CN111541592A - 用于低功率广域网的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于低功率广域网的系统和方法。提供一种管理将多功能打印机(MFP)作为射频(RF)网中的节点的低功率广域区块链网络的方法。该方法包括针对每个所述MFP，基于包括RF接收、计算、存储和上行链路传输的MFP特性配置所述RF网。该方法还包括基于使延迟最小化、平衡负载和/或使MFP在休眠模式和唤醒模式之间转换的函数，针对每个所述MFP及其邻近MFP，基于所述MFP特性、当前节电和处理状态，操作所述RF网以动态地确定所述MFP的作用。

Description

用于低功率广域网的系统和方法
技术领域
示例实现方式的各方面涉及与创建和操作用于物联网(IoT)应用的低功率广域网(low-power wide area network，LP WAN)相关的方法、系统和用户体验。
背景技术
在现有技术中，存在IoT网络。例如，可以包括专用RF接收器的多个节点被互连以创建低功率广域网(LP WAN)，该LP WAN具有到互联网的回程。更具体地，低功率无线IoT设备经由RF链路通过所述网络将传感器数据发送到覆盖范围内的节点。由传感器报告的时间戳和由一个或更多个接收器测量的飞行时间(ToF)组成的传感器数据被加密散列(hash)并存储在区块链中。此外，使用存储在区块链中的可验证ToF信息，经由到达时间延迟(TDoA)算法来估计IoT设备的位置。
图1示出了现有技术的IoT区块链网络100。例如，在111和113处示出了跨地理分布的多个专用RF接收器。节点可以经由互联网与诸如云101的远程存储功能进行通信。此外，在105处示出了与诸如移动体之类的主体相关联的IoT传感器。在该现有技术配置中，节点111和113提供电力、计算和互联网回程。
因此，在现有技术中，部署了RF接收器以创建具有互联网回程的低成本LP WAN。RF接收器可以提供大约6英里的覆盖范围。此外，低功率无线IoT设备可以将传感器数据发送到IoT设备的范围内的接收器。
更具体地，在图1中，具有IoT设备105的移动体可能进入分别位于地理位置不同的建筑物103、109处的RF接收器111、113的范围内。传感器数据如上所述被散列并存储在区块链107中，并且可以经由互联网被进一步存储在云101处。
然而，现有技术可能存在各种问题和缺点。例如，但不作为限制，在现有技术的IoT区块链网络中，消耗了大量电力。现有技术需要专用单用途RF接收器的广泛部署。此外，当RF接收器无法接收信号或在存储、处理或传输信息方面具有有限能力时，LP WAN可能无法执行作为共享资源的一系列连接的功能。此外，不存在在管理整个LP WAN时考虑单个MFP能力的现有技术方法。
发明内容
根据示例实现方式的各方面，提供了一种管理低功率广域区块链网络的方法，该网络将多功能打印机(MFP)和非MFP设备作为射频(RF)网中的节点来提供。该方法包括：针对MFP中的每个，基于包括RF接收、计算、存储和上行链路传输的MFP特性来配置RF网。该方法还包括：基于使延迟最小化、使负载平衡和/或使MFP在休眠模式和唤醒模式之间转换的函数，针对每个MFP及其邻近MFP，基于MFP特性、当前省电和处理状态，操作RF网以动态地确定所述MFP的作用。
根据另一方面，配置RF网包括：确定互联网回程可靠性、处理能力(processingpower)和MFP对邻近MFP的RF可见性中的至少一个；并且基于确定的结果，将MFP标记为中继节点、处理节点和上行链路节点中的至少一个。
根据又一方面，确定互联网回程可靠性包括：检查MFP与互联网之间的上行链路传输，并且在MFP与互联网之间的上行链路传输被连接的情况下，将MFP标记为上行链路节点。
根据又一方面，确定处理能力包括：检查MFP的处理器，并且在处理器满足处理能力要求的情况下，将MFP标记为处理节点。
根据附加方面，确定RF可见性包括：MFP的RF接收器执行扫描操作以接收进入的RF广播信号，并且在扫描操作导致基于进入的RF广播信号识别出一个或更多个邻近MFP的情况下，或者在MFP被标记为上行链路节点和/或处理节点的情况下，将MFP标记为中继节点。
根据另一方面，示例实现方式包括：在将MFP标记为中继节点、处理节点和/或上行链路节点之后，进一步用地理坐标标记MFP，并且提供与区块链网络中的MFP相关的能力信息。此外，MFP的地理坐标可以在由技术人员试调试期间或通过使用MFP中的位置检测硬件进行登记，并且在MFP的位置改变时或基于MFP的电力周期需要重新登记MFP。
根据又一方面，在RF网中提供了不是MFP的其它节点。
根据附加方面，MFP特性还包括MFP的物理位置，并且其中，基于包括MFP的休眠/唤醒状态和工作队列中的一个或更多个的MFP状态、以及包括MFP的功耗和作业历史中的一个或更多个的MFP历史数据来操作RF网。
