七实施例中，ZGPD不需知道m的值；全部所需要的是临时主机在比如说在信道x上接收到信标之后，在信道listen(x)(在此情况下=k)上发送其信标响应。
在成功的尝试后，ZGPD将不再逐个遍历信道。
这能够通过例如具有控制这个信道遍历行为的状态变量来实现。它可以是例如布尔(Boolean)值step_channel (真/假)，所述布尔值step_channel在进入操作模式时被设置并且在收到信标响应后被清除。
在那之后，可以跟随真实投用交换。替换地，全部所需要的配置参数能够在信标响应中被输送到ZGPD。
在第二个替代方案中，配置数据被包括在信标响应中，并且 – 以在网络侧允许一些初始检查 – 关于ZGPD的一些信息需要被包括在信标中(例如所标识的唯一设备(在ZGPD中：SrcID)、设备类型(在ZGP中：DeviceID)、安全能力、安全密钥、请求参数)；当在真实投用交换的情况下时，需要用于交换配置数据(请求和/或接收)的附加步骤。
第一个方法还具有若干优点，这使得它成为优选的选项：首先，在第二个替代方案情况下，由ZGPD所发送的配置参数(其可以包括它的安全证书)在若干信道上被发射(在步骤1中)，从而大大地提高了它们获得妥协（get compromised）的可能性；
其次，当在发现操作信道之后使用专用投用交换时，信标和信标响应消息能够短得多 – 这可能允许在一个按钮按下情况下发送多个信标消息。相反地，采用某些特定ZGPD，经收集的能量的数量可能太小而不能发送长信标和接收长信标响应。
能够在临时主控在其上成功地发送了信标响应的信道(即，信道listen(succ m (c_ op))上执行投用交换。然而优选地，投用交换将发生在实际的操作信道上，以限制临时主代理不存在于操作信道上的时间(设备在操作上的延长的存在可以强制其ZED孩子搜索新的父母及其邻居路由器以丢弃经由这个设备行进的路由)。
投用交换 – 在针对ZGPD的每个动作需要用户动作的设备(诸如能量收集电磁按钮开关)情况下 – 可以是关于触发尝试的不同的动作。然而，优选地，它是相同的动作。
一旦全部的投用相关交换完成，优选地成功反馈就被给予用户并且ZGPD能够进入操作模式(设备特定的，见上文进入投用模式的描述)。
扩展
为了提高加入处理在传播问题或干扰的情况下的的鲁棒性。如果在ZGPD周围存在若干侯选代理设备，则数字N>1个“临时主控”代理能够被指定，每个都在选自由ZGPD所支持的信道集C的不同信道c_k上。
如果临时主控k (1≤ k ≤N)在信道c_k上听到信标，则它在信道listen(c_k)上发送信标响应。优选地，信道c_1、…、c_n被选择使得ZGPD在代理接收到(第一个)信标之后立即在它们上发射。如果函数succ是已知的，则对于信道c_j的优选选择是succ j+s (c_op)，其中s是固定整数，例如s=0，并且j=1、2、…、N (注意，信标在c_op上被接收)。c_op的值被包括在信标响应中，即能够使用实施例2、5以及7。对于实施例7的应用，要求没有两个主控同时地发送，这当然是如果每个主机在不同的信道上侦听则ZGPD在相同的侦听尝试之前不在不同的信道c_i和c_j上(其中1≤ i ≤ N, 1≤ j ≤ N)发射的情况。
应该使多个临时主控中的每一个明白，它们不能够自由地选择用来侦听的信道。
注意，经指定的临时主控代理中的一些可以不再接收任何信标。它们应该能够例如在超时之后退出投用模式，如本领域中所知道的那样。
ZGPD可以收集足够的能量以在一次尝试期间发送多个信标消息。能够在如以下示例性实施例中描述的一些较小修改情况下应用与上述相同的方法：
○ 对于每次尝试，ZGPD多次执行动作的序列：在信道c上发送，切换到接收模式，在listen(c)上接收；万一没有信标响应被接收到：以及重复所述序列。在该序列期间某处，用来在其上发射的下一个信道将经由succ(c)和被存储的一些对应状态信息来被确定；那个能够在发送之前、发送之后、在进入接收模式之前、在确定接收失败(例如接收超时)时或者在任何其他时刻完成，如对于本领域的技术人员而言将是明显的那样。
○ 序列被执行多少次可以变化。例如，按照产品、设备类型或ZGP规格，它可以是固定的，可能非常依赖可用(经收集的)能量的数量或者依赖用户交互的类型。
