CN110519784A - 无线网状网络中的不可达节点恢复 - Google Patents

Abstract

提供一种网状网络系统，其使得父节点能够重新获得与由于当前使用的通信信道上的不良链路条件而无响应的子节点的通信。所述父节点和所述无响应子节点被配置成通过在每个可用信道上对信号进行同步传输和接收扫描而对不可达条件作出响应。在确定允许通信的替代信道可用后，实施例进一步提供一种用于确定在例如所述节点对由所述网络支持的应用至关重要时是否触发网络范围信道切换的机构。

Description

无线网状网络中的不可达节点恢复

技术领域

本公开大体上涉及多信道无线个人区域网，以及更具体地说，涉及一种用于恢复与例如由于当前使用的RF信道上的不良链路条件而已变得不可达的节点的通信的机构。

背景技术

无线连网技术已变得在多个应用领域、企业和住宅社区中广泛采用。无线网络的此广泛和不同使用的一个后果是不同系统之间的干扰，这可能会影响网络的操作性能。这由于在类似通信频带(例如，对于WiFi、蓝牙、ZigBee和Thread为2.4GHz)中操作的许多无线技术尤其如此。

在关键领域(例如，医疗或安全)中操作的无线网络系统应充分稳定以提供相当连续的服务，这意味着那些网络应能够维持通信而不管某些等级的无线电干扰。无线电干扰可以多个方式生成，包括例如通过以大约等于无线网络的操作频率的频率发出具有足够功率的无线电波的任何电气装置，和例如雷电或太阳耀斑等自然现象。此类无线电干扰可能会降低网络的性能，从而致使节点之间的通信中断。

一些无线网络被配置成具有呈父子关系的节点。随着网络增长，新加入的节点变成现有节点的子。当网络系统中的子节点变得无响应时，所述节点的父可尝试重新获得与子的通信。通常，在一周期期间，父可在每个可用信道上将消息传输到子，而子会在一个信道上收听。在下一周期中，子将切换到后续信道，而父再次在每个可用信道上传输。此过程继续，直到重新开始通信为止，或直到推断出子节点不可达为止。但在此周期期间，父的通信无线电不可以与原始信道上的父的任何其它子通信。此外，父以此方式对无线电的使用可能会消耗大量功率资源。

在多信道网络系统中，干扰解决方案是将系统工作频率移动到空闲信道。在多跳网状拓扑中，路由器节点执行端对端路由功能。由于任何两个节点之间的路由冗余和自动组织，网状拓扑对于节点数和周围环境的改变是稳定的。但这些特征还会增加将网络系统切换到不同信道的复杂性。因此，响应于通信事件的每次丢失切换网络系统的信道可能不是合乎期望的。

因此，合乎期望的是提供一种用于确定可在上面恢复网状网络中的父节点与子节点之间的通信的信道的功率和时间有效机构。进一步合乎期望的是提供一种用于确定是否应响应于找出父和子可在上面通信的信道而切换整个网状网络系统的通信信道的机构。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种由网络节点执行的用于恢复与无线个人区域网中的相邻网络节点通信的方法，所述方法包括：

确定所述相邻网络节点在第一通信信道上无响应；

响应于所述确定所述相邻网络节点无响应而依序扫描可用通信信道以便识别第二通信信道，所述第二通信信道使得能够与所述相邻网络节点重新建立通信，其中所述扫描开始于在所述确定所述相邻网络节点无响应之前与所述相邻网络节点达成一致的第一时间；

当所述依序扫描提供所述第二通信信道的标识时并且当所述第二通信信道与所述第一通信信道不同时，将所述第二通信信道的所述标识通知所述无线个人区域网的协调器节点；和

当所述依序扫描不提供所述第二通信信道的所述标识时，将所述相邻网络节点记录为无响应。

在一个或多个实施例中，所述依序扫描可用通信信道以识别使得能够与所述相邻网络节点重新建立通信的所述第二通信信道包括：

在相关联扫描周期开始时依序选择所述可用通信信道中的一个；

在所选择的通信信道上传输信号；

响应于在所述相关联扫描周期结束之前从所述相邻网络节点接收到确认信号而将所选择的通信信道识别为所述第二通信信道；和

继续进行到下一相关联扫描周期。

在一个或多个实施例中，每个扫描周期等于同步周期除以可用通信信道数；和

所述同步周期由所述网络节点确定。

在一个或多个实施例中，所述确定所述相邻网络节点无响应进一步包括：

监测所述可用通信信道的所述第一通信信道的轮询信号，所述轮询信号由所述相邻网络节点以轮询周期周期性地发送；和

当在所述轮询周期的预期信号接收时间没有接收到所述轮询信号时，将所述相邻网络节点设定为无响应。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括：