根据又一方面，所述操作包括：(a)MFP接收RF信号，并且在MFP是处于休眠模式的中继节点的情况下，重新广播RF信号；(b)在MFP不处于休眠模式而是处于繁忙状态的情况下，在MFP处存储与RF信号相关的信息；(c)在MFP不处于休眠模式也不处于繁忙状态、或者MFP不是中继节点并且MFP处于休眠模式的情况下，确定RF信号是否需要处理；(d)在RF信号需要处理且MFP是处理节点的情况下，当MFP不处于休眠模式时，执行处理，并且当MFP处于休眠模式时，确定是否将MFP从休眠模式转换为唤醒模式，并且在确定将MFP从休眠模式转换为唤醒模式的情况下，将MFP从休眠模式转换为唤醒模式并且执行(c)；以及(e)在该处理之后，或者如果RF信号不需要该处理，则在MFP是不处于休眠模式的上行链路节点的情况下，将RF信号写入区块链网络，或者在MFP不是上行链路节点并且MFP是中继节点的情况下，执行重新广播，或者在MFP是处于休眠模式的上行链路节点的情况下，确定是否将MFP从休眠模式转换为唤醒模式，并且在确定将MFP从休眠模式转换为唤醒模式的情况下，将MFP从休眠模式转换为唤醒模式并执行(e)。另外，该操作还可以包括：在选择MFP中的一个繁忙MFP之前，选择MFP中的一个空闲MFP，并且MFP中的所述一个繁忙MFP具有低的或当前计算的负荷，以使延迟最小化；而且，可以基于以下来选择MFP中的所述一个繁忙MFP：
如果
Figure BDA0002379759010000031
I＝{Mi|fA(Mi)＝空闲
Figure BDA0002379759010000032
个邻居，则F＝minfCL(Mi)。
此外，确定是否将MFP从休眠模式转换为唤醒模式是基于包括所述MFP自己或使用邻居完成处理的能力的中继(R)的成本、所述MFP唤醒的可能性、以及包括发送所述RF信号的IoT设备的预计路线的传输LT可能性进行的；可以基于以下确定是否将MFP从休眠模式转换为唤醒模式：
Figure BDA0002379759010000033
个邻居。
此外，其中MFP负载基于过去功率(P)进行平衡。
根据上述方法，其中，所述MFP负载可以基于以下进行平衡：
Figure BDA0002379759010000034
个邻居。
根据另一方面，低功率广域区块链网络不使用蜂窝通信网络。
示例实现方式还可以包括：具有存储器和处理器的非暂时性计算机可读介质以及用于控制对具有边界和接入点的受控接入环境的接入的系统，所述处理器能够执行用于控制对具有边界的封闭区域的接入的指令。
附图说明
本专利或申请文件包含至少一个彩色附图。专利局将根据请求和必要费用的支付，提供带有彩色附图的本专利或专利申请公开的副本。
图1示出了用于IoT区块链网络的现有技术方法。
图2示出了根据示例实现方式的方法。
图3A至图3D示出了根据示例实现方式的通过节点标记的RF WAN配置的过程。
图4A至图4E示出了根据示例实现方式的RF WAN操作的过程。
图5示出了根据示例实现方式的用于状态共享的功能和实体关系。
图6示出了具有适于在一些示例实现方式中使用的示例计算机设备的示例计算环境。
图7示出了适于某些示例实现方式的示例环境。
具体实施方式
以下详细描述提供了本申请的附图和示例实现方式的进一步细节。为了清楚起见，省略了附图标记和附图之间的冗余元件的描述。整个说明书中使用的术语仅被提供作为示例并不旨在限制。
示例实现方式的各方面涉及与将多功能打印机(例如，MFP)的密集部署转变成低成本低功率广域网(LPWAN)以支持IoT应用相关的系统和方法。例如但不作为限制，IoT应用可以包括但不限于供应链监视、智慧城市、人员监视和资产监视。
更具体地说，射频(RF)接收器嵌入在MFP中，这些MFP跨地理区域密集部署(例如，跨城市或地区、或者甚至国家的便利店等中)。当可能与移动体(诸如运输车辆等)相关联的无线IoT设备穿过与RF接收器相关联的覆盖区域时，MFP区块链网络将执行一个或更多个操作。所述一个或更多个操作可以包括但不限于：收集IoT设备传感器数据，使用在区块链上可验证的到达时间延迟(TDoA)算法计算IoT设备位置，使用与MFP站点关联的互联网回程(haul)将传感器数据传输到远程服务(诸如，云)，和/或例如使用区块链或相关技术以安全形式记录所收集的数据。
根据示例实现方式的各方面，提供了一种方法来配置和操作用于接收、中继、处理和上行链路传输(uplinking)传感器数据的MFP RF网状网络。MFP RF网状网络由MFP特性、MFP状态以及历史数据驱动，所述MFP特性可以包括但不限于物理位置和处理器、存储器和上行链路传输能力，所述MFP状态包括但不限于MFP休眠/唤醒状态和MFP作业队列，所述历史数据包括但不限于MFP功耗和MFP作业历史。
图2示出了根据示例实现方式的系统200。更具体地说，在系统200中，RF接收器215被部署在MFP中，以创建具有互联网回程的低成本LP WAN。更具体地，MFP例如被布置在RF网中的地理上不同的位置203、209处，以通过使用与MFP站点关联的互联网回程，从在205处的IoT传感器接收(例如，在215处)传感器数据，将所述传感器数据转发(例如，在217处)、处理所述传感器数据和将所述传感器数据上行链路传输(例如，在219处)到在201处的云。使用在207处的现有技术的TDoA和区块链方法。