○ 对于每次尝试，ZGPD首先在N个信道上发射信标，并且然后侦听。因此，对于在每次特定的尝试中在其上发射的所有信道，listen(c)具有相同的值。这能够用信标指示或者被预定义，如之前所描述的那样。
在这种情况下，临时主控能够在下一次尝试中在信道中的任一个处侦听下一个信标(假设m=1)。一个选择将是临时主控侦听在下一次尝试中在其上发生传输的最后信道。这个信道能够被包括在信标中，或者(经由在规格中已知的succ函数的修改版本)得自在其上接收到信标的信道c_op。
示例性完整投用程序
在上文，我们描述了用于允许ZGPD发现ZigBee网络的操作信道的方法、ZGPD的投用中的基本步骤。在下面，针对如ZG中定义的ZGPD以及ZGPP和ZGPS，我们描述使用ZGP规格[1]的范围内的上述方法来投用的两个示例性方式。
结合图1，第一个投用方法：短信标
1. ZGPS(待由ZGPD控制并且与ZGPD配对的设备)通过用户动作而被置于投用模式下。它保持在操作信道上。
2. ZGPS向ZigBee网络中的所有有ZGP能力的设备通告该投用模式。他们在操作信道上进入投用模式。
3. ZGPD在信道c上发送短信标，可能甚至不携带ZGPD的标识符，但可能包含有关其将来的信道遍历行为的信息(如果未被ZGP规格唯一地规定)，并且然后在信道listen(c)上侦听。
4. ZGPD发射后续信标消息直到信标响应被接收为止，每个信标i在信道succ i (c)上并且在信道listen(succ i (c))上侦听。
5. 代理将信标的操作信道上的接收(及其内容)报告到ZGPS。
6. ZGPS检查它是否在投用模式下，并且如果这样的话，则指定(一个或多个)临时主控以处理在投用期间来自这个ZGPD的通信(如果多个，还指示哪一个代理将在哪一个信道上发射)。
7. 经指定的(一个或多个)临时主控使能它在将来将在其上向ZGPD发送的选定的(一个或多个)信道c上的接收机。(如果多个：如由ZGPS来指示；如果一个：如果不由ZGPD来指示并且不通过配置文件/ZGPD/方法来定义，则能够通过主控它自己来选择)。
8. 指定的临时主控在信道c上接收信标并且发送信标响应，所述响应指示信标的接收并且任选地(实施例2、5和7)包括操作信道c_op。
9. ZGPD接收信标请求，任选地存储操作信道并且存储操作信道被发现的状态信息(在图中，布尔值step_chunnel=FALSE)。
10. ZGPD和临时主控返回到操作信道(如果c != c_op)。
11. ZGPD和ZGPS交换(经由(一个或多个)临时主控(中的一个))配置数据。
12. 投用成功，ZPGS和ZGPP能够退出投用模式。
结合图2，第二个投用方法：长信标。
1. ZGPS(待由ZGPD控制并且与ZGPD配对的设备)通过用户动作而被置于投用模式下。它保持在操作信道上。
2. ZGPS向ZigBee网络中的所有有ZGP能力的设备通告该投用模式。他们在操信道上进入投用模式。
3. ZGPD在信道c上发送长信标，包括设备类型(ZGPD DeviceID)、支持的安全级别以及其他设备能力、它的标识符(ZGPD SrcID)、可选安全密钥以及可选安全帧计算器和有关其将来的信道遍历行为的信息(如果未被ZGP规格唯一地规定)，并且在信道listen(c)上侦听。
4. ZGPD发射后续信标消息直到信标响应被接收到为止，每个信标i在信道succ i (c)上并且在信道listen(succ i (c))上侦听。
5. 代理将信标的操作信道上的接收(及其内容)报告到ZGPS。
6. ZGPS检查它是否在投用模式下。如果这样的话，则ZGPS执行功能性、安全级别匹配等。如果所有要求匹配，则ZGPS指定(一个或多个)临时主控以将所需要的配置参数输送到ZGPD。
7. (一个或多个)临时主控在将来在其上向ZGPD发送的（一个或多个）(不同)信道c上侦听。
8. 在信道c上收到信标后，临时主控在信道listen(c)上发送信标响应，所述信标响应指示信标的接收，并且包含配置数据(如果需要/请求的话)和任选地(实施例2、5和7)操作信道。
9. ZGPD接收信标请求，任选地存储操作信道，存储操作信道被发现的状态信息(在图中，布尔值step_chunnel=FALSE)，并且若有的话则存储所供应的配置参数。
10. 投用成功，ZGPS和ZGPP能够退出投用模式。

