CN103340001B - 用于在个域网中进行通信的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供用于在个域网中进行通信的方法和设备。一种方法包括向个域网协调器发送传感器设备的联合信息，其中所述联合信息由预留比特指示并且包括传感器设备的类型、整体成功信道接入率以及最新节点缓冲器占用率；从个域网协调器接收关于传感器设备的调节的活跃持续期和占空比的信息，其中基于联合信息来确定活跃持续期和占空比的调节；以及基于调节的活跃持续期和占空比来执行进一步的通信。另一种方法包括从传感器设备接收联合信息，该联合信息由预留比特指示并且包括传感器设备的类型、整体成功信道接入率以及最新节点缓冲器占用率；基于该联合信息调节传感器设备的通信的活跃持续期和占空比；以及向传感器设备发送关于调节的活跃持续期和占空比的信息。利用本发明，支持低速率和低功率无线传感器网络中的多媒体服务。

Description

用于在个域网中进行通信的方法和设备
技术领域
本发明的实施方式一般地涉及无线通信。更具体地，本发明的实施方式涉及用于在例如IEEE802.15.4无线个域网(WPAN)的个域网(PAN)中进行通信的方法和设备。
背景技术
现在存在将多媒体服务与无线传感器网络(WSN)集成的增长需求和前景趋势。因此，例如图像、音频、视频等的各种多媒体数据量将变得越来越大并且超出传统标量测量数据的量。支持通过WSN的多媒体应用同时需要低的延迟和高的通信效率，这对资源(例如，功率、存储器和类似等)受限的WSN带来特别的挑战。
已知IEEE802.15.4WPAN标准专门被设计成在资源受限的设备间实现低成本和低功率的无线连接性。例如，IEEE802.15.4介质访问控制(MAC)已经提供了普遍认可的用于在WPAN中实现低占空比的解决方案。为了满足各种应用场景，IEEE802.15.4提供两种操作模式，即信标启用模式和非信标启用模式以供选择。通过采用RF休眠机制，信标启用模式可以节省能量但限制数据吞吐量。相比而言，由于持续的RF空闲监听，非信标启用模式可以提供更高的数据吞吐量但消耗显著的能量。
对于标量传感器设备，能量效率是所主要关注的，因此在低速率处产生标量测量业务。因此，对于该情况，信标启用模式将比非信标启用模式更为优选。然而，对于多媒体传感器设备，结果将是相反的，因为多媒体数据业务需要更高的吞吐量，而该吞吐量是受到信标启用模式限制的。不幸地是，WPAN操作模式通常是在网络初始化阶段被确定和配置并且每次仅支持两种模式中的一种。由于这些原因，对于同时携带多媒体和标量数据业务的WPAN来说，IEEE802.15.4难以获得高的能量效率和数据吞吐量。另外，当许多多媒体传感器设备在初始化阶段后进入或离开网络后，对于网络来说难以自适应于此类的变化。
对于上述问题的现有解决方案是业务和能量感知IEEE802.15.4(TEA-15.4)方案。在建议的TEA-15.4，PAN协调器可以根据相关设备在信标启用模式中的数据业务信息来自适应地调节活跃期。TEA-15.4使用两种机制来向PAN协调器通知业务信息。第一种机制基于任意业务信号(ATS)(下文称为“ATS策略”)并且第二种机制使用业务超时(TTO)(下文称为“TTO策略”)。ATS策略设计成检测指示数据业务的存在的任意业务帧或其碰撞信号，而TTO策略使用超时机制来检测关联设备的数据业务信息。两种机制在标记持续期间周期性地执行，该标记持续期间即由PAN协调器决定的用于检测业务信息的特殊时期。
ATS策略的主要缺陷在于：1)引入另外的40个符号的标记帧并且在一个信标间隔内周期性地传输。这些帧将导致额外的业务和能耗；2)PAN协调器可以做出相对粗糙但不太适合的活跃持续期调节，因为PAN协调器不能从ATS帧获得整个设备的充分业务信息。
TTO策略的主要缺陷在于：1)TTO引入每个信标间隔内的周期性的620个符号的标记持续期，从而传感器设备或节点不得不在活跃模式中停留更长的时间以便检测业务存在性，导致更高的能耗；2)对于低数据业务场景，TTO在RF空闲监听中浪费太多的时间和能量并且在该策略中不包括自适应性。
发明内容
鉴于在现有的业务和能量感知IEEE802.15.4(TEA-15.4)策略中的上述问题，现有技术中需要提出一种对IEEE802.15.4的增强策略，其不仅能够支持充分的数据吞吐量以实施多媒体通信和服务，而且还为WSN提供高的能量效率。