根据示例实现方式，MFP被用作用于IoT应用的低成本LP WAN的平台。示例实现方式的各方面涉及RF网的配置以及RF网的操作。关于RF网配置，基于MFP特性优化了网络拓扑。例如但不作为限制，MFP可以基于各种因素(诸如物理位置)而具有变化的RF接收能力。
在一个示例中，MFP可能位于建筑物内部的深处，而对于IoT设备所在的区域或地区没有清晰的视线。结果，那些MFP可能具有降低的接收IoT设备传感器数据的能力。在另一个示例中，MFP可能具有变化的计算和存储能力。例如，低端MFP可能具有无法用于附加或另选处理的专用集成电路(ASIC)。
示例实现方式的其它方面涉及RF网的操作。例如，RF网操作可能涉及MFP功耗的最小化，从而利用MFP节省特征(诸如，休眠/唤醒模式)来操作。此外，示例实现方式可以例如平衡MFP的主机电力的使用和互联网连接。
图3A至图3D示出了根据示例实现方式的RF网配置过程300。在示例实现方式中，如下文进一步详细说明的，具有对于IoT设备的足够RF可见性的MFP被用作接收器节点，而其它MFP可以基于它们的能力被自动标记。例如但不作为限制，具有对于最接近的MFP邻居的足够RF可见性(例如，>-70dBm)的MFP可以被标记为中继节点，具有足够处理能力(例如，>1GHz)的MFP可以被标记为处理节点，并且具有可靠回程(例如，0.5Mbps上传/下载)的MFP可以被标记为上行链路节点。此外，可以根据需要添加非MFP节点以完成该网络。此外，在调试期间登记接收器节点的地理坐标。可以由服务技术人员执行该登记，或者可以通过使用MFP中嵌入的GPS/GM SS硬件执行该登记。可选地，可以提供传感器以检测可能需要重新登记的MFP位置变化。在一个示例实现方式中，使MFP循环的电力可以将MFP标记为需要重新登记。
如图3A所示，一旦RF WAN配置过程在301处开始，就在303处检查网络中的每个MFP的上行链路传输能力。对于在305处被确定为要连接的每个MFP，该MFP在307处被标记为可以用作上行链路节点的节点。对于在305处被确定为将不被连接的每个MFP，跳过操作307，并且在309处，完成标记上行链路节点的过程，并且在A处，该过程前进至图3B。
如图3B所示，在311处检查网络中的每个MFP的处理器。对于在313处被确定为满足处理要求的每个MFP，在315处将该MFP标记为用于处理的节点。对于在313处被确定为不满足处理要求的每个MFP，跳过操作315，并且在317处，完成标记处理节点的过程，并且在B处，该过程前进至图3C。
如图3C所示，对于网络中的每个MFP，在319处执行针对RF广播强度的扫描(例如，每个MFP的RF接收器扫描检测附近节点的能力)。对于在321处被确定为检测附近节点的每个MFP，在C处，该过程前进至图3D，如下所述。对于在321处不能经由其RF接收器检测到附近节点的每个MFP，在323处检查该MFP以确定其是否已被标记为上行链路节点和/或处理节点。如果是，则在C处，该过程前进至图3D，如下所述。如果不是，则MFP不具有被标记为上行链路节点、处理节点或中继节点的足够能力，并且在325处结束对该MFP的规定(provisioning)。
如图3D所示，对于在321处被确定为能够经由RF接收器接收信号或在323处具有上行链路传输和/或处理标签的MFP，在327处将那些MFP标记为用于接收和中继的节点。在329处，将那些MFP标记为具有地理坐标的节点，并且在331处，提供或公布RF网中的那些MFP的能力。在333处，规定完成。
图4A至图4E示出了根据示例实现方式的RF网的操作的过程400。更具体地，根据示例实现方式，MFP动态地确定其在RF网中的作用，以加速处理并进行上行链路传输，同时使功耗和延迟最小化。动态确定是基于MFP的能力、以及其当前的省电和处理状态、以及邻近MFP关于当前省电和处理状态的能力进行的。更具体地，实现成本函数，该成本函数可以选择唤醒模式下的MFP，以使延迟最小化并平衡负载，并选择要转换为唤醒模式的处于休眠模式的MFP。
如图4A所示，在401处，诸如与运输车辆等相关联的IoT设备可以发送数据。另选地或并行地，在403处，邻近MFP可以发送或转发数据。在405处，MFP在其RF接收器处接收RF信号。更具体地，在405处，如果IoT设备在401处发送了数据，则MFP从IoT设备接收RF信号，和/或在403处从转发数据的邻近MFP接收RF信号。
在407处，确定MFP是否处于休眠模式。如上所述，如果在407处确定MFP处于休眠模式，则在409处确定MFP是否在RF网的配置期间被标记为中继节点，如上所述。如果在409处的确定结果是MFP被标记为中继节点，则在411处重新广播在405处接收到的RF信号。例如，该重新广播的RF信号可以由邻近MFP接收。
如果在407处确定MFP不处于休眠模式，则在A处，该过程前进至图4B。在413处，确定MFP是否处于唤醒模式并且是繁忙的。如果是这样，则在415处存储该分组，并且在清除当前作业队列之后，该过程返回至A。
