CN104125606A - 在无线多跳通信系统中优化电池寿命的系统和方法 - Google Patents

在无线多跳通信系统中优化电池寿命的系统和方法 Download PDF

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Abstract

提供了在无线多跳通信系统中优化电池寿命的系统和方法。一些方法包括在无线系统中子节点向父节点发送数据包；其中数据包包括父节点标识符、数据信息、和数据信息的长度；以及其中数据包省略了对子节点标识符的包括。一些方法包括在无线系统中父节点从子节点接收数据包；其中数据包包括父节点标识符、数据信息、和数据信息的长度；以及其中数据包省略了对子节点标识符的包括。

Description

在无线多跳通信系统中优化电池寿命的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年4月25日提交的并且标题为“Wireless MultihopCommunication System Optimized for Battery Life”的美国临时专利申请No.61/815,924的优先权。特此通过引用并入美国申请No.61/815,924。
技术领域
本发明总地涉及无线多跳通信系统。更具体地，本发明涉及无线多跳通信系统中优化电池寿命的系统和方法。
背景技术
许多火灾、安全性和其它监视系统使用电池操作的射频(RF)收发机形成无线网状网络。然而，为了最大化收发机的电池寿命，这样的系统必须最小化通过无线网状网络发送的数据的数量。
在已知的系统中，起源于无线网状网络中的第一接收机的消息可以在其它收发机处中继，并且一些收发机可以在发送数据包和插入的附加信息之前向接收到的数据包插入附加信息。此外，在已知系统中，源节点或者收发机插入其唯一标识符(ID)，以使源和数据包中的每段信息采用的路径易于在目的地节点处可访问。
然而，期望在收发机和节点中保存额外的电池电力。因此，存在对在无线多跳通信系统中优化电池寿命的改进的系统和方法的持续不断的需求。
附图说明
图1为根据公开实施例在无线网状网络中源节点发送数据的系统和方法的框图；
图2为根据公开实施例在无线网状网络中源节点和多个中继器节点发送数据的系统和方法的框图；
图3为根据公开实施例在无线网状网络中源节点和一个中继器节点发送数据的系统和方法的框图；
图4为根据公开实施例在无线网状网络中源节点和一个中继器节点发送数据的系统和方法的框图；
图5为根据公开实施例在无线网状网络中多个源节点和一个中继器节点发送数据的系统和方法的框图；
图6为根据公开实施例在无线网状网络中源节点和多个中继器节点发送数据和使用位图的系统和方法的框图；以及
图7为根据公开实施例的节点的框图。
具体实施方式
尽管本发明容许许多不同形式的实施例，但是在附图中示出和本文中将详细描述的是其特定实施例，应理解本公开被视作本发明原理的范例。并不意图将本发明限制于特定说明的实施例。
本文公开的实施例包括在无线多跳通信系统中优化电池寿命的系统和方法。在一些实施例中，在通信系统中收发机和节点之间传递的数据量可减少和/或最小化，从而减少了发送时间且保存了电池电力。例如，源节点ID和中继器节点ID不需要包括在每个发送步骤处。然而，根据公开的实施例，即使以这样的省略，发送的数据包的所有元素的数据源信息也可被目的地节点识别。
在一些实施例中，本文公开的系统和方法可以包括时间分槽无线网状网络。在这样的实施例中，中继器节点不需要包括其ID来用于识别数据包的传输路径的。此外，当发送其数据到诸如中继器节点的父节点时，源节点不需要包括其ID。然而，父节点和/或中继器节点可直接地或者以位图中源节点位置的形式向数据包插入源节点的ID。
如本领域普通技术人员将理解的，本文公开的时间分槽无线网状网络可包括任何数目和类型的节点。应理解的是，本文对节点的引用可包括收发机、发射机、接收机、源节点、父节点、子节点、中继器节点、目的地节点、中继器/源节点，以及本领域普通技术人员将理解的任何其它类型的设备或者节点。
根据一些实施例，节点可以有一个、两个、三个或者更多父节点，例如包括第一中继器节点或者直接中继器节点。此外，每个父节点可具有多个子节点。在建立无线网状网络期间，每个节点可执行发现以识别其父节点和子节点，所述父节点和子节点可用于路由同时或者单独发送的数据包。
在一些实施例中，无线网状网络中的每个节点可被分配唯一的发送时间槽，用于将其数据包同时或者单独发送到其父节点中的每一个。在子节点的分配的发送时间槽期间，父节点可唤醒，即退出低电力睡眠状态，以接收数据包。然后，父节点可聚集其数据和从其子节点接收的数据，以使父节点发送单个数据包。
在本文公开的一些实施例中，无线多跳通信系统中仅有一个节点可具有要发送的数据。例如，图1为根据公开实施例在无线网状网络100中源节点D1发送数据的系统和方法的框图。
如图1中所看到的，在其发送时间槽期间，源节点D1可发送数据包110-1到其父节点D2，在该实施例中，父节点D2为中继器节点。源节点D1发送的数据包110-1可包括其父节点ID D2、其要发送的数据的长度D1DataLen，以及其要发送的数据D1Data。
中继器节点D2可基于槽号指派向接收的数据包插入接收的数据的源节点的ID。然后，在其发送时间槽期间，中继器节点D2可将数据包110-2发送到其父节点D3，在该实施例中，父节点D3也是中继器节点。中继器节点D2发送的数据包110-2可包括其父节点ID D3、插入的源节点ID D1、要发送的先前插入的数据的长度D1DataLen，以及要发送的先前插入的数据D1Data。