本发明的一个实施方式提供一种用于在个域网中进行通信的方法。该方法包括向个域网协调器发送传感器设备的联合信息，其中所述联合信息由预留比特指示并且包括传感器设备的类型、整体成功信道接入率以及最新节点缓冲器占用率。该方法还包括从个域网协调器接收关于传感器设备的调节的活跃持续期和占空比的信息，其中基于联合信息来确定活跃持续期和占空比的调节。另外，该方法包括基于调节的活跃持续期和占空比来执行进一步的通信。
在另一个实施方式中，联合信息由介质访问控制数据帧的帧控制字段中的预留比特来指示。
在另外的实施方式中，传感器设备的类型被划分成能量节约优先类型或吞吐量优先类型。
在一个实施方式中，该方法包括使用包括在介质访问控制信标帧控制字段中的预留比特中并且由个域网协调器所发送的比特来设置指示整体成功信道接入率和最新节点缓冲器占用率的比特的值。
在一个实施方式中，包括在介质访问控制信标帧控制字段中的预留比特中的比特的组合代表整体成功信道接入率和最新节点缓冲器占用率的各种预定的组合值，针对这些组合值来设置指示整体成功信道接入率和最新节点缓冲器占用率的比特的值。
本发明的另一个实施方式提供一种用于在个域网中进行通信的方法。该方法包括从传感器设备接收联合信息，该联合信息由预留比特指示并且包括传感器设备的类型、整体成功信道接入率以及最新节点缓冲器占用率。该方法还包括基于该联合信息调节传感器设备的通信的活跃持续期和占空比。另外，该方法包括向传感器设备发送关于调节的活跃持续期和占空比的信息。
在另一个实施方式中，该联合信息由介质访问控制数据帧的帧控制字段中的预留比特来指示。
在一个实施方式中，该方法包括在接收联合信息前，向传感器设备发送包括在介质访问控制信标帧控制字段中预留的比特中的比特，其中比特的组合代表整体成功信道接入率和最新节点缓冲器占用率的各种预定的组合值，针对这些组合值来设置指示整体成功信道接入率和最新节点缓冲器占用率的比特的值。
在另外的实施方式中，传感器设备的类型被划分成能量节省优先类型或吞吐量优先类型。
在额外的实施方式中，基于能量节省优先类型或吞吐量优先类型的传感器设备的数目或个域网中的业务量来将个域网的类型动态地划分成能量节省优先类型或吞吐量优先类型。
在一个实施方式中，调节进一步包括下面的步骤：
基于函数F(TypeWeight(1)，SAR(1)，TypeWeight(2)，SAR(2)，…，TypeWeight(n)，SAR(n))计算个域网范围内整体成功信道接入率其中TypeWeight(i)表示指示第i个传感器设备的类型的比特的值或代表基于第i个传感器设备和个域网的类型而配置的值，SAR(i)表示指示第i个传感器设备的整体成功信道接入率的比特的值，n表示个域网中的传感器设备的数目；
基于函数G(TypeWeight(1)，BOR(1)，TypeWeight(2)，BOR(2)，…，TypeWeight(n)，BOR(n))计算个域网范围内的最新节点缓冲器占用率其中BOR(i)表示指示第i个传感器设备的最新节点缓冲器占用率的比特的值；
基于函数计算调节参数
基于调节参数来调节活跃持续期和占空比。
在另外的实施方式中，函数
F ( TypeWeight ( 1 ) , SAR ( 1 ) , TypeWeight ( 2 ) , SAR ( 2 ) , . . . , TypeWeight ( n ) , SAR ( n ) ) =
( 1 n Σ i = 1 n TypeWeight ( i ) K × SAR ( i ) L ) 1 / L ,
其中K和L是实数。
在一个实施方式中，函数 G ( TypeWeight ( 1 ) , BOR ( 1 ) , TypeWeight ( 2 ) , BOR ( 2 ) , . . . , TypeWeight ( n ) , BOR ( n ) ) = ( 1 n Σ i = 1 n TypeWeight ( i ) p × BOR ( i ) Q ) 1 / Q , , 其中P和Q是实数。
在另外的实施方式中，函数
在一个实施方式中，该方法包括基于调节参数的变化率来调节活跃持续期和占空比，其中基于下式来计算变化率：
其中表示最新的并且表示先前的
本发明的另一个实施方式提供一种用于在个域网中进行通信的方法。该方法包括向个域网协调器发送确保时隙请求，其中确保时隙请求包括关于由预留比特指示的传感器设备的类型的信息，该类型是能量节省优先类型或吞吐量优先类型。
在一个实施方式中，由确保时隙请求命令帧的确保时隙特性字段中的预留比特来指示信息。