Claims (15)

1.一种用于确定通信网络的出自无线信道集C的操作无线信道的方法，通信网络包括以便能量受限设备加入该网络的至少两个潜在代理，该方法包括以下步骤：
- 能量受限设备尝试加入网络，其中对于每次尝试i，
- 能量受限设备用MAC广播在集C的信道c i 上发射信标消息，并且在信道listen(c i )上切换到接收模式，其中，listen是从C到C的算术函数，
- 其中，能量受限设备针对下一次尝试i+1将在其上发射下一个信标消息的下一个信道是c i+1 =succ(c i )，其中，succ是从C到C的算术函数；
- 在代理中的至少一个接收到在操作无线信道c_op上发送的第一信标消息后，代理在代理集之中确定至少一个临时主控设备，
- 临时主控设备将其无线接收机切换到信道succ m (c_op)，m为非零正整数，其中，succ m 表示函数succ被应用m次，使得succ m (c) = succ(succ m-1 (c))，
- 能量受限设备在无线信道succ m (c_op)上发射另外的信标消息，并且在信道listen(succ m (c_op))上切换到接收模式，
- 在收到另外的信标消息后，临时主控设备在信道listen(succ m (c_op))上发射响应，
- 能量受限设备在信道listen(succ m (c_op))上接收信标响应，确定c_op是操作信道，停止在MAC广播中发送任何信标消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，m等于1。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，函数listen及succ是这样的，存在整数d使得listen(succ d (c)) = c。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，参数m被固定为m=d以便能量受限设备在操作信道上接收信标响应。
5.根据权利要求1-4中任一个所述的方法，其中，函数listen是这样的listen(c) = c，以便能量受限设备不需要切换到不同的无线信道以用于接收信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，函数listen是常数函数，以便能量受限设备一直侦听相同的信道。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，函数succ被包括在包括以下各项的组中：以一递增并且在C中卷绕、以一递减并且在C中翻转、(递归)排序集、包括关于C的递增和递减特征的任何其他函数、在C的一部分上递增并且在C的其他部分上递减以及非调函数。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，函数succ和/或listen被能量受限设备和代理两者知道。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，函数succ和/或listen不被代理知道，并且其中，由能量受限设备所发射的信标包括允许代理确定succ和listen的相关函数的信息。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，参数m由规格来固定或者在ZGPD的生产处。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，能够考虑包括以下各项的联网现象来选择参数m：介质上的流量负荷，设备上的流量负荷，跳计数的距离，设备上的处理速度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，N个适当的临时主控设备在确定步骤期间被指定，其中，N是大于1的整数并且适当的临时主控设备中的每一个将侦听相应的不同信道。
13.一种能量受限设备，其包括用于执行根据前述权利要求中一项的方法的装置。
14.根据权利要求13所述的能量受限设备，其中，能量受限设备是ZigBee绿色能源设备。
15.一种适用于在通信网络中操作在出自无线信道集C的操作无线信道c_op上的代理设备，网络包括以便能量受限设备加入网络的至少一个另外的潜在代理节点，
- 代理节点包括用于从能量受限设备接收在信道c_op上发送的信标消息的接收机，
- 代理节点包括用于在代理集之中选择临时主控设备的装置；以及
- 用于在代理节点被选择为临时主节点情况下将其无线接收机切换到信道succ m (c_ op)的装置，m为正整数，其中，succ m 表示函数succ被应用m次使得succ(succ m-1 (c))=succ m (c)，
- 在接收机在succ m (c_op)上接收到另外的信标消息后，临时主控设备在信道listen(succ m (c_op))上发射响应。
CN201180056960.4A 2010-11-26 2011-11-15 用于在通信网络中确定操作信道的方法、能量受限设备及代理设备 Active CN103222333B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10192817.4 2010-11-26
EP10192817 2010-11-26
PCT/IB2011/055078 WO2012069956A1 (en) 2010-11-26 2011-11-15 Method for determining an operational channel in a communication network, energy -restricted device and proxy device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103222333A CN103222333A (zh) 2013-07-24
CN103222333B true CN103222333B (zh) 2017-04-05