如果在409处确定MFP未被标记为中继节点，或者在413处确定MFP不处于唤醒模式且是繁忙的，则在B处，该过程前进至图4C。在419处，基于接收到的RF信号来确定是否需要处理操作。如果是，则在421处，确定是否将MFP标记为处理节点、以及上行链路节点或中继节点。如果不是，则在423处，针对该MFP终止(drop)该过程400。如果是，则在425处，确定MFP是否处于休眠模式。如果在429处确定MFP处于休眠模式，则在D处，该过程前进至图4E，如下面进一步解释的。如果在429处确定MFP不处于休眠模式，则在427处执行在419处识别的过程，并且在C处，该过程前进至图4D，如下所述。
如图4D所示，在427处执行处理之后，在429处确定是否将MFP标记为上行链路节点。如果是，则在431处确定MFP是否处于休眠模式。如果不是，则在433处，MFP对区块链执行写操作。如果在431处确定MFP处于休眠模式，则在435处，确定是否唤醒MFP，如下面更详细解释的。如果在435处确定唤醒MFP，则在C处，该过程前进至操作429，如上所述。如果在435处确定不唤醒MFP，则在437处，针对该MFP终止过程400。
如图4D所示，在425处确定MFP处于休眠模式使得不执行过程427之后，在445处确定是否唤醒MFP，如下面更详细解释的。如果在445处确定唤醒MFP，则在B处，该过程前进至操作419，如上所述。如果在445处确定不唤醒MFP，则在447处，针对该MFP终止操作400。
根据前述示例实现方式，选择处于唤醒模式的MFP，以使延迟最小化。例如但不作为限制，在繁忙MFP之前选择空闲MFP。对于繁忙MFP，选择具有较低当前计算负载(CL)的那些MFP，以使延迟最小化。例如但不作为限制，选择可以基于以下关系进行：
如果
Figure BDA0002379759010000081
I＝{Mi|fA(Mi)＝空闲
Figure BDA0002379759010000082
个邻居，则F＝min fCL(Mi) (1)
关于如上所述诸如在435处和/或在445处确定是否唤醒MFP，可以将以下标准应用于该确定，以生成(2)中所示的关系：
自己或使用邻居来完成该过程的能力，即，中继的成本(R)
针对作业唤醒的可能性(基于作业历史记录)(LJ)
IoT设备的预期路线(“唤醒路径”)，即，传输的可能性(LT)
Figure BDA0002379759010000085
关于RF网操作，还可以基于过去功耗(P)来执行MFP的负载平衡。例如但不作为限制，负载平衡可以基于以下关系：
Figure BDA0002379759010000086
因此，在上述示例实现方式的各方面，对于唤醒路径，诸如MFP的网络网关的位置是已知的，经过网络的传感器的位置是已知的。因此，可以针对传感器确定估计的路线，以便唤醒休眠的MFP，以准备进行网络传输。
此外，示例实现方式的各方面提供了完成处理和上行链路传输的能力，同时确保当节点不能自己或经由网络的邻近节点完成处理和上行链路传输时它们不被唤醒。此外，邻近MFP可以通过RF网共享状态信息和能力，以使每个节点在网中的节点周围。此外，如果存在靠近该MFP并且已离开并能够处理负载的一些MFP，则处于休眠模式的MFP可以安全地停止传输以保存电力。
根据示例实现方式，启发式地使用MFP作业历史来确定转换到唤醒模式不增加平均功耗，因为MFP可能被唤醒以处理其功能之一，诸如打印、扫描、复印、传真等。
此外，根据示例实现方式的区块链的实现可以具有附加方面。例如但不作为限制，可以使用区块链通过加密信号交换(handshake)来认证IoT设备，以提供IoT设备安全性。此外，MFP主机可以经由记录在区块链上的代币而被赊购(credited)，诸如用于其电力和互联网的使用。在这方面，MFP的所有者或出租人(诸如便利店)能够接收针对网络所使用的电力和互联网的赊购(credit)，并且可以被给予将它们的MFP包括在RF网中的动机。例如，在高峰需求时段期间，可以为电力和互联网的使用提供额外赊购。另外，MFP区块链网络可用于客户购买代币，以支付与MFP区块链网络相关的服务。
示例实现方式还可以包括代币赊购系统，以使RF网状网络中的MFP的所有者和/或运营商能够接收可应用于产品和服务的赊购。更具体地，根据示例实现方式，可以在用户参与RF网状网络的情况下向用户提供小额赊购。可以在系统中维护应计赊购的余额(诸如对于互联网和电力使用)，并且未偿还赊购可以被应用至尚欠余额，或者被交换用于购买产品或服务的价值。可以有资格为一个或更多个用户提供赊购的活动包括但不限于经由MFP的本地互联网连接从设备接收IoT数据和发送IoT数据、以及处理、存储、传输或验证与RF网状网络的操作相关的任何传感器或交易数据。
图5提供了根据示例实现方式的电力状态和能力共享功能500的示意图。如501中所示，MFP可以利用其RF接收器执行对信号的扫描。更具体地说，MFP正在扫描以检测来自一个或更多个邻近MFP的RF信号。如果MFP经由其RF接收器检测到从一个或更多个邻近MFP发送的信号，则MFP可以将一个或更多个邻近MFP关联为邻居。此外，该结果可以被提供给区块链网络和/或云。