本发明的一个实施方式提供一种用于在个域网中进行通信的方法。该方法包括从传感器设备接收确保时隙请求，其中所述确保时隙请求包括关于传感器设备的类型的信息，该类型是能量节省优先类型或吞吐量优先类型。该方法还包括确定传感器设备的类型。此外，该方法包括向吞吐量优先类型的传感器设备优先地分配时隙。
在一个实施方式中，该方法包括在分配前，检查是否有足够的时隙有待分配，如果是，则向传感器设备分配时隙，否则顺序地丢弃来自能量节省优先类型的传感器设备的确保时隙请求，直到来自于吞吐量优先类型的传感器设备的确保时隙请求被满足。
本发明的一个实施方式提供一种用于在个域网中进行通信的设备。该设备包括用于向个域网协调器发送传感器设备的联合信息的装置，其中所述联合信息由预留比特指示并且包括传感器设备的类型、整体成功信道接入率以及最新节点缓冲器占用率。该设备还包括用于从个域网协调器接收关于传感器设备的通信的调节的活跃持续期和占空比的信息的装置，其中基于联合信息来确定活跃持续期和占空比的调节。另外，该设备包括用于基于调节的活跃持续期和占空比来执行进一步的通信的装置。
本发明的另一个实施方式提供一种用于在个域网中进行通信的设备。该设备包括用于从传感器设备接收联合信息的装置，该联合信息由预留比特指示并且包括传感器设备的类型、整体成功信道接入率以及最新节点缓冲器占用率。该设备还包括用于基于该联合信息调节传感器设备的通信的活跃持续期和占空比的装置。另外，该设备包括用于向传感器设备发送关于调节的活跃持续期和占空比的信息的装置。
本发明的另一个实施方式提供一种用于在个域网中进行通信的设备。该设备包括用于向个域网协调器发送确保时隙请求的装置，其中确保时隙请求包括关于由预留比特指示的传感器设备的类型的信息，该类型是能量节省优先类型或吞吐量优先类型。
本发明的另一个实施方式提供一种用于在个域网中进行通信的设备。该设备包括用于从传感器设备接收确保时隙请求的装置，其中所述确保时隙请求包括关于传感器设备的类型的信息，该类型是能量节省优先类型或吞吐量优先类型。该设备还包括用于确定传感器设备的类型的装置。此外，该设备包括用于向吞吐量优先类型的传感器设备优先地分配时隙的装置。
利用本发明的某些实施方式，PAN协调器可以通过包括传感器的类型(即吞吐量优先或能量节省优先)、整体成功信道接入率以及最新节点缓冲占用率的联合信息来做出更为合理的活跃持续期调节和GTS分配。进一步，利用灵活的比率等级划分机制，提供在各种无线传感器网络中同时传输多媒体和标题数据业务的良好自适应性和灵活性。
另外，本发明允许根据PAN类型的动态变化来自适应地调节活跃持续期和占空比。该独一无二的优势是无法通过传统的一次调节策略来获得的。另外，在本发明中的一个信标间隔内不需要和发送额外的标记帧。另外，本发明不需要附加的标记持续期并且因此不会带来额外的通信开销。
总之，本发明的上述优势可以带来高吞吐量和高能量效率之间的好的平衡，这在低速率和低功率无线传感器网络中支持多媒体服务是关键的。
当结合附图阅读时，本发明的实施方式的其他特征和优势将从下面的具体实施方式的描述得到理解，这些附图通过例子示出本发明的实施方式的原理。
附图说明
从示例的意义上来介绍本发明的实施方式，并且它们的优势将在下面参考附图更为详细地描述，其中：
图1是示例性示出根据本发明的一个实施方式的在个域网中进行通信的方法的简化流程图；
图2示出根据本发明的一个实施方式的通用MAC帧格式的结构图和其待用的帧控制字段；
图3是示例性示出根据本发明的一个实施方式的用于在个域网中进行通信的另一方法的简化流程图；
图4是示例性示出根据本发明的一个实施方式的用于在个域网中进行通信的一种方法的详细流程图；
图5是示例性示出根据本发明的一个实施方式的用于在个域网中进行通信的另一方法的简化流程图；
图6示出根据本发明的另一实施方式的通用GTS请求命令帧格式的结构图和其待用的GTS特性字段；
图7是示例性示出根据本发明的一个实施方式的用于在个域网中进行通信的另外方法的简化流程图；以及
图8是根据本发明的一个实施方式的示出用于在个域网中进行通信的方法的详细处理流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的实施方式。
在本发明的一个实施方式中，向PAN协调器递送由MAC数据帧控制字段中的预留比特指示并且包括传感器设备的类型、整体成功信道接入率以及最新节点(即，传感器设备)缓冲器占用率的联合信息。一旦接收到联合信息，PAN协调器可以基于此来调节传感器设备的当前活跃持续期和占空比。接着，PAN协调器可以向传感器设备发送关于调节的活跃持续期和占空比的信息，使得传感器设备可以基于调节的活跃期和占空比来继续通信。在本发明的另一个实施方式中，由GTS请求命令帧的GTS特性字段中的预留比特来指示关于传感器设备的类型的信息，使得可以优先服务吞吐量优先类型的传感器设备。