Family

ID=45375459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180056960.4A Active CN103222333B (zh) 2010-11-26 2011-11-15 用于在通信网络中确定操作信道的方法、能量受限设备及代理设备

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9357485B2 (zh)
EP (1) EP2644001B1 (zh)
JP (2) JP5985497B2 (zh)
CN (1) CN103222333B (zh)
BR (1) BR112013012680A8 (zh)
ES (1) ES2668216T3 (zh)
RU (1) RU2582056C2 (zh)
WO (1) WO2012069956A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2862377B1 (en) 2012-06-19 2016-04-06 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Method and arrangement for d2d discovery
RU2654150C2 (ru) 2012-08-22 2018-05-16 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Обнаружение сети с функцией touchlink
US9686666B2 (en) 2012-09-17 2017-06-20 Telefonktiebolaget L M Ericsson (Publ) Method and arrangement for handling D2D communication
EP2898734A1 (en) 2012-09-18 2015-07-29 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) A user equipment, a network node, and methods for device discovery in device-to-device (d2d) communications in a wireless telecommunications network
US9055611B2 (en) * 2012-12-21 2015-06-09 Broadcom Corporation Resilient peer network with 802.11 technology
ES2728931T3 (es) * 2014-06-13 2019-10-29 Signify Holding Bv Selección de modo de transmisión de un ZigBee Green Device
EP3167686A1 (en) * 2014-07-08 2017-05-17 Philips Lighting Holding B.V. A method for commissioning a network node
US9942628B2 (en) * 2014-12-31 2018-04-10 Honeywell International Inc. Wearable technology based apparatus and method for accelerated enrollment of parallel wireless sensors into their own network
FR3040573B1 (fr) * 2015-08-31 2018-10-19 Kerlink Architecture de station de base modulable pour reseau de capteurs sans-fil.
EP3369288B1 (en) * 2015-10-27 2020-07-08 Signify Holding B.V. Mesh network connectivity
DE102018207659A1 (de) * 2018-05-16 2019-11-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Master-Slave-System
CN114422485B (zh) * 2022-01-27 2023-11-24 上海顺舟智能科技股份有限公司 一种Zigbee无线智能设备的固件更新方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101009687A (zh) * 2006-01-25 2007-08-01 北京六合万通微电子技术有限公司 无线互联中设备自动发现的方法
CN101141413A (zh) * 2006-09-06 2008-03-12 同济大学 一种公交信息采集和信息传输的方法及其实现系统
WO2010092532A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method for communicating in a network comprising a batteryless zigbee device, network and device therefor