如503中所示，MFP可以输出提供状态信息的信号，以便与能够利用该状态做出处理决策的任何邻近MFP共享状态(例如，一旦检测到或感测到该状态)。例如，状态可以指示MFP的休眠/唤醒情况、或者MFP处理、存储和/或转发信息的能力(诸如MFP的节点状态)。然后，MFP可以与区块链网络共享该状态的信息(例如，能力)以及以上关于501描述的所记录的邻居信息。类似地，状态信息可以与云共享。因此，区块链网络和云还可以与其它MFP传输状态信息。可选地，云还能够使用其它信息来获取邻近MFP的标识信息。换句话说，邻近MFP的检测和记录可以间歇地发生，并且不需要与状态信息的共享同步。但是，在针对云的示例实现方式中，云可以例如通过从其数据存储器读取邻近MFP的列表来智能地分发共享状态信息，从而基本上使网络流量最小化。
在505处，对于如上所述已从区块链网络和/或云接收到与MFP的状态有关的信息的其它MFP中的每个，那些其它MFP可以确定该MFP是否被表征为邻居。如果是，则保存MFP状态信息；如果不是，则丢弃MFP状态信息。
图6示出了具有适于在一些示例实现方式中使用的示例计算机设备605的示例计算环境600。计算环境600中的计算设备605可以包括一个或更多个处理单元、内核或处理器610、储存器615(例如，RAM、ROM等)、内部存储器620(例如，磁性存储器、光学存储器、固态存储器、和/或有机存储器)和/或I/O接口625，它们中的任一个都可以联接在用于传输信息的通信机构或总线630上或嵌入计算设备605中。
计算设备605可以通信地联接到输入/接口635和输出设备/接口640。输入/接口635和输出设备/接口640中的一者或两者可以是有线或无线接口并且可以是可拆卸的。输入/接口635可以包括可用于提供输入的物理的或虚拟的任何设备、组件、传感器或接口(例如，按钮、触摸屏界面、键盘、指示/光标控制器、麦克风、相机、盲文阅读机、运动传感器、光学读取器等)。
输出设备/接口640可以包括显示器、电视、监视器、打印机、扬声器、盲文阅读机等。在一些示例实现方式中，输入/接口635(例如，用户界面)和输出设备/接口640可以被嵌入或物理联接至计算设备605。在其它示例实现方式中，其它计算设备可以用作或提供用于计算设备605的输入/接口635和输出设备/接口640的功能。
计算设备605的示例可以包括但不限于高度移动的设备(例如，智能电话、车辆和其它机器中的设备、人类和动物携带的设备等)、移动设备(例如，平板电脑、笔记本电脑、膝上型电脑、个人计算机、便携式电视、收音机等)以及不被设计用于移动性的设备(例如，台式计算机、服务器设备、其它计算机、信息亭、嵌入和/或联接一个或更多个处理器的电视、收音机等)。如前述附图和描述中所公开的，计算设备605包括一个或更多个MFP、区块链网络、云中的一个或更多个设备、和/或与IOT传感器相关联的一个或更多个设备。
计算设备605可以可通信地联接(例如，经由I/O接口625)到外部存储器645和网络650，以用于与(包括具有相同或不同配置的一个或更多个计算设备的)任何数量的联网组件、设备和系统通信。计算设备605或任何连接的计算设备可以充当或者被称为服务器、客户端、精简型服务器、通用机器、专用机器或另一标签或提供服务器、客户端、精简型服务器、通用机器、专用机器或另一标签的服务。例如但不作为限制，网络650可以包括区块链网络和/或云。如上所述，本文中的示例实现方式不需要任何蜂窝网络，并且可以使用RF网状网络来实现，且仅进行RF发送和接收、以及IOT发送和接收、以及经由MFP互联网连接的互联网回程。
I/O接口625可以包括但不限于使用任何通信或I/O协议或标准(例如，以太网、802.11x、通用系统总线、WiMAX、调制解调器、蜂窝网络协议等)以用于至少与计算环境600中的所有连接的组件、设备和网络之间传输信息的有线和/或无线接口。网络650可以是任何网络或网络(例如，互联网、局域网、广域网、电话网络、蜂窝网络、卫星网络等)的组合。
计算设备605可以使用计算机可用或计算机可读介质(包括暂时性介质和非暂时性介质)来使用和/或通信。暂时性介质包括传输介质(例如，金属电缆、光纤)、信号、载波等。非暂时性介质包括磁性介质(例如，磁盘和磁带)、光学介质(例如，CD ROM、数字视频盘、蓝光盘)、固态介质(例如，RAM、ROM、闪存、固态存储器)以及其它非易失性存储器或储存器。
计算设备605可用于在一些示例计算环境中实现技术、方法、应用、过程或计算机可执行指令。可以从暂时性介质中检索计算机可执行指令，并将计算机可执行指令存储在非暂时性介质上并从非暂时性介质检索计算机可执行指令。可执行指令可以源自任何编程、脚本和机器语言(例如，C、C++、C#、Java、Visual Basic、Python、Perl、JavaScript等)中的一个或更多个。
处理器610可以在本地或虚拟环境中的任何操作系统(OS)(未示出)下执行。可以部署一个或更多个应用程序，该一个或更多个应用程序包括逻辑单元655、应用程序编程接口(API)单元660、输入单元665、输出单元670、任务执行单元675、状态确定单元680、区块链/云单元685和用于使不同单元之间彼此通信、与OS以及与其它应用程序(未示出)进行通信的单元间通信机制695。
例如，任务执行单元675、状态确定单元680和状态确定单元685可以实现以上关于上述结构示出的一个或更多个处理。所描述的单元和元件可以在设计、功能、配置或实现方面改变，并且不限于所提供的描述。