通过所述网络节点在所述第一通信信道上以多播周期将多播信号周期性地传输到所述相邻网络节点，其中

所述多播周期在多播传输之间的时长比所述轮询周期的时长更长，和

与所述相邻网络节点达成一致以开始所述扫描的所述第一时间是在未接收到所述轮询信号之后与所述多播周期相关联的第一多播信号时间。

在一个或多个实施例中，每个扫描周期等于所述多播周期除以可用通信信道数。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括：

响应于在所述相关联扫描周期结束之前从所述相邻网络节点接收到所述确认信号，中断所述依序扫描。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括：

继续扫描每个可用通信信道以识别可与所述相邻网络节点恢复通信的一组第二通信信道。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括：

在所述将所述第二通信信道通知所述协调器节点之后，在所述第一通信信道上将信号传输到其它相邻网络节点。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括在所述将所述第二通信信道通知所述协调器节点之后：

从所述协调器节点接收切换到所述第二通信信道的指令；

将关于所述切换到所述第二通信信道的信息传输到其它相邻网络节点；和

在所述第二通信信道上以多播周期传输多播消息。

根据本发明的第二方面，提供一种由网络节点执行的用于恢复与无线个人区域网中的相邻网络节点通信的方法，所述方法包括：

确定所述相邻网络节点在第一通信信道上无响应；

响应于所述确定所述相邻网络节点无响应而依序监测可用通信信道的来自所述相邻网络节点的通信，以便识别第二通信信道，所述第二通信信道使得能够与所述相邻网络节点重新建立通信，其中所述扫描开始于在所述确定所述相邻网络节点无响应之前与所述相邻网络节点达成一致的第一时间；

当所述依序监测提供所述第二通信信道的标识时，在所述第二通信信道上将响应传输到所述相邻网络节点；和

监测所述第二通信信道的来自所述相邻网络节点的其它通信。

在一个或多个实施例中，所述依序监测可用通信信道的来自所述相邻网络节点的通信以识别使得能够与所述相邻网络节点重新建立通信的第二通信信道包括：

在相关联扫描周期开始时依序选择所述可用通信信道中的一个；

在所述相关联扫描周期期间监测所选择的通信信道上来自所述相邻网络节点的信号；

响应于在所述相关联扫描周期结束之前从所述相邻网络节点接收到所述信号而将所选择的通信信道识别为所述第二通信信道；和

继续进行到下一相关联扫描周期。

在一个或多个实施例中，每个扫描周期等于同步周期除以可用通信信道数；和

所述同步周期由所述网络节点确定。

在一个或多个实施例中，所述确定所述相邻网络节点无响应进一步包括：

监测所述可用通信信道的所述第一通信信道的多播信号，所述多播信号由所述相邻网络节点以多播周期周期性地发送；和

如果在所述多播周期的预期信号接收时间未接收到所述多播信号，那么将所述相邻网络节点设定为无响应。

在一个或多个实施例中，与所述相邻网络节点达成一致以开始所述监测的所述第一时间是在未接收到所述多播信号之后与所述多播周期相关联的第一多播信号时间。

在一个或多个实施例中，每个扫描周期等于所述多播周期除以可用通信信道数。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括：

响应于所述依序监测提供所述第二通信信道的标识，中断所述依序扫描。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括：

继续扫描每个可用通信信道以识别可与所述相邻网络节点恢复通信的一组第二通信信道。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括通过所述网络节点在所述第一通信信道上以轮询周期将轮询信号周期性地传输到所述相邻网络节点。

根据本发明的第三方面，提供一种以通信方式耦合到无线个人区域网中的相邻网络节点的网络节点，所述网络节点包括：

无线连接电路，其被配置成

在第一通信信道上与所述相邻网络节点通信，和

在所述第一通信信道上与所述无线个人区域网的协调器节点通信；和

微控制器电路，其耦合到所述无线连接电路且被配置成

确定所述相邻网络节点在所述第一通信信道上无响应，

响应于确定所述相邻网络节点无响应而使所述无线连接电路依序扫描可用通信信道，以便识别第二通信信道，所述第二通信信道使得能够与所述相邻网络节点重新建立通信，其中所述依序扫描开始于在确定所述相邻网络节点无响应之前与所述相邻网络节点达成一致的第一时间；

当所述依序扫描提供所述第二通信信道的所述标识时并且当所述第二通信信道与所述第一通信信道不同时，使所述无线连接电路将识别所述第二通信信道的消息传输到所述协调器节点；和

在所述依序扫描不提供所述第二通信信道的标识时，将所述相邻网络节点无响应的记录条目存储在耦合到所述微控制器电路的存储器中。

本发明的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。

附图说明

通过参考附图可更好地理解本发明的实施例。

图1是示出无线网状网络的例子的简化框图，本发明的实施例被配置成在所述无线网状网络内操作。

图2是示出根据本发明的实施例的父节点与子节点之间的通信丢失和通信重新开始的简化时间线图式。

图3是示出根据本发明的实施例的重新开始与无响应子节点的通信的父节点处理的简化流程图。

图4是示出根据本发明的实施例的重新开始与不可达父节点的通信的子节点处理的简化流程图。

图5是示出可并入有本发明的实施例的例子IoT传感器节点500的组件的简化框图。

除非另外指出，否则在不同图式中使用相同附图标号指示相同的物件。图未必按比例绘制。

具体实施方式

本发明的实施例提供一种网状网络系统，其使得父节点能够重新获得与由于当前使用的通信信道上的不良链路条件而无响应的子节点的通信。父节点和无响应子节点被配置成通过在每个可用信道上对信号进行同步传输和接收扫描而对不可达条件作出响应。在已作出允许通信的替代信道可用的确定后，实施例进一步提供一种用于确定在例如节点对由网络支持的应用至关重要时是否触发网络范围信道切换的机构。