由于中继器节点D2不发送其自身的附加数据，中继器节点D3不需要向接收的数据包插入源节点的任何附加节点ID。从而在其发送时间槽期间，中继器节点D3可向其父节点D4发送数据包110-3，在该实施例中，父节点D4为目的地节点。中继器节点D3发送的数据包110-3可包括其父节点ID D4、先前插入的源节点ID D1、要发送的先前插入的数据的长度D1DataLen，以及要发送的先前插入的数据D1Data。
在本文公开的一些实施例中，无线多跳通信系统中的所有节点都可具有要发送的数据。例如，图2为根据公开实施例在无线网状网络200中源节点D1和多个中继器节点D2、D3发送数据的系统和方法的框图。
如图2中所看到的，在其发送时间槽期间，源节点D1可向其父节点D2发送数据包210-1，在该实施例中，父节点D2为中继器/源节点。源节点D1发送的数据包210-1可包括其父节点IDD2、其要发送的数据的长度D1DataLen，以及其要发送的数据D1Data。
中继器/源节点D2可基于槽号指派向接收的数据包插入接收的数据的源节点的ID，并且也插入其自身数据以发送到下一个节点。然后，在其发送时间槽期间，中继器/源节点D2可向其父节点D3发送数据包210-2，在该实施例中，父节点D3也为中继器/源节点。中继器/源节点D2发送的数据包210-2可包括其父节点ID D3、插入的源节点ID D1、要发送的先前插入的数据的长度D1DataLen、要发送的先前插入的数据D1Data、其要发送的数据的长度D2DataLen，以及其要发送的数据D2Data。
中继器/源节点D3可基于槽号指派向接收的数据包插入接收的数据的源节点的ID，并且也插入其自身数据以发送到下一个节点。然后，在其发送时间槽期间，中继器/源节点D3可向其父节点D4发送数据包210-3，在该实施例中，父节点D4为目的地节点。中继器/源节点D3发送的数据包210-3可包括其父节点ID D4、先前插入的源节点ID D1、要发送的先前插入的数据的长度D1DataLen、要发送的先前插入的数据D1Data，插入的源节点ID D2、要发送的先前插入的数据的长度D2DataLen、要发送的先前插入的数据D2Data、其要发送的数据的长度D3DataLen，以及其要发送的数据D3Data。
在一些实施例中，无线多跳通信系统中的一些节点可具有要发送的数据，并且在无线多跳通信系统中的一些节点没有要发送的数据。例如，图3为根据公开实施例在无线网状网络300中源节点D1和一个中继器节点D2发送数据的系统和方法的框图，图4为根据公开实施例在无线网状网络400中源节点D1和一个中继器节点D3发送数据的系统和方法的框图，以及图5为根据公开实施例在无线网状网络500中多个源节点D0、D1和一个中继器节点D2发送数据的系统和方法的框图。
如图3中所看到的，在其发送时间槽期间，源节点D1可向其父节点D2发送数据包310-1，在该实施例中，父节点D2为中继器/源节点。源节点D1发送的数据包310-1可包括其父节点ID D2、其要发送的数据的长度D1DataLen，以及其要发送的数据D1Data。
中继器/源节点D2可基于槽号指派向接收的数据包插入接收的数据的源节点的ID，并且也插入其自身数据以发送到下一个节点。然后，在其发送时间槽期间，中继器/源节点D2可向其父节点D3发送数据包310-2，在该实施例中，父节点D3为中继器节点。中继器/源节点D2发送的数据包310-2可包括其父节点ID D3，插入的源节点ID D1、要发送的先前插入的数据的长度D1DataLen、要发送的先前插入的数据D1Data、其要发送的数据的长度D2DataLen，以及其要发送的数据的长度D2Data。
中继器节点D3可基于槽号指派向接收的数据包插入接收的数据的源节点的ID。然后，在其发送时间槽期间，中继器节点D3可向其父节点D4发送数据包310-3，在该实施例中，父节点D4为目的地节点。中继器节点D3发送的数据包310-3可包括其父节点ID34，先前插入的源节点ID D1、要发送的先前插入的数据的长度D1DataLen、要发送的先前插入的数据D1Data，插入的源节点ID D2、要发送的先前插入的数据的长度D2DataLen、要发送的先前插入的数据D2Data。
如图4中所看到的，在其发送时间槽期间，源节点D1可向其父节点D2发送数据包410-1，在该实施例中，父节点D2为中继器节点。源节点D1发送的数据包410-1可包括父节点ID D2、其要发送的数据的长度D1DataLen，以及其要发送的数据D1Data。
中继器节点D2可基于槽号指派向接收的数据包插入接收的数据的源节点的ID。然后，在其发送时间槽期间，中继器节点D2可向其父节点D3发送数据包410-2，在该实施例中，父节点D3为中继器/源节点。中继器节点D2发送的数据包410-2可包括其父节点ID D3、插入的源节点ID D1、要发送的先前插入的数据的长度D1DataLen，以及要发送的先前插入的数据D1Data。
由于中继器节点D2不发送其自身附加数据，中继器/源节点D3不需要向接收的数据包插入源节点的任何附加节点ID。然而，中继器/源节点D3可向接收的数据包插入其自身数据以发送到下一个节点。然后，在其发送时间槽期间，中继器/源节点D3可将数据包410-3发送到其父节点D4，在该实施例中，父节点D4为目的地节点。中继器/源节点D3发送的数据包410-3可包括其父节点IDD4、其要发送的数据的长度D3DataLen、其要发送的数据D3Data、先前插入的源节点IDD1、要发送的先前插入的数据的长度D1DataLen，以及要发送的先前插入的数据D1Data。