图1是示例性示出根据本发明的一个实施方式的用于在个域网中进行通信的方法100的简化流程图。如图1中所示，该方法开始于步骤S101并且在步骤S102，方法100向个域网协调器发送传感器设备的联合信息，其中所述联合信息由预留比特指示并且包括传感器设备的类型、整体成功信道接入率以及最新节点缓冲器占用率。在本发明中，传感器设备被划分成两种类型，即，吞吐量优先类型和能量节省优先类型。通常，多媒体传感器和标量传感器被分别考虑为吞吐量优先类型和能量节省优先类型。整体成功信道接入率由传感器设备在一个竞争接入周期(CAP)期间记录并且指示信道接入竞争情况。最新节点缓冲器占用率不仅指示未决业务量还指示传感器设备中的缓冲器溢出的风险。为了方便传达，根据一些比率等级划分策略(将稍后详细描述)通过离散等级(例如，比特)来表达这两个比率。
在一个实施方式中，包括传感器设备的类型、整体成功信道接入率以及最新节点缓冲器占用率的所述联合信息由IEEE802.15.4MAC数据帧格式的帧控制字段中的预留比特(b7，b8，b9)来指示，如图2中所示，而没有引入任意的业务指示帧或特定的标记持续期。
在发送传感器设备的联合信息后，方法100前进到步骤S103，在此其从个域网协调器接收关于传感器设备的通信的调节的活跃持续期和占空比的信息，其中基于联合信息来确定活跃持续期和占空比的调节。如本领域技术人员所知，活跃持续期是其中传感器设备被允许通信的时间段而占空比是从活跃持续期除以活跃持续期加上休眠持续期的和所得到的比值，其中在休眠期传感器设备并不通信。另外，在需要时将PAN协调器的类型纳入考虑后，可以由PAN协调器来确定调节。类似于传感器设备的类型，在本发明中，PAN也可以被划分为两种类型，即吞吐量优先类型和能量节省优先类型。然而，不同于传感器设备的固定类型，基于能量节省优先类型或吞吐量优先类型的传感器设备的数目，或基于个域网中的业务量，PAN的类型可以被动态地划分成能量节省优先类型或吞吐量优先类型。例如，如果吞吐量优先类型的传感器设备的数目大于能量节省优先类型的传感器设备的数目，则PAN是吞吐量优先类型的PAN。PAN的类型可以由来自于IEEE802.15.4MAC信标帧格式的帧控制字段中的预定比特之一，即b7比特来指示。下面的表1示出描述细节。
表1：用于PAN类型指示的MAC
信标帧控制字段中的预留比特的值
接着，方法100前进到步骤S104。在步骤S104，方法100基于调节的活跃持续期和占空比来执行进一步的通信。最终方法100结束于步骤S105。可以看出方法100可以由传感器设备来实现。
利用本发明的方法100，PAN协调器通过联合信息可以做出更为合理的活跃期调节。另外，可以根据网络的变化，例如传感器设备的联合信息的改变或PAN的类型的改变来自适应地调节活跃持续期和占空比。
图3是示例性示出根据本发明的一个实施方式的用于在个域网中进行通信的另一方法300的简化流程图。如图3中所示，方法300开始于步骤S301并且在步骤S302，方法从传感器设备接收联合信息，该联合信息由预留比特指示并且包括传感器设备的类型、整体成功信道接入率以及最新节点缓冲器占用率。接着，方法300前进到步骤S303，在此处，方法300基于该联合信息调节传感器设备的通信的活跃持续期和占空比。在步骤S303后，方法300在步骤S304向传感器设备发送关于调节的活跃持续期和占空比的信息。最终，方法300结束在步骤S305。可以看出，方法300可以由PAN协调器来实现。
图4是示例性示出根据本发明的一个实施方式的用于在个域网中进行通信的一种方法400的详细流程图。如图4中所示，在步骤S401，传感器设备设置包括传感器设备的类型的参数，CRSAR和CRBOR，其中CRSAR和CRBOR分别表示整体成功信道接入率和最新节点缓冲器占用率的临界值。CRSAR和CRBOR的详细配置在表2中示出但不限于表2中所示出的。
表2：用于对比率等级划分策略编索引的MAC信标帧控制字段中的预留比特的值
在表2的右栏中，示出的是整体成功信道接入率和最新节点缓冲器占用率的四种类型的组合值。因为整体成功信道接入率和最新节点缓冲器占用率需要被表达成离散等级，比率等级划分策略应该被引入到等级确定中。当在方法400的步骤S402处，PAN协调器通过IEEE802.15.4MAC信标帧格式的帧控制字段中的预留比特(b8，b9)向传感器设备通知在一个信标间隔期间使用的比率等级划分策略，传感器设备将采用CRSAR和CRBOR的一种类型的组合值来作为参考。例如，如果PAN协调器发送比特b8，b9(1，0)，则CRSAR＝50％和CRBOR＝25％的组合值将被用作参考，针对该参考来设置指示整体成功信道接入率和最新节点缓冲器占用率的比特的值。