无线网状网络是由组织在网状拓扑中的无线电节点组成的通信网络。无线网状网络通常由网状路由器、网状客户端或端节点和网关组成。在典型网状网络中，节点的位置不可移动而实际上是静态的，从而使得路由计算相对稳定。备受关注的是无线个人区域网(WPAN)，例如在IEEE 802.15.4下所限定的那些，其使用具有有限功率的无线连接实现简单的低成本通信。在WPAN中，满足例如易于安装、可靠数据传送、低成本和合理电池寿命等目的，同时维持简单和灵活协议。

如在802.15.4下所限定的WPAN可包括两个不同类型的节点：全功能装置(FFD)和精简功能装置(RFD)。FFD是一种能够充当网络的协调器的装置。FFD可提供路由功能(传输或接收)和其它装置功能。RFD是一种无法充当网络的协调器但可提供传输或接收功能以及其它装置功能的装置。仅有一个FFD被配置为WPAN中的网络协调器。网络协调器形成第一网络集群且还存储关于网络的关键信息。网络协调器还代表网络执行网络管理决策。

图1是示出无线网状网络的例子的简化框图，本发明的实施例被配置成在所述无线网状网络内操作。无线网状网络110经由网关130耦合到广域网120。网关130可为向无线网状网络110提供防火墙保护的路由器。网关130经由有线或无线连接耦合到网络内的一个或多个路由器(如所示出，协调器路由器节点140)。如上文所论述，协调器路由器节点140是被配置成处置与无线网状网络110相关联的网络协调器任务的路由器。此类网络协调器任务取决于无线网状网络110的性质。路由器节点150是被配置成维持与连接到路由器和到网络内的其它节点的路径的那些节点相关的表格的FFD。路由器节点150被配置成根据需要从耦合到其的节点传输和接收消息、执行与那些消息相关的任务和将消息转发到所耦合节点。路由器节点150还可根据网络配置的需要提供传感器、警报器和其它功能。

无线网状网络110还包括耦合到相关联路由器节点150的端节点160。取决于由无线网状网络执行的任务的性质，端节点160可为FFD或RFD中的任一个。在一些网络配置中，端节点160是不需要一直在主动模式中且因此可进入低功率或睡眠模式的装置。因为大多数时间需要在唤醒状态中，所以此类端装置将不提供路由器功能。取决于网络应用的性质，端节点可包括传感器装置、照明开关等。

WPAN网络的例子包括Zigbee、Thread、6LoWPAN、SNAP、WirelessHART等。本发明的实施例不限于WPAN网络的类型。

通过新节点与已经是网络成员的节点之间的父子关系将节点加入无线网状网络110。在节点加入网络时，在网络关联过程期间与所述节点通信的网络节点被限定为节点的父，且待加入节点变成父节点的子。在图1中，举例来说，端装置B是路由器节点A的子。类似地，路由器节点A是路由器节点C的子。图1中的线指示父子关系且并非全部通信链路。

网络中的所有节点被配置成使用相同信道通信。无线网状网络内的节点可不仅仅与其父通信。贯穿网络通常存在替代通信路径以维持连接。节点使用下一跳路由算法通过网络通信，其中传出消息通过网关节点发送。

在典型无线网状网络中，如果单个节点变得不可达，那么所述节点被视为不活动或失效。网状网络路由是灵活的，从而使得在路由器节点150变得不可达的情况下，网络可在不活动路由器周围路由。此外，如果协调器路由器节点140变得不可达，那么网络可将协调器职责移动到另一路由器节点且无缝地重新开始操作。但如果节点从应用视角具有至关重要性，那么可能合乎期望的是确定节点的不可达性是否是由于与当前使用的RF信道相关联的不良链路条件所致。如果可使用不同信道重新开始与不可达节点的通信，那么可能合乎期望的是触发网络范围信道切换以恢复与关键节点的连接。

为了确定不可达节点经由不同信道是否可用，一些系统使用一种机构，所述机构使父在第一周期期间在第一信道上传输，同时子通过每个可用信道循环，接着在第二周期期间父在第二信道上传输，同时子通过每个可用信道循环，且接着在后续周期期间父在剩余相关联信道上传输，同时子通过每个可用信道循环，直到获得通信或不重新开始通信为止。子节点从父收听信号且如果接收到信号，那么子作出响应。以此方式通过每个信道循环对于两个节点可能会花费大量功率资源和时间，且可能使父不可用于与网络中的其它节点通信。