如图5中所看到的，在其发送时间槽期间，源节点D1可向其父节点D2发送数据包510-1，在该实施例中，父节点D2为中继器/源节点。源节点D1发送的数据包510-1可包括其父节点IDD2、其要发送的数据的长度D1DataLen，以及其要发送的数据D1Data。
中继器/源节点D2可基于槽号指派向接收的数据包插入接收的数据的源节点的ID，并且也插入其自身数据以发送到下一个节点。然后，在其发送时间槽期间，中继器/源节点D2可向其父节点D3发送数据包510-2，在该实施例中，父节点D3为中继器节点。中继器/源节点D2发送的数据包510-2可包括其父节点ID D3、插入的源节点ID D1、要发送的先前插入的数据的长度D1DataLen、要发送的先前插入的数据D1Data、其要发送的数据的长度D2DataLen，以及其要发送的数据D2Data。
源节点D0也可向其父节点D3发送数据包510-3，如上所解释的，在该实施例中，父节点D3为中继器节点。源节点D0发送的数据包510-3可包括其父节点ID D3、其要发送的数据的长度D0DataLen，以及其要发送的数据D0Data。
中继器节点D3可基于槽号指派向接收的数据包插入接收的数据的源节点的ID。然后，在其发送时间槽期间，中继器节点D3可向其父节点D4发送数据包510-4，在该实施例中，父节点D4为目的地节点。中继器节点D3发送的数据包510-4可包括其父节点ID 34、先前插入的源节点ID D1、要发送的先前插入的数据的长度D1DataLen、要发送的先前插入的数据D1Data、插入的源节点ID D2、要发送的先前插入的数据的长度D2DataLen、要发送的先前插入的数据D2Data、插入的源节点ID D0、要发送的先前插入的数据的长度D0DataLen，以及要发送的先前插入的数据D0Data。
在一些实施例中，父节点能够以位图中源节点位置的形式将源节点ID插入数据包。例如，图6为当无线多跳通信系统600中的所有节点具有要发送的数据时这些实施例的说明。
如图6中所看到的，在其发送时间槽期间，源节点D1可向其父节点D2发送数据包610-1，在该实施例中，父节点D2为中继器/源节点。源节点D1发送的数据包610-1可包括其父节点ID D2、位图、其要发送的数据的长度D1DataLen，以及其要发送数据D1Data。
中继器/源节点D2可基于槽号指派向接收的数据包的位图插入数据以指示接收的数据的源节点的ID，并且也向接收的数据包插入其自身数据以发送到下一个节点。然后，在其发送时间槽期间，中继器/源节点D2可向其父节点D3发送数据包610-2，在该实施例中，父节点D3也是中继器/源节点。中继器/源节点D2发送的数据包610-2可包括其父节点ID D3、具有指示源节点的ID为D1的插入的数据的位图、要发送的先前插入的数据的长度D1DataLen、要发送的先前插入的数据D1Data、其要发送的数据的长度D2DataLen，以及其要发送的数据D2Data。
中继器/源节点D3可基于槽号指派向接收的数据包的位图插入数据以指示接收的数据的源节点的ID，并且也向接收的数据包插入其自身数据以发送到下一个节点。然后，在其发送时间槽期间，中继器/源节点D3可发送数据包610-3到其父节点D4，在该实施例中，父节点D4为目的地节点。中继器/源节点D3发送的数据包610-3可包括其父节点ID D4、具有指示源节点的ID为D1和D2的插入的和先前插入的数据的位图、要发送的先前插入的数据的长度D1DataLen、要发送的先前插入的数据D1Data、要发送的先前插入的数据的长度D2DataLen、要发送的先前插入的数据D2Data、其要发送的数据的长度D3DataLen，以及其要发送的数据D3Data。
如上面所解释的，根据公开实施例的节点可包括收发机、发射机、接收机、源节点、父节点、子节点、中继器节点、目的地节点、中继器/源节点，以及本领域普通技术人员将理解的任何其它类型的设备或者节点。图7为根据公开实施例的示例性节点700的框图。
如图7中所看到的，如本领域普通技术人员将理解的，节点700可包括外壳710、收发机和/或无线电720、存储器设备730、控制电路740、一个或者多个可编程处理器750，以及可执行控制软件760。可执行控制软件760可存储在暂态或者非暂态的本地计算机可读介质上，该计算机可读介质包括但不限于：本地计算机存储器、RAM、光存储介质、磁存储介质、闪速存储器等。在一些实施例中，控制电路740、可编程处理器750和/或控制软件760可执行和控制上述的发送方法。
尽管上面详细描述了几个实施例，但其它修改是可能的。例如，上述的逻辑流程不需要所描述的特定顺序或者连续顺序来达到期望结果。可提供其他步骤，或可从所描述的流程中消除步骤，并且可向所描述的系统添加其它组件或者从中移除组件。其它实施例可以在本发明的范围之内。
根据前面的内容，将观察到，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下实施许多变型和修改。应理解的是，并不意图有或者应当推断出关于本文描述的特定系统或者方法的限制。当然意图涵盖如落入本发明的精神和范围内的所有这样的修改。