在设置了上述的参数后，方法400前进到步骤S403，其中将形成联合信息。如前所述，传感器设备的联合信息包括传感器设备的类型、整体成功信道接入率和最新节点缓冲器占用率。该信息通过MAC数据帧的帧控制字段中的预留比特来向PAN协调器递送。如图2中所示，帧控制字段在长度上是两个字节，并且该字段中的b7、b8、b9被预留。在本发明中，MAC数据帧格式中的帧控制的b7、b8、b9比特被用于指示联合信息。更具体地，对于b7比特：1(0)意味着传感器是吞吐量优先类型(能量节省优先类型)。对于b8比特：1(0)意味着整体成功信道接入率处于高(低)等级。对于b9比特：1(0)意味着最新节点缓冲器占用率处于高(低)等级。表3详细示出这些预留比特值的描述。
表3：MAC数据帧控制字段中的预留比特的值
下面将以表2的第四行为例来讨论如何确定整体成功信道接入率和最新节点缓冲器占用率是处于高等级还是低等级(即b8比特和b9比特的值)。
如果整体成功信道接入率大于(小于)50％，则考虑其处于高(低)等级，即设置为1(0)。类似地，如果最新节点缓冲器占用率大于(小于)25％，则认为其处于高(低)等级，即设置为1(0)。显然，CRSAR和CRBOR的不同预定义配置导致不同等级的各种结果，如表2的比特b8、b9的值所示出的，这使得本发明的调节策略对于不同的应用场景而更为灵活。
在形成上述的联合信息后，在步骤S404，传感器设备向PAN协调器发送数据帧。在步骤S405，PAN协调器基于联合信息获得个域网范围内的整体成功信道接入率和个域网范围内的最新节点缓冲器占用率的统计。下面将详细讨论如何获得统计。
首先，PAN协调器基于函数F(TypeWeight(1)，SAR(1)，TypeWeight(2)，SAR(2)，…，TypeWeight(n)，SAR(n))来计算该函数可以采取本领域技术人员在本发明的教导下所知的任意合适形式来表达，其中TypeWeight(i)表示指示第i个传感器设备的类型的比特的值或代表基于第i个传感器设备和个域网的类型而配置的值，SAR(i)表示指示第i个传感器设备的整体成功信道接入率的比特的值，n指示个域网中的传感器设备的数目。
优选地，函数F(…)可以如下表达：
F ( TypeWeight ( 1 ) , SAR ( 1 ) , TypeWeight ( 2 ) , SAR ( 2 ) , . . . , TypeWeight ( n ) , SAR ( n ) ) =
( 1 n Σ i = 1 n TypeWeight ( i ) K × SAR ( i ) L ) 1 / L ,
其中K和L是实数。
令K和L等于1，则得到
SAR ‾ = Σ i = 1 n TypeWeight ( i ) × SAR ( i ) n
注意较大的(较小的)意味着轻量级(重量级)信道竞争和更小的(更大的)分组延迟。进一步，针对不同PAN类型的TypeWeight的配置示出为下表4和5，但不限于表4和5。
传感器设备的类型 Type Weight值
吞吐量优先 1.0
能量节省优先 0.3
表4：针对吞吐量优先PAN的TypeWeight值配置
传感器设备的类型 Type Weight值
吞吐量优先 0.2
能量节省优先 1.0
表5：针对能量优先PAN的TypeWeight值配置
其次，PAN协调器基于函数G(TypeWeight(1)，BOR(1)，TypeWeight(2)，BOR(2)，…，TypeWeight(n)，BOR(n))来计算该函数可以采取本领域技术人员在本发明的教导下所知的任意合适形式来表达，其中BOR(i)表示指示第i个传感器设备的最新节点缓冲器占用率的比特的值。
优选地，函数G(…)可以如下表达： G ( TypeWeight ( 1 ) , BOR ( 1 ) , TypeWeight ( 2 ) , BOR ( 2 ) , . . . , TypeWeight ( n ) , BOR ( n ) ) = ( 1 n Σ i = 1 n TypeWeight ( i ) p × BOR ( i ) Q ) 1 / Q , , 其中P和Q是实数。
令P和Q等于1，则得到
BOR ‾ = Σ i = 1 n TypeWeight ( i ) × BOR ( i ) n .