在一些示例实现方式中，当信息或执行指令由API单元660接收时，它可以被传输至一个或更多个其它单元(例如，逻辑单元655、输入单元665、任务执行单元675、状态确定单元680和区块链/云单元685)。
例如，任务执行单元675可以接收和处理与基于状态执行任务相关联的指令。根据节点作为中继节点、处理节点和/或上行链路节点的分类，如果MFP已经被标记为中继节点，则任务执行单元675可以执行中继操作以将信息传送到邻近MFP，如果MFP已被标记为处理节点，则执行处理操作，和/或如果MFP已被标记为上行链路节点，则执行上行链路传输操作。对于已经被标记为上行链路节点的MFP，任务执行单元675可以根据节点分类和MFP的状态与区块链/云单元685交互(其与区块链网络和云交互)。此外，状态确定单元680可以接收和处理信息以确定和潜在地转换MFP的状态。例如但不作为限制，如上所述，可以在休眠模式和唤醒模式之间转换MFP的状态，以便选择使延迟最小化的MFP，同时还平衡功耗和通过如上所述标记的节点的配置过程确定的MFP能力。
在某些情况下，在上述一些示例实现方式中，逻辑单元655可以被配置为控制单元之间的信息流，并指导由API单元660、输入单元665、任务执行单元675、状态确定单元680以及区块链/云单元685提供的服务。例如，一个或更多个过程或实现的流可以由逻辑单元655单独或结合API单元660来控制。
图7示出了适于一些示例实现方式的示例环境。环境700包括设备705-745，并且每个设备例如经由网络760(例如，通过有线连接和/或无线连接)通信地连接到至少一个其它设备。一些设备可以通信地连接到一个或更多个存储设备730和745。
一个或更多个设备705-745的示例可以分别是图6中描述的计算设备605。设备705-745可以包括但不限于具有如上所述的监视器和相关网络摄像头的计算机705(例如，膝上型计算设备)、移动设备710(例如，智能手机或平板电脑)、电视715、与车辆720相关联的设备、服务器计算机725、计算设备735-740、存储设备730和745。如上所述，这些设备可以包括具有RF发送器和接收器的MFP或与该MFP关联。
在一些实现方式中，设备705-720可以被认为是与企业的用户相关联的用户设备。设备725-745可以是与服务提供商相关联的设备(例如，由外部主机使用以提供上述和关于各种附图的服务、和/或存储数据，诸如网页、文本、文本部分、图像、图像部分、音频、音频片段、视频、视频片段和/或其相关信息)。
可选地，示例实现方式可以涉及具有与MFP设备相似或相关的特性的非MFP设备，从而将它们集成到IoT应用的RF网中，如上所述。此外，可以将MFP或非MFP设备的集合转换为用于IoT应用以外的应用的RF网。例如但不作为限制，非IoT应用可以包括但不限于对等消息传输，而无需使用蜂窝网络，例如通过采用MFP网；经由MFP网打印到远程MFP；从一个MFP扫描，以经由MFP网在另一MFP处打印；从一个MFP扫描，以便经由MFP网在另一个MFP处存储；从一个MFP接收传真，以经由MFP网在另一MFP处打印。
相对于现有技术，前述示例实现方式可以具有各种益处和优点。例如但不作为限制，示例实现方式提供了一种使用MFP作为用于IoT应用的低成本LP WAN的平台的方法。更具体地说，示例实现方式可以通过以与MFP的省电特征结合的方式使功耗最小化，以及通过平衡MFP的主机电力的使用和互联网连接，来克服与功耗相关的现有技术问题。因此，示例实现方式可以提供能够基于MFP特征来配置和/或操作MFP RF网的方法和系统，所述MFP特征包括但不限于：物理位置和处理器、存储和上行链路传输能力；MFP状态，包括休眠/唤醒状态和作业队列；以及历史数据，包括但不限于MFP功耗和MFP作业历史。
与采用专用RF设备的现有技术LP WAN相比，示例实现方式使用MFP创建LP WAN。结果，可以以允许快速创建RF网状网络的方式使用已经部署的现有MFP。此外，与使用区块链的现有技术供应链应用相反，在示例实现方式中将MFP用于供应链监视。与MFP关联的功能已集成到用于LP WAN的功能和支持中。
另外，示例实现方式的各方面可以利用现有连接，以便相对于现有技术提供有优越性的覆盖率的成本。结果，示例实现方式能够使用三角测量以足够高的集中度快速部署锚点，从而为IoT设备提供准确、低功率和可验证的地理定位能力。与之相比，现有技术必须部署昂贵的、专有的且受到严格监管的基础设施，以实现足够高的密度用于三角测量。另选地，在设备GPS上使用的现有技术而不是三角测量的情况下，存在诸如欺骗的安全风险，并且消耗大量电力，从而在这种设备上GPS替代品上广泛部署IoT设备的维护成本很高，并且只能在具有高投资回报率的使用实例中可接入。
尽管已经示出并描述了一些示例实现方式，但是提供这些示例实现方式是为了将本文所述的主题传达给熟悉本领域的人们。应该理解的是，本文描述的主题可以以各种形式实现而不限于所描述的示例实现方式。可以在没有那些具体定义或描述的主题的情况下，或者在利用没有描述的其它或不同元素或物品的情况下，实践本文描述的主题。熟悉本领域的技术人员将理解，可以在不脱离如所附权利要求及其等同物所定义的本文所述主题的情况下，对这些示例实现方式中进行改变。