图2是示出根据本发明的实施例的父节点与子节点之间的通信丢失和通信重新开始的简化时间线图式。时间线200示出父节点(210)和子节点(220)的事件序列。在良好通信(例如，230)周期期间，父节点以多播周期215将多播信号传输到所有子节点。多播信号传输由父时间线上的散列标记指示。同样地，在良好通信周期期间，子节点以轮询信号周期225将轮询信号传输到父节点。只要子接收多播信号且父接收轮询信号，两个信号就了解它们正与彼此通信。

在时间240处，发生通信中断。当子无法从父接收到下一多播消息(例如，丢失多播242)时，子意识到通信丢失。当父无法从子接收到下一轮询消息(例如，丢失轮询244)时，父意识到通信丢失。此时，父和子等待，直到下一多播周期开始同步尝试以重新建立通信(即，丢失连接周期250)为止。

在同步周期260期间，父和子节点两者在每个可用信道上执行扫描和收听操作。对于父子系统，同步周期260与多播周期的长度相同。同步周期被划分成等于可用信道数的多个相等长度扫描周期。如所示出，父节点将参与扫描操作262，其中父将在相关联扫描周期期间在信道上传输同步消息且从子节点收听响应。同时，子节点将参与收听操作264，其中子将在扫描周期期间在每个信道上收听同步消息且在子接收到同步消息时传输响应。以此方式，在同步周期期间可测试每个可用信道。

如果在同步周期结束时找到端装置(例如，时间270)，那么系统进入检测到新信道的周期280。如将在下文更全面地论述，在此周期期间，父接着与网络协调器节点(例如，协调器路由器140)通信以确定无线网状网络是否应将操作信道切换到新信道，可在所述新信道上重新建立与子节点的通信。网络协调器节点可鉴于各种因素决定是否切换信道，所述各种因素包括子节点对操作无线网状网络的系统的总体操作的关键性。在检测到新信道的周期280期间且在切换到新信道之前，父节点可重新开始在原始信道上将多播消息传输到父节点的所有其它子节点。

应注意，在同步周期260期间，父和子节点不必通过每个可用信道循环。如果两个节点可在通过每个信道循环之前在信道上通信，那么节点可在所述时刻停止同步过程。如果父和子在同步周期260期间无法通信，那么父节点可作出子节点无响应的确定且将其报告给网络协调器节点。可替换的是，父和子节点可被配置成在连续或非连续多播周期期间多次尝试同步。如果在多次尝试之后，那么父节点可作出子节点无响应的决策。

图3是示出根据本发明的实施例的重新开始与无响应子节点的通信的父节点处理的简化流程图。如图2中所示出，父节点以设定周期(305)将多播消息传输到所有父的子节点。在将子加入无线网状网络时此周期由子节点设定，或可替换的是被预配置。因此，子节点预期接收多播消息且假设子节点未接收到多播消息，那么设定信道上的通信可能存在问题。父还周期性地从父节点的子节点(310)中的每一个收听轮询消息。至于来自父的多播消息，每个子节点以设定周期传输轮询消息，且设定周期小于来自父的多播消息的设定周期。在将子节点加入无线网络时轮询消息周期同样由父设定，或被预配置。如果父节点接收到子节点的轮询消息，那么父继续多播传输-轮询消息收听过程。

如果父节点未从一个子节点接收到轮询消息，那么父节点确定设定信道上的通信可能存在问题且将会将子节点归类为无响应(315)。父节点将等待，直到开始下一多播周期(320)以与子节点开始同步过程为止。在同步周期开始时，父节点可以将下一多播周期除以可用信道数以确定扫描周期的长度。父节点接着可被设定成第一可用信道(330)且在所述信道(335)上扫描持续第一相关联扫描周期。扫描过程是在信道上传输同步信号且接着监测信道以获得来自子节点的响应。

如果在第一相关联扫描周期中不存在来自第一信道(340)上的子节点的响应，那么父确定父是否在可用信道(345)的上一信道上，且如果不在，那么设定为下一信道(350)且对所述下一信道(335)执行扫描过程持续下一相关联扫描周期。如果未接收到响应，那么此过程继续，直到已经扫描(345)上一信道且在所述时刻父节点可作出是否进行最大尝试次数(355)以重新开始通信的确定为止。如果尚未作出最大尝试次数，那么同步过程可再次开始于第一信道(330)，且如果已经作出最大尝试次数，那么子节点可被设定为无响应(360)且父节点可与剩余子节点(如果存在的话)重新开始正常操作。在已经作出任何信道上的子节点不可用的确定后，父可通知网络协调器节点或执行与子节点的移除相关的其它任务，如由应用所确定。