注意较大的(较小的)意味着较重的(较轻的)未决业务。
在获得和的统计后，在步骤S406，PAN协调器基于函数来计算调节参数该函数可以采取本领域技术人员在本发明的教导下所知的任意合适形式来表达。优选地， AI ‾ = H ( SAR ‾ , BOR ‾ ) = SAR ‾ BOR ‾ .
基于上述的调节参数，PAN协调器可以调节活跃持续期和占空比。对于较大的情形，占空比对于能量节省可以变得更小。否则，对于增加数据吞吐量，占空比可以变得更大。另外，PAN协调器可以基于调节参数的变化率来调节活跃持续期和占空比，其中变化率基于下述等式来计算：
其中表示最新的并且表示先前的
具有的变化率的占空比调节被示出在表6中，但不限于表6所示出的。接着可以根据标准IEEE802.15.4、基于占空比的改变来调节活跃持续期。
表6：根据的变化率的占空比的调节
在获得调节结果后，在步骤S407，PAN协调器在下一信标帧中向传感器设备发送关于调节的活跃持续期和占空比的信息，并且在需要时连同由IEEE802.15.4MAC信标帧格式的帧控制字段中的预留比特(b8，b9)所指示的比率等级划分策略。
如图4中所示，步骤S401和S402仅是初始化步骤并且可以预先配置，而由于PAN的动态特性，步骤S403、S404、S405、S406和S407构成一个周期性的过程。利用本发明的方法400，PAN协调器可以具有动态地和自适应地更新传感器设备的活跃持续期和占空比的能力。
图5是示例性示出根据本发明的一个实施方式的用于在个域网中进行通信的另外一方法500的简化流程图。如图5所示，方法500开始于步骤S501，并且在步骤S502处，方法向个域网协调器发送确保时隙(GTS)请求，其中确保时隙请求包括关于由预留比特指示的传感器设备的类型的信息，该类型是能量节省优先类型或吞吐量优先类型。具体地，传感器设备的类型由在确保时隙请求命令帧的确保时隙特性字段中使用的预留比特来指示，如图6和下面的表7所示。接着，方法500结束于步骤S503。
预留比特值b6 描述
0 能量节省优先传感器设
备
1 吞吐量优先传感器设备
表7：针对传感器类型指示的GTS特性字段中的预留比特的值
图7是示例性示出根据本发明的一个实施方式的用于在个域网中进行通信的另外方法700的简化流程图。如图7中所示，方法700开始于步骤S701并且前进到步骤S702，此处其从传感器设备接收确保时隙请求，其中所述确保时隙请求包括关于由预留比特指示的传感器设备的类型的信息，该类型是能量节省优先类型或吞吐量优先类型。接着，方法700在步骤S703确定传感器设备的类型。在步骤S704，该方法700向吞吐量优先类型的传感器设备优先地分配时隙。替代地或优选地，方法700在分配前，检查是否有足够的时隙有待分配，如果是，则向传感器设备分配时隙，否则顺序地丢弃来自能量节省优先类型的传感器设备的确保时隙请求，直到来自于吞吐量优先类型的传感器设备的确保时隙请求被满足。最后，方法700结束于步骤S705处。显然，在接收到GTS请求命令后，PAN协调器可以使用传感器设备的类型来实现更为有效的GTS管理，以便支持WSN中的多媒体服务。
图8是示出根据本发明的一个实施方式的用于在个域网中进行通信的方法800的详细处理流程图。如图8中所示，方法开始于步骤S801，其中其接收新的GTS请求。接着，方法前进到步骤S802，其中基于GTS请求命令帧的GTS特性字段中的预留比特来确定传感器设备的类型。如果确定GTS请求来自于能量节省优先传感器设备，则方法800前进到步骤S803，其中执行传统的GTS请求分配。如果资源是可以获得的，则其将被分配给传感器设备并且该请求得到满足。接着方法800在步骤S805处成功结束。否则，方法800在步骤S804处以失败结束。
如果确定GTS请求来自于吞吐量优先传感器设备，则在步骤S806，方法800确定资源是否可以获得。如果资源是可以获得的，则方法800在步骤S805处成功结束。否则，方法800前进到步骤S807，其中其确定在请求队列中是否存在能量节省优先传感器设备的任意GTS请求。如果是这种情形，则在步骤S808处，方法800丢弃来自于一个能量节省优先传感器设备的最后到达的GTS请求，并且接着更新请求队列。下面，方法800返回到步骤S806以便再次循环。
如果在步骤S807处，方法800确定在请求队列中没有能量节省优先传感器设备的任意GTS请求，则方法800在步骤S804处以失败结束。
利用本发明的方法800，吞吐量优先传感器设备，或更具体地，多媒体传感器设备更有可能获得GTS时隙以改进多媒体数据的传输。换句话说，多媒体数据业务传输将给予更高的优先级并且更多的GTS时隙将被分配给多媒体传感器设备以增强多媒体数据吞吐量而不增加活跃持续期。