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08163133A (ja) * 1994-11-29 1996-06-21 Canon Inc デジタル無線通信システム
US5978366A (en) * 1996-12-20 1999-11-02 Ericsson Inc. Methods and systems for reduced power operation of cellular mobile terminals
GB0114965D0 (en) * 2001-06-19 2001-08-08 Nokia Corp Radio resource management
JP2002368654A (ja) * 2001-06-11 2002-12-20 Sony Corp データ通信装置およびデータ通信システム
US7342896B2 (en) * 2003-03-03 2008-03-11 Sharp Laboratories Of America, Inc. Centralized network organization and topology discover in Ad-Hoc network with central controller
JP4285138B2 (ja) * 2003-07-24 2009-06-24 ソニー株式会社 無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラム
JP3848315B2 (ja) * 2003-10-24 2006-11-22 キヤノン株式会社 印刷処理方法、印刷処理装置および記録媒体
US8549646B2 (en) * 2005-10-20 2013-10-01 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods, media and systems for responding to a denial of service attack
US20080195426A1 (en) * 2006-03-17 2008-08-14 Moore Barrett H Subscription-Based Mobile Shelter Method
US20080151856A1 (en) * 2006-12-21 2008-06-26 Motorola, Inc. Method and apparatus for cognitive radio policy change
TWI468047B (zh) * 2008-04-25 2015-01-01 Koninkl Philips Electronics Nv 多頻道無線網路之媒介存取控制協定
JP5277438B2 (ja) * 2008-11-10 2013-08-28 双葉電子工業株式会社 無線メッシュネットワークシステムおよびその制御方法ならびに無線装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101009687A (zh) * 2006-01-25 2007-08-01 北京六合万通微电子技术有限公司 无线互联中设备自动发现的方法
CN101141413A (zh) * 2006-09-06 2008-03-12 同济大学 一种公交信息采集和信息传输的方法及其实现系统
WO2010092532A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method for communicating in a network comprising a batteryless zigbee device, network and device therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014504070A (ja) 2014-02-13
WO2012069956A1 (en) 2012-05-31
RU2013128969A (ru) 2015-01-10
RU2582056C2 (ru) 2016-04-20
EP2644001B1 (en) 2018-03-21
BR112013012680A8 (pt) 2017-07-11
JP2016197916A (ja) 2016-11-24
EP2644001A1 (en) 2013-10-02
ES2668216T3 (es) 2018-05-17
JP5985497B2 (ja) 2016-09-06
US20130242840A1 (en) 2013-09-19
JP6165304B2 (ja) 2017-07-19
BR112013012680A2 (pt) 2016-09-06
US9357485B2 (en) 2016-05-31
CN103222333A (zh) 2013-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103222333B (zh) 用于在通信网络中确定操作信道的方法、能量受限设备及代理设备
Marchenko et al. An experimental study of selective cooperative relaying in industrial wireless sensor networks
CN101682535B (zh) 无线网络中的自适应调度
Sciullo et al. Design and performance evaluation of a LoRa-based mobile emergency management system (LOCATE)
KR101602899B1 (ko) 인지 무선 네트워크들을 위한 네트워크 엔트리 및 디바이스 탐색
CN103891381B (zh) 用于识别和选择信道的方法和装置
CN102972077B (zh) 用于对对等网络中的资源冲突进行检测和解决的方法和装置
CN101690041B (zh) 生成并维护用于无线网络的正交连接标识(cid)的装置和方法
KR102002139B1 (ko) 무선 환경 정보 수집 시스템 및 방법
US20060159024A1 (en) Method and apparatus for responding to node anormalities within an ad-hoc network
JP5610333B2 (ja) コグニティブ無線通信における情報共有方法
CN102811474B (zh) 节点设备、通信系统以及信道选择方法
Gomes et al. Adaptive and beacon-based multi-channel protocol for industrial wireless sensor networks
CN104885559A (zh) 无线通信设备,通信系统,无线通信设备控制方法和程序
Varshney et al. Directional transmissions and receptions for high-throughput bulk forwarding in wireless sensor networks
Nardelli et al. Throughput maximization in multi-hop wireless networks under a secrecy constraint
Trelsmo et al. Evaluating IPv6 connectivity for IEEE 802.15. 4 and Bluetooth low energy
Sauer et al. Real-time alarm dissemination in mobile industrial networks
Radi et al. Integration and analysis of neighbor discovery and link quality estimation in wireless sensor networks
JP2007214805A (ja) 無線ｌａｎシステム
KR101738959B1 (ko) 무선 네트워크에서의 사물 통신 방법
Nguyen et al. Alibi framework for identifying reactive jamming nodes in wireless LAN
Guo et al. Interference impacts on ZigBee-based wireless mesh networks for building automation and control
Li et al. A study on quick device discovery for fully distributed D2D networks
CN105429678A (zh) 超声波局部放电检测信号蓝牙传输装置及其数据传输方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: Holland Ian Deho Finn

Applicant after: KONINKLIJKE PHILIPS N.V.

Address before: Holland Ian Deho Finn

Applicant before: Koninklijke Philips Electronics N.V.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20170315

Address after: Eindhoven

Applicant after: KONINKLIJKE PHILIPS N.V.

Address before: Holland Ian Deho Finn

Applicant before: KONINKLIJKE PHILIPS N.V.

TA01 Transfer of patent application right
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Eindhoven

Patentee after: Signify Holdings Ltd.

Address before: Eindhoven

Patentee before: KONINKLIJKE PHILIPS N.V.

CP01 Change in the name or title of a patent holder