如果除原始信道外的信道上存在来自子节点的响应(340)，那么父节点可将响应信道和子的标识通知网络协调器节点(365)。在替代实施例中，如果存在来自子节点的响应(例如，340)，那么父节点可记录响应信道的标识且继续针对剩余信道的扫描过程以确定可恢复通信的所有信道(未示出)。父节点可接着将所有响应信道和子的标识通知网络协调器节点。

在两个实施例中，父节点接着可继续在原始信道上将多播信号传输到父的其它子节点(370)和其它正常操作(例如，在初始框A处)。如果父从网络协调器节点接收切换信道的通知(375)，那么父可与所有子节点一起参与切换信道的过程(380)以重新开始与先前不可用子节点的通信。如果父未接收到切换信道的指令(375)，那么父节点可将子节点设定为不可用(360)且重新开始与剩余子节点(如果存在的话)的正常操作。

图4是示出根据本发明的实施例的重新开始与不可达父节点的通信的子节点处理的简化流程图。如图2中所示出，子节点以设定周期传输轮询消息(405)。子节点还从父节点收听多播传输(410)。轮询周期被设定成小于多播周期以便确保父和子节点可同时开始同步周期260。这是为了确保在子节点预期下一多播消息之前父节点将不会接收到轮询消息。

如果子接收到多播消息，那么传输轮询和收听多播消息的过程继续。如果未接收到多播消息(410)，那么子等待，直到下一多播周期开始同步过程为止(415)。在同步周期开始时，子节点可以将下一多播周期除以可用信道数。子节点接着可被设定成第一可用信道(425)且在所述信道上扫描(430)。针对子的扫描过程是监测所述信道上来自父节点的同步信号且接着在接收到信号时在所述信道上将响应传输到所述父节点。

如果在信道上未接收到信号(435)，那么作出关于子是否正收听上一可用信道的确定(440)。如果不，那么子设定为监测下一可用信道(445)且在所述信道上扫描(430)。如果已经监测到上一可用信道，那么子确定是否已经作出重新获得通信的最大尝试次数(450)。如果不，那么子再次开始信道扫描过程(425)。如果已经作出重新获得通信的最大尝试次数，那么不存在信道可用(455)且子可执行子被配置成针对这种情况的任何动作(例如，进入睡眠模式、关机等)。

如果在信道上接收到信号(435)，那么子可切换到所述信道(460)。在子已切换到所述信道后，子可等待来自父的通信重新开始(465)。在替代实施例中，如果在信道上接收到信号(例如，435)，那么子可将所述信道的标识记录在子存储器中且继续扫描过程以确定是否存在子可在上面重新获得与父的通信的其它信道(未示出)。子接着可扫描所有可用信道以便于重新开始父的通信。如果子在新信道上未从父接收到另外的通信(例如，多播信号)，那么这可指示网络协调器节点不会确认网络切换到新信道，如上文所论述。

如上文所论述，本发明的实施例可用于包括各种节点类型的各种WPAN网络。本发明的实施例可针对实施的WPAN网络中的一种类型的网络节点是物联网(1oT)传感器节点。包括IoT节点的WPAN网络可贯穿并入有WPAN网络的环境提供分布式传感器和其它设备功能。

图5是示出可并入有本发明的实施例的例子IoT传感器节点500的组件的简化框图。IoT传感器节点500并入有微控制器(MCU)510，所述微控制器(MCU)510被编程来从传感器模块520接收数据且经由无线连接模块540向其它网络节点提供来自所述数据的信息。举例来说，MCU 510可为8位、16位或32位MCU，其中低复杂度到中复杂度的节点使用8位或16位MCU，而高复杂度节点使用32位MCU。举例来说，MCU类型的选择可取决于数据吞吐量需要和应用的功率约束。MCU可具有传感器接口、电压调节器和片上RF无线电，或那些装置可在MCU外部。

传感器模块520可包括各种传感器类型中的一个或多个，包括例如智能传感器、RFID或近场通信、光学传感器、图像传感器、环境传感器等。智能传感器是在传感器中包括数据处理的传感器。这些可包括例如执行所收集的环境数据的简单处理的环境传感器或具有陀螺仪和加速度计的其中进行集成数字处理以用于传感器融合计算的微机电系统(MEMS)传感器。RFID或近场通信传感器可被配置成检测用RFID或NFC标记识别的项的存在情况。光学传感器用于检测呈可见或不可见波长的光的存在情况。图像传感器是将图像转变成电信号的光敏传感器阵列(例如，CCD)。环境传感器被配置成检测传感器周围的环境状态。此类信息可包括例如压力、温度、位置、加速度、运动或定向。传感器模块520中的传感器可提供由MCU 510读取的数字输出。

另外，传感器模块520可包括用于提供模拟信号的系统的输入。在此类情况下，传感器模块520可包括模/数转换器(ADC)，特别是在应用需要高速或高精度转换时。可替换的是，在ADC不够的应用中，传感器模块520可包括模拟前端，所述模拟前端包括ADC和信号调节电路以向MCU提供数字信号。