已经参考方法和设备(即，系统)的框图和流程图描述了本发明的示例性实施方式。应该理解的是框图和流程图的每个块，以及框图和流程图中的块的组合分别可以由包括计算机程序指令的各种装置来实现。这些计算机程序指令可以加载在通用计算机、专用计算机、其他可编程处理设备以产生机器，使得在计算机或其他可编程数据处理设备上执行的指令产生用于实现在流程图块或多个块中指定的功能的装置。
上述的计算机程序指令可以例如是子例程和/或功能。在本发明的一个实施方式中的计算机程序产品包括至少一个计算机可读存储介质，在该介质上可以存储前述的计算机程序指令。计算机可读存储介质可以例如是光致密盘或电子存储器设备像RAM(随机接入存储器)或ROM(只读存储器)。
具有上述描述以及相关附图中所介绍的教导的益处的本发明的这些实施方式所涉及的领域的技术人员将知道本发明的许多修改和其他实施方式。因此，将理解本发明的实施方式不限于公开的特定实施方式并且其他的实施方式也旨在包括在所附权利要求的范围内。尽管这里使用了特定的术语，它们是在通常和描述性意义上使用并且不用于限制的目的。

Claims (24)

1.一种用于在个域网中进行通信的方法，包括：
向个域网协调器发送传感器设备的联合信息，其中所述联合信息由预留比特指示并且包括所述传感器设备的类型、整体成功信道接入率以及最新节点缓冲器占用率；
从所述个域网协调器接收关于所述传感器设备的通信的调节的活跃持续期和占空比的信息，其中基于所述联合信息来确定所述活跃持续期和占空比的调节；以及
基于调节的活跃持续期和占空比来执行进一步的通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述联合信息由介质访问控制数据帧的帧控制字段中的所述预留比特来指示。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器设备的类型被划分成能量节约优先类型或吞吐量优先类型。
4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括使用包括在介质访问控制数据帧的帧控制字段中的预留比特中并且由所述个域网协调器所发送的比特来设置指示所述整体成功信道接入率和所述最新节点缓冲器占用率的比特的值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中包括在所述介质访问控制数据帧的帧控制字段中的预留比特中的比特的组合代表所述整体成功信道接入率和所述最新节点缓冲器占用率的各种预定的组合值，相对于这些组合值进行比较来设置指示所述整体成功信道接入率和所述最新节点缓冲器占用率的比特的值。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
向所述个域网协调器发送确保时隙请求，其中所述确保时隙请求包括关于由预留比特指示的所述传感器设备的类型的信息，所述类型是能量节省优先类型或吞吐量优先类型。
7.根据权利要求6所述的方法，其中由确保时隙请求命令帧的确保时隙特性字段中的预留比特来指示所述信息。
8.一种用于在个域网中进行通信的方法,包括:
从传感器设备接收联合信息，所述联合信息由预留比特指示并且包括所述传感器设备的类型、整体成功信道接入率以及最新节点缓冲器占用率；
基于所述联合信息调节所述传感器设备的通信的活跃持续期和占空比；以及
向所述传感器设备发送关于调节的活跃持续期和占空比的信息。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述联合信息由介质访问控制数据帧的帧控制字段中的预留比特来指示。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括在接收所述联合信息前，向所述传感器设备发送包括在介质访问控制信标帧控制字段中的预留比特中的比特，其中所述比特的组合代表所述整体成功信道接入率和所述最新节点缓冲器占用率的各种预定的组合值，针对这些组合值来设置指示所述整体成功信道接入率和所述最新节点缓冲器占用率的比特的值。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述传感器设备的类型被划分成能量节省优先类型或吞吐量优先类型。
12.根据权利要求11所述的方法，其中基于所述能量节省优先类型或吞吐量优先类型的传感器设备的数目或所述个域网中的业务量来将所述个域网的类型动态地划分成所述能量节省优先类型或所述吞吐量优先类型。
13.根据权利要求11所述的方法，其中调节进一步包括下面的步骤：