Claims (14)

1.一种方法，包括：
在无线系统中子节点向父节点发送数据包；
其中数据包包括父节点标识符、数据信息、和数据信息的长度；以及
其中数据包省略了对子节点标识符的包括。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
父节点向数据包插入子节点标识符。
3.如权利要求2所述的方法，其中父节点向数据包插入子节点标识符包括父节点向数据包直接插入子节点标识符。
4.如权利要求2所述的方法，其中父节点向数据包插入子节点标识符包括父节点向数据包中位图中的子节点的位置插入子节点标识符。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
父节点向数据包插入第二数据信息和第二数据信息的长度。
6.如权利要求1所述的方法，其中子节点为源节点、中继器节点和中继器/源节点至少之一。
7.如权利要求1所述的方法，其中父节点为源节点、中继器节点和中继器/源节点至少之一。
8.一种方法，包括：
在无线系统中父节点从子节点接收数据包；
其中数据包包括父节点标识符、数据信息、和数据信息的长度；以及
其中数据包省略了对子节点标识符的包括。
9.如权利要求8所述的方法，还包括：
父节点向数据包插入子节点标识符。
10.如权利要求9所述的方法，其中父节点向数据包插入子节点标识符包括父节点向数据包直接插入子节点标识符。
11.如权利要求9所述的方法，其中父节点向数据包插入子节点标识符包括父节点向数据包中位图中的子节点的位置插入子节点标识符。
12.如权利要求8所述的方法，还包括：
父节点向数据包插入第二数据信息和第二数据信息的长度。
13.如权利要求8所述的方法，其中子节点为源节点、中继器节点和中继器/源节点至少之一。
14.如权利要求8所述的方法，其中父节点为源节点、中继器节点和中继器/源节点至少之一。
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