存储器模块530可提供对MCU 510以及MCU内置的存储器的存储访问。举例来说，存储器模块530可包括RAM或闪存或可移除存储器，以存储MCU的程序或其它数据。

无线连接模块540被配置成提供IoT传感器节点与网络中的其它节点(例如，父节点或子节点)之间的通信。如上文所论述，本发明的实施例可用于无线网状网络，例如由IEEE 802.15.4限定的无线网状网络。此类网络通常用于分布在广泛区域内的低数据速率、电池供电的节点。无线连接模块可被配置成利用网络中的一个或多个其它节点传输和接收数据。

电源模块550向MCU 510提供正确电压，且还管理电池以帮助增加电池寿命和确保施加适当的充电电流和电压。电源模块550还可包括低损耗电压调节器和升压/降压转换器以帮助确保IoT传感器节点在正确电压下操作。

到目前为止，应了解，此处已经提供一种由无线个人区域网中的网络节点执行以用于恢复与相邻网络节点的通信的方法。所述方法包括确定相邻网络节点在第一通信信道上无响应；响应于确定相邻网络节点无响应而依序扫描可用通信信道以便识别使得能够与相邻网络节点重新建立通信的第二通信信道；当依序扫描提供第二通信信道的标识且第二通信信道与第一通信信道不同时，将第二通信信道的标识通知无线个人区域网的协调器节点；和当依序扫描不提供第二通信信道的标识时，将相邻网络节点记录为无响应。依序扫描开始于在确定相邻网络节点无响应之前与相邻网络节点达成一致的第一时间。

在以上实施例的一个方面中，依序扫描包括在相关联扫描周期开始依序选择可用通信信道中的一个；在所选择的通信信道上传输信号；响应于从相邻网络节点接收到确认信号而将所选择的通信信道识别为第二通信信道；和继续进行下一相关联扫描周期。在另外的方面中，每个扫描周期等于同步周期除以可用通信信道数，且同步周期由网络节点确定。

在又一方面中，确定相邻网络节点无响应进一步包括监测可用通信信道的第一通信信道的轮询信号，所述轮询信号由相邻网络节点以轮询周期周期性地发送；和当在轮询周期的预期信号接收时间未接收到轮询信号时，将相邻网络节点设定为无响应。另外的方面包括通过网络节点以多播周期在第一通信信道将多播信号周期性地传输到相邻网络节点，其中所述多播周期在多播传输之间的时长比轮询周期的时长更长，且与相邻网络节点达成一致以开始扫描的第一时间是在未接收到轮询信号之后的与多播周期相关联的第一多播信号时间。在又一方面中，每个扫描周期等于多播周期除以可用通信信道数。

在另一方面中，所述方法包括响应于在相关联扫描周期结束之前从相邻网络节点接收到确认信号而中断依序扫描。在又另一方面中，所述方法进一步包括继续扫描每个可用通信信道以识别可与相邻网络节点恢复通信的一组第二通信信道。

在以上实施例的另一方面中，所述方法进一步包括在将第二通信信道通知协调器节点之后在第一通信信道上将信号传输到其它相邻网络节点。在另外的方面中，在将第二通信信道通知协调器节点之后，所述方法进一步包括：从协调器节点接收切换到第二通信信道的指令；将关于切换到第二通信信道的信息传输到其它相邻网络节点；和以多播周期在第二通信信道上传输多播消息。

本发明的另一实施例提供一种由网络节点执行的用于恢复与无线个人区域网中的相邻网络节点的通信的方法。此实施例的方法包括：确定相邻网络节点在第一通信信道上无响应；响应于确定相邻网络节点无响应依序监测可用通信信道的来自相邻网络节点的通信以便识别使得能够与相邻网络节点重新建立通信的第二通信信道；当依序监测提供第二通信信道的标识时，在第二通信信道上将响应传输到相邻网络节点；和监测第二通信信道的来自相邻网络节点的其它通信。扫描开始于在确定相邻网络节点无响应之前与相邻网络节点达成一致的第一时间。

在以上实施例的一个方面中，依序监测可用通信信道的来自相邻网络节点的通信包括：在相关联扫描周期开始依序选择可用通信信道中的一个；在相关联扫描周期期间监测所选择的通信信道上来自相邻网络节点的信号；响应于在相关联扫描周期结束之前从相邻网络节点接收到信号而将所选择的通信信道识别为第二通信信道；和继续进行到下一相关联扫描周期。在另外的方面中，每个扫描周期等于同步周期除以可用通信信道数，且同步周期由网络节点确定。

在以上实施例的又一方面中，确定相邻网络节点无响应进一步包括：监测可用通信信道的第一通信信道的多播信号，所述多播信号由相邻网络节点以多播周期周期性地发送；和在预期信号接收时间没有接收到多播信号时，将相邻网络节点设定为无响应。在另外的方面中，与相邻网络节点达成一致以开始监测的第一时间是在未接收到多播信号之后与多播周期相关联的第一多播信号时间。在又一方面中，每个扫描周期等于多播周期除以可用通信信道数。