基于函数F(TypeWeight(1),SAR(1),TypeWeight(2),SAR(2),...,TypeWeight(n),SAR(n))计算个域网范围内整体成功信道接入率其中TypeWeight(i)表示指示第i个传感器设备的类型的比特的值或表示基于第i个传感器设备和个域网的类型而配置的值，SAR(i)表示指示第i个传感器设备的整体成功信道接入率的比特的值，n表示所述个域网中的传感器设备的数目；
基于函数G(TypeWeight(1),BOR(1),TypeWeight(2),BOR(2),...,TypeWeight(n),BOR(n))计算个域网范围内的最新节点缓冲器占用率其中BOR(i)表示指示第i个传感器设备的最新节点缓冲器占用率的比特的值；
基于函数来计算调节参数
基于所述调节参数来调节所述活跃持续期和所述占空比。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述函数
F ( T y p e W e i g h t ( 1 ) , S A R ( 1 ) , T y p e W e i g h t ( 2 ) , S A R ( 2 ) , ... , T y p e W e i g h t ( n ) , S A R ( n ) ) = ( 1 n Σ i = 1 n T y p e W e i g h t ( i ) K × S A R ( i ) L ) 1 / L ,
其中K和L是实数。
15.根据权利要求13所述的方法，其中函数
G ( T y p e W e i g h t ( 1 ) , B O R ( 1 ) , T y p e W e i g h t ( 2 ) , B O R ( 2 ) , ... , T y p e W e i g h t ( n ) , B O R ( n ) ) = ( 1 n Σ i = 1 n T y p e W e i g h t ( i ) p × B O R ( i ) Q ) 1 / Q , ,
其中P和Q是实数。
16.根据权利要求13所述的方法，其中函数
17.根据权利要求13所述的方法，还包括基于所述调节参数的变化率来调节所述活跃持续期和所述占空比，其中基于下式来计算变化率：
其中表示最新的并且表示先前的
18.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
从所述传感器设备接收确保时隙请求，其中所述确保时隙请求包括关于由预留比特指示的传感器设备的类型的信息，所述类型是能量节省优先类型或吞吐量优先类型；
确定所述传感器设备的类型；以及
向所述吞吐量优先类型的传感器设备优先地分配时隙。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括在所述分配前，检查是否有足够的时隙有待分配，如果是，则向所述传感器设备分配时隙，否则顺序地丢弃来自所述能量节省优先类型的所述传感器设备的所述确保时隙请求，直到来自于所述吞吐量优先类型的所述传感器设备的所述确保时隙请求被满足。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述预留比特在确保时隙请求命令帧的确保时隙特性字段中。
21.一种用于在个域网中进行通信的设备，包括：
用于向个域网协调器发送传感器设备的联合信息的装置，其中所述联合信息由预留比特指示并且包括所述传感器设备的类型、整体成功信道接入率以及最新节点缓冲器占用率；
用于从所述个域网协调器接收关于传感器设备的通信的调节的活跃持续期和占空比的信息的装置，其中基于所述联合信息来确定所述活跃持续期和占空比的调节；以及
用于基于调节的活跃持续期和占空比来执行进一步的通信的装置。
22.根据权利要求21所述的设备，进一步包括：
用于向所述个域网协调器发送确保时隙请求的装置，其中所述确保时隙请求包括关于由预留比特指示的所述传感器设备的类型的信息，所述类型是能量节省优先类型或吞吐量优先类型。
23.一种用于在个域网中进行通信的设备，包括：
用于从传感器设备接收联合信息的装置，所述联合信息由预留比特指示并且包括所述传感器设备的类型、整体成功信道接入率以及最新节点缓冲器占用率；
用于基于所述联合信息调节所述传感器设备的通信的活跃持续期和占空比的装置；以及
用于向所述传感器设备发送关于调节的活跃持续期和占空比的信息的装置。
24.根据权利要求23所述的设备，进一步包括：
用于从所述传感器设备接收确保时隙请求的装置，其中所述确保时隙请求包括关于由预留比特指示的传感器设备的类型的信息，所述类型是能量节省优先类型或吞吐量优先类型；
用于确定传感器设备的类型的装置；以及
用于向所述吞吐量优先类型的传感器设备优先地分配时隙的装置。
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