Claims (20)

1.一种管理将多功能打印机MFP作为射频RF网中的节点的低功率广域区块链网络的方法，所述方法包括以下步骤：
针对每个所述MFP，基于包括RF接收、计算、存储和上行链路传输的MFP特性来配置所述RF网；以及
基于使延迟最小化、平衡负载和/或使MFP在休眠模式和唤醒模式之间转换的函数，针对每个所述MFP及其邻近MFP，基于所述MFP特性、当前节电和处理状态来操作所述RF网以动态地确定所述MFP的作用。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，配置所述RF网的步骤包括：
针对所述MFP中的一个MFP，确定互联网回程可靠性、处理能力和RF可见性中的至少一个；以及
基于所述确定的结果，将所述MFP标记为中继节点、处理节点和上行链路节点中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述互联网回程可靠性的步骤包括：检查所述MFP和所述互联网之间的上行链路传输，并且在所述MFP和所述互联网之间的上行链路传输被连接的情况下，将所述MFP标记为上行链路节点。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述处理能力的步骤包括：检查所述MFP的处理器，并且在所述处理器满足处理能力要求的情况下，将所述MFP标记为所述处理节点。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述RF可见性的步骤包括：所述MFP的RF接收器执行扫描操作以接收进入的RF广播信号，并且在所述扫描操作导致基于所述进入的RF广播信号识别出所述邻近MFP中的一个或更多个的情况下，或者在所述MFP被标记为上行链路节点和/或处理节点的情况下，将所述MFP标记为所述中继节点。
6.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括以下步骤：在将所述MFP标记为所述中继节点、所述处理节点和/或所述上行链路节点之后，进一步用地理坐标来标记所述MFP，并且在所述区块链网络中提供与所述MFP相关联的能力信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，由技术人员在调试期间或通过使用所述MFP中的位置检测硬件来登记所述MFP的地理坐标，并且当所述MFP的位置改变时或基于MFP的电力周期，需要重新登记所述MFP。
8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在所述RF网中不是MFP的其它节点。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述MFP特征还包括所述MFP的物理位置，并且其中，基于包括所述MFP的工作队列和休眠/唤醒状态中的一个或更多个的MFP状态以及包括所述MFP的作业历史和功耗中的一个或更多个的MFP历史数据来操作所述RF网。
10.根据权利要求2所述的方法，其中，所述操作包括：
(a)所述MFP接收RF信号，并且在所述MFP是处于所述休眠模式的中继节点的情况下，重新广播所述RF信号；
(b)在所述MFP不处于所述休眠模式而是处于繁忙状态的情况下，在所述MFP处存储与所述RF信号相关的信息；
(c)在所述MFP不处于所述休眠模式并且不处于所述繁忙状态的情况下，或者所述MFP不是所述中继节点并且所述MFP处于所述休眠模式的情况下，确定所述RF信号是否需要处理；
(d)在所述RF信号需要处理并且所述MFP是所述处理节点的情况下，
当所述MFP不处于所述休眠模式时，执行所述处理，以及
当所述MFP处于所述休眠模式时，确定是否将所述MFP从所述休眠模式转换为所述唤醒模式，并且在确定将所述MFP从所述休眠模式转换为所述唤醒模式的情况下，将所述MFP从所述休眠模式转换为所述唤醒模式并执行(c)；
(e)在所述处理之后，或者如果所述RF信号不需要所述处理，
在所述MFP是不处于所述休眠模式的上行链路节点的情况下，将所述RF信号写入所述区块链网络，或者
在所述MFP不是所述上行链路节点并且所述MFP是所述中继节点的情况下，执行所述重新广播，或者
在所述MFP是处于休眠模式的上行链路节点的情况下，确定是否将所述MFP从所述休眠模式转换为所述唤醒模式，以及在确定将所述MFP从所述休眠模式转换为所述唤醒模式的情况下，将所述MFP从所述休眠模式转换为所述唤醒模式并执行(e)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述操作还包括：在选择所述MFP中的一个繁忙MFP之前，选择所述MFP中的一个空闲MFP，并且所述MFP中的所述一个繁忙MFP具有低负荷或当前计算的负荷以使延迟最小化。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，基于以下来执行选择所述MFP中的一个繁忙MFP：