在以上实施例的另一方面中，所述方法包括响应于依序监测提供第二通信信道的标识而中断依序扫描。在以上实施例的另一方面中，所述方法包括继续扫描每个可用通信信道以识别可与相邻网络节点恢复通信的一组第二通信信道。

在以上实施例的另一方面中，所述方法进一步包括通过网络节点在第一通信信道上以轮询周期将轮询信号周期性地传输到相邻网络节点。

本发明的另一实施例提供一种网络节点，所述网络节点以通信方式耦合到无线个人区域网中的相邻网络节点。网络节点包括无线连接电路和微控制器电路。无线连接电路被配置成在第一通信信道上与相邻网络节点通信和在第一通信信道上与无线个人区域网的协调器节点通信。微控制器电路耦合到无线连接电路，且被配置成：确定相邻网络节点在第一通信信道上无响应；响应于确定相邻网络节点无响应而使无线连接电路依序扫描可用通信信道以便识别第二通信信道，所述第二通信信道使得能够与相邻网络节点重新建立通信；当依序扫描提供第二通信信道的标识时并且当第二通信信道与第一通信信道不同时，使无线连接电路将识别第二通信信道的消息传输到协调器节点；和在依序扫描不提供第二通信信道的标识时，将相邻网络节点无响应的记录条目存储在耦合到微控制器电路的存储器中。

因为实施本发明的设备大部分由本领域的技术人员已知的电子组件和电路组成，所以为了理解和了解本发明的基本概念且为了不混淆或偏离本发明的教示，将不会以比上文所示出的认为必要的任何更大程度阐述电路细节。

如本文中所使用的术语“程序”被限定为被设计成用于在计算机系统上执行的指令序列。程序或计算机程序可包括子例程、函数、过程、目标方法、目标实施方案、可执行应用程序、小程序、服务器小程序、源代码、目标代码、共享库/动载库和/或被设计用于在计算机系统上执行的其它指令序列。

在适当时，以上实施例中的一些可使用多种不同信息处理系统实施。举例来说，尽管图5和其论述描述示例性网络节点架构，但呈现此示例性架构仅是为了在论述本发明的各种方面时提供有用的参考。出于论述的目的，所述架构的描述已被简化，且它只是可根据本发明使用的适当架构的许多不同类型中的一个。本领域技术人员将认识到，逻辑块之间的边界仅仅是说明性的，且替代实施例可合并逻辑块或电路元件，或对各种逻辑块或电路元件施加功能的替代分解。

因此，应理解，在本文中描绘的架构仅为示例性的，且实际上，可实施实现相同功能的许多其它架构。从抽象角度但仍具有明确意义来说，实现相同功能的任何组件布置实际上“相关联”，使得所要功能得以实现。因此，本文中经组合以实现特定功能的任何两个组件都可被视为彼此“相关联”，使得所要功能得以实现，而不管架构或中间组件如何。同样地，如此相关联的任何两个组件还可被视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现所要功能。

此外，本领域的技术人员将认识到，上述操作的功能之间的边界仅为说明性的。多个操作的功能可组合成单一操作，和/或单一操作的功能可分布在额外操作中。此外，替代实施例可包括特定操作的多个实例，且操作的次序可在各种其它实施例中进行更改。

本文中所描述的任何软件中的所有或一些可为例如从非暂时性计算机可读媒体接收的系统510的元件，例如存储器模块530或其它计算机系统上的其它媒体。此类非暂时性计算机可读媒体可永久地、可移除地或远程地耦合到系统。计算机可读媒体可包括例如但不限于以下各项中的任何数目：非易失性存储器存储媒体，包括基于半导体的存储器单元，例如闪存存储器、EEPROM、EPROM、ROM；铁磁数字存储器；MRAM；易失性存储媒体，包括寄存器、缓冲器或高速缓存、主存储器、RAM等。

在一些实施例中，无线网状网络110可包括计算机系统，例如个人计算机系统，作为网络节点。其它实施例可包括不同类型的计算机系统。计算机系统为可被设计成用于使一个或多个使用者获得独立计算能力的信息处理系统。计算机系统可见于许多形式，包括但不限于：大型机、微型计算机、服务器、工作站、个人计算机、记事本、个人数字助理、电子游戏、汽车和其它嵌入式系统、蜂窝电话和各种其它无线装置。典型的计算机系统包括至少一个处理单元、相关联存储器和多个输入/输出(I/O)装置。

尽管本文中参考具体实施例描述了本发明，但可在不脱离如所附权利要求书中所阐述的本发明的范围的情况下进行各种修改和改变。举例来说，无线网状网络110无需为IEEE 802.15.4类型网络。因此，说明书和图式应视为说明性而不是限制性意义，且预期所有此类修改都包括在本发明的范围内。并不意图将本文中相对于具体实施例描述的任何优势、优点或针对问题的解决方案理解为任何或所有权利要求的关键、必需或必不可少的特征或元件。