如果
Figure FDA0002379757000000034
Figure FDA0002379757000000033
个邻居，则F＝minfCL(Mi)。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，确定是否将所述MFP从所述休眠模式转换为所述唤醒模式是基于包括所述MFP自己或使用邻居完成处理的能力的中继R的成本、所述MFP唤醒的可能性、以及包括发送所述RF信号的物联网IoT设备的预计路线的传输LT可能性进行的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，基于以下来确定是否将所述MFP从所述休眠模式转换为所述唤醒模式：
F＝max f(fR，i，LT，i，LJ，i)，
Figure FDA0002379757000000031
个邻居。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，基于过去功耗P来平衡MFP负载。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述MFP负载基于以下进行平衡：
Figure FDA0002379757000000032
个邻居。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低功率广域区块链网络不使用蜂窝通信网络。
18.一种用于低功率广域区块链网络的系统，所述系统包括：
多功能打印机MFP，所述多功能打印机MFP作为射频RF网中的节点，其中，所述MFP中的一个或更多个MFP经由互联网连接到云网络，并且每个所述MFP都包括RF接收器，所述RF接收器被配置为从所述MFP中的邻近MFP和物联网IoT设备接收RF信号；以及
区块链网络，所述区块链网络联接到所述多功能打印机，
其中，针对每个所述MFP，基于包括RF接收、计算、存储和上行链路传输的MFP特性来配置所述RF网；以及
基于使延迟最小化、平衡负载和/或使MFP在休眠模式和唤醒模式之间转换的函数，针对每个所述MFP及其邻近MFP，基于所述MFP特性、当前节电和处理状态来操作所述RF网以动态地确定所述MFP的作用。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，通过针对所述MFP中的一个MFP确定互联网回程可靠性、处理能力和RF可见性中的至少一个并且基于所述确定的结果，将所述MFP标记为中继节点、处理节点和上行链路节点中的至少一个来配置所述RF网，其中，确定所述互联网回程可靠性包括：检查所述MFP和互联网之间的上行链路传输，并且在所述MFP和互联网之间的上行链路传输被连接的情况下，将所述MFP标记为上行链路节点，确定所述处理能力包括：检查所述MFP的处理器，并且在所述处理器满足处理能力要求的情况下，将所述MFP标记为处理节点，并且确定所述RF可见性包括：所述MFP的RF接收器执行扫描操作以接收进入的RF广播信号，并且在所述扫描操作导致基于所述进入的RF广播信号识别出所述邻近MFP中的一个或更多个的情况下，或者在所述MFP被标记为上行链路节点和/或处理节点的情况下，将所述MFP标记为中继节点，并且进一步地，其中，在将所述MFP标记为所述中继节点、所述处理节点和/或所述上行链路节点之后，进一步用地理坐标标记所述MFP，并且在所述区块链网络中提供与所述MFP相关的能力信息。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述RF网通过以下来操作：
(a)所述MFP接收RF信号，并且在所述MFP是处于休眠模式的中继节点的情况下，重新广播所述RF信号；
(b)在所述MFP不处于所述休眠模式而是处于繁忙状态的情况下，在所述MFP处存储与所述RF信号相关的信息；
(c)在所述MFP不处于所述休眠模式并且不处于所述繁忙状态的情况下，或者在所述MFP不是中继节点并且所述MFP处于所述休眠模式的情况下，确定所述RF信号是否需要处理；
(d)在所述RF信号需要处理并且所述MFP是所述处理节点的情况下，
当所述MFP不处于所述休眠模式时，执行所述处理，以及
当所述MFP处于所述休眠模式时，确定是否将所述MFP从所述休眠模式转换为所述唤醒模式，并且在确定将所述MFP从所述休眠模式转换为所述唤醒模式的情况下，将所述MFP从所述休眠模式转换为所述唤醒模式并执行(c)；
(e)在所述处理之后，或者如果所述RF信号不需要处理，
在所述MFP是不处于所述休眠模式的上行链路节点的情况下，将所述RF信号写入所述区块链网络，或者
在所述MFP不是所述上行链路节点而所述MFP是所述中继节点的情况下，执行所述重新广播，或者
在所述MFP是处于所述休眠模式的上行链路节点的情况下，确定是否将所述MFP从所述休眠模式转换为所述唤醒模式，并且在确定将所述MFP从所述休眠模式转换为所述唤醒模式的情况下，将所述MFP从所述休眠模式转换为所述唤醒模式并且执行(e)。
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