如本文中所使用，术语“耦合”并不旨在局限于直接耦合或机械耦合。

此外，如本文中所使用，术语“一”被限定为一个或多于一个。而且，权利要求书中例如“至少一个”和“一个或多个”等介绍性短语的使用不应被解释为暗示由不定冠词“一”导入的另一权利要求要素将含有此类导入的权利要求要素的任何特定权利要求书限于仅含有一个此类要素的发明，甚至是在同一权利要求书包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和例如“一”等不定冠词时。定冠词的使用也是如此。

除非另有陈述，否则例如“第一”和“第二”等术语用于任意地区别此类术语所描述的元件。因此，这些术语未必意图指示此类元件的时间上的优先级或其它优先级。

Claims (10)

1.一种由网络节点执行的用于恢复与无线个人区域网中的相邻网络节点通信的方法，其特征在于，所述方法包括：

确定所述相邻网络节点在第一通信信道上无响应；

响应于所述确定所述相邻网络节点无响应而依序扫描可用通信信道以便识别第二通信信道，所述第二通信信道使得能够与所述相邻网络节点重新建立通信，其中所述扫描开始于在所述确定所述相邻网络节点无响应之前与所述相邻网络节点达成一致的第一时间；

当所述依序扫描提供所述第二通信信道的标识时并且当所述第二通信信道与所述第一通信信道不同时，将所述第二通信信道的所述标识通知所述无线个人区域网的协调器节点；和

当所述依序扫描不提供所述第二通信信道的所述标识时，将所述相邻网络节点记录为无响应。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依序扫描可用通信信道以识别使得能够与所述相邻网络节点重新建立通信的所述第二通信信道包括：

在相关联扫描周期开始时依序选择所述可用通信信道中的一个；

在所选择的通信信道上传输信号；

响应于在所述相关联扫描周期结束之前从所述相邻网络节点接收到确认信号而将所选择的通信信道识别为所述第二通信信道；和

继续进行到下一相关联扫描周期。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于

每个扫描周期等于同步周期除以可用通信信道数；和

所述同步周期由所述网络节点确定。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述相邻网络节点无响应进一步包括：

监测所述可用通信信道的所述第一通信信道的轮询信号，所述轮询信号由所述相邻网络节点以轮询周期周期性地发送；和

当在所述轮询周期的预期信号接收时间没有接收到所述轮询信号时，将所述相邻网络节点设定为无响应。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括：

通过所述网络节点在所述第一通信信道上以多播周期将多播信号周期性地传输到所述相邻网络节点，其中

所述多播周期在多播传输之间的时长比所述轮询周期的时长更长，和

与所述相邻网络节点达成一致以开始所述扫描的所述第一时间是在未接收到所述轮询信号之后与所述多播周期相关联的第一多播信号时间。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于

每个扫描周期等于所述多播周期除以可用通信信道数。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括：

响应于在所述相关联扫描周期结束之前从所述相邻网络节点接收到所述确认信号，中断所述依序扫描。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括：

继续扫描每个可用通信信道以识别可与所述相邻网络节点恢复通信的一组第二通信信道。

9.一种由网络节点执行的用于恢复与无线个人区域网中的相邻网络节点通信的方法，其特征在于，所述方法包括：

确定所述相邻网络节点在第一通信信道上无响应；

响应于所述确定所述相邻网络节点无响应而依序监测可用通信信道的来自所述相邻网络节点的通信，以便识别第二通信信道，所述第二通信信道使得能够与所述相邻网络节点重新建立通信，其中所述扫描开始于在所述确定所述相邻网络节点无响应之前与所述相邻网络节点达成一致的第一时间；

当所述依序监测提供所述第二通信信道的标识时，在所述第二通信信道上将响应传输到所述相邻网络节点；和

监测所述第二通信信道的来自所述相邻网络节点的其它通信。

10.一种以通信方式耦合到无线个人区域网中的相邻网络节点的网络节点，其特征在于，所述网络节点包括：

无线连接电路，其被配置成

在第一通信信道上与所述相邻网络节点通信，和

在所述第一通信信道上与所述无线个人区域网的协调器节点通信；和

微控制器电路，其耦合到所述无线连接电路且被配置成

确定所述相邻网络节点在所述第一通信信道上无响应，

响应于确定所述相邻网络节点无响应而使所述无线连接电路依序扫描可用通信信道，以便识别第二通信信道，所述第二通信信道使得能够与所述相邻网络节点重新建立通信，其中所述依序扫描开始于在确定所述相邻网络节点无响应之前与所述相邻网络节点达成一致的第一时间；

当所述依序扫描提供所述第二通信信道的所述标识时并且当所述第二通信信道与所述第一通信信道不同时，使所述无线连接电路将识别所述第二通信信道的消息传输到所述协调器节点；和

在所述依序扫描不提供所述第二通信信道的标识时，将所述相邻网络节点无响应的记录条目存储在耦合到所述微控制器电路的存储器中。