CN111919492B - 用于工业无线网络中的信道访问方法、系统和分组收发器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于工业无线网络中的信道访问的机制。一种方法包括由网络控制器向工业无线网络中的分组收发器分配保证时隙集合中的时间/频率资源单元。保证时隙在时间上划分为间隙，并且在频率上划分为信道，其中，一个间隙‑信道对定义一个时间/频率资源单元。该方法包括由网络控制器向分组收发器提供关于分配给分组收发器的时间/频率资源单元的信息。该方法包括由分组收发器将它们自身的业务流的分组映射到每个保证时隙集合中分配给它们的时间/频率资源单元。每个分组收发器的分组是根据其自身的业务流基于优先级的调度并且独立于工业无线网络中的其他分组收发器的分组的任何映射来映射的。

Description

用于工业无线网络中的信道访问方法、系统和分组收发器
技术领域
本文提出的实施例涉及用于工业无线网络中的信道访问的方法、网络控制器、分组收发器、计算机可读存储介质。
背景技术
工业通信系统通常用于电网控制应用中(例如，用于变电站自动化)，以实现装置控制和监控。因此，这些通信系统必须适应来自信息技术(IT)基础设施(例如，远程监控设备、计量设备等)以及来自操作技术(OT)基础设施(例如，控制系统)的不同类型的业务。不同的业务流在确定性、延迟和可靠性方面具有不同的具体要求，在设计协议栈，尤其是协议栈中的媒体访问控制(MAC)层时应考虑这些要求。
在这方面，IEEE时间敏感性网络(TSN)工作组正在开发新的标准，该新的标准允许在以太网的MAC层上精确调度异构的业务流。由于使用了时间感知整形器和抢占机制，TSN能够为每个业务流保证有界的最坏延迟并实现冗余和容错。
当考虑将无线网络用于工业通信系统时，为了避免分组冲突，信道访问协议甚至变得更加重要。因为TSN机制依赖于控制工业通信系统中的所有传输的交换机的存在，所以不能直接实现TSN机制。因此，如在IEEE 802.15.4e MAC中那样，通过周期性超帧组织的时隙信道访问通常用于低功耗、及时且可靠的无线个人局域网(WPANs)。然而，该标准未考虑调度具有不同的优先级的异构的业务流的可能性，并且其通常受到底层IEEE 802.15.4物理层的限制。
鉴于上述情况，可以得出结论，电网控制应用(例如，变电站自动化)中采用的无线网络中的协议层(例如，MAC层)的设计对于确保实现确定性、延迟和可靠性方面所要求的性能是至关重要的。如以上所公开，尽管IEEE TSN可以在太网中用于调度具有不同的优先级的业务流，然而，TSN不能直接应用在无线网络中。时隙协议(诸如，IEEE802.15.4e中提出的协议)通常用于调节信道访问并避免冲突，但是它们在处理TSN提供的不同的业务流优先级中缺乏灵活性。
因此，还需要对工业无线网络中的节点的资源的调度进行改进。
发明内容
本文的实施例的目的在于对工业无线网络中的节点的资源提供有效的调度。这通过本文所公开的用于工业无线网络中的信道访问的机制来实现。
根据第一方面，提出了一种用于工业无线网络中的信道访问的方法。该方法包括由网络控制器将保证时隙集合中的时间/频率资源单元分配给工业无线网络中的分组收发器。保证时隙在时间上划分为间隙，并且在频率上划分为信道，其中，一个间隙-信道对定义一个时间/频率资源单元。该方法包括由网络控制器向分组收发器提供关于分配给分组收发器的时间/频率资源单元的信息。该方法包括由分组收发器将它们自身的业务流的分组映射到每个保证时隙集合中分配给它们的时间/频率资源单元。每个分组收发器的分组是根据其自身的业务流基于优先级的调度并且独立于工业无线网络中的其他分组收发器的分组的任何映射来映射的。
根据第二方面，提出了一种用于工业无线网络中的信道访问的系统。该系统包括网络控制器和分组收发器。网络控制器被配置为将保证时隙集合中的时间/频率资源单元分配给工业无线网络中的分组收发器。保证时隙在时间上划分为间隙，并且在频率上划分为信道，其中，一个间隙-信道对定义一个时间/频率资源单元。网络节点还被配置为向分组收发器提供关于分配给分组收发器的时间/频率资源单元的信息。分组收发器被配置为将它们自身的业务流的分组映射到每个保证时隙集合中分配给它们的时间/频率资源单元。每个分组收发器的分组是根据其自身的业务流基于优先级的调度并且独立于工业无线网络中的其他分组收发器的分组的任何映射来映射的。
根据第三方面，提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有用于工业无线网络中的信道访问的计算机程序。该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码在网络控制器和分组收发器的处理电路上运行时使得网络控制器和分组收发器实施根据第一方面的方法。
根据第四方面，提出了一种用于工业无线网络中的信道访问的方法。该方法由工业无线网络中的分组收发器实施。该方法包括从工业无线网络的网络控制器获得关于分配给分组收发器的时间/频率资源单元的信息。时间/频率资源单元在保证时隙集合中提供。保证时隙在时间上划分为间隙，并且在频率上划分为信道，并且其中，一个间隙-信道对定义一个时间/频率资源单元。该方法包括将其自身的业务流的分组映射到每个保证时隙集合中分配给其的时间/频率资源单元。该分组是根据分组收发器的业务流基于优先级的调度并且独立于工业无线网络中的其他分组收发器的分组的任何映射来映射的。
根据第五方面，提出了一种用于工业无线网络中的信道访问的分组收发器。该分组收发器包括处理电路。处理电路被配置为使得分组收发器从工业无线网络的网络控制器获得关于分配给分组收发器的时间/频率资源单元的信息。时间/频率资源单元在保证时隙集合中提供。保证时隙在时间上划分为间隙，并且在频率上划分为信道，并且其中，一个间隙-信道对定义一个时间/频率资源单元。处理电路被配置为使得分组收发器将其自身的业务流的分组映射到每个保证时隙集合中分配给其的时间/频率资源单元。该分组是根据分组收发器的业务流基于优先级的调度并且独立于工业无线网络中的其他分组收发器的分组的任何映射来映射的。
根据第六方面，提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有用于工业无线网络中的信道访问的计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码在分组收发器的处理电路上运行时使得分组收发器实施根据第四方面的方法。
根据第七方面，提出了一种计算机程序产品，其包括根据第三方面和第六方面中的至少一项的计算机程序以及计算机可读存储介质，在该计算机可读存储介质上存储计算机程序。该计算机可读存储介质可以是非暂时性计算机可读存储介质。
有利地，这些方法、这些网络控制器、这些分组收发器以及这些计算机程序使得能够有效调度工业无线网络中的分组收发器的资源。
有利地，这些方法、这些网络控制器、这些分组收发器以及这些计算机程序提供了集中式资源分配与本地调度的组合。
有利地，这些方法、这些网络控制器、这些分组收发器以及这些计算机程序将对信道(如在IEEE 802.15.4e中)进行时隙访问的优点与将TSN调度基元用于异构的业务流的应用(如由分组收发器提出)的可能性相结合。
有利地，这些方法、这些网络控制器、这些分组收发器以及这些计算机程序将TSN的灵活性与IEEE 802.15.4e的时隙访问相结合。
有利地，考虑到分组收发器的调度策略和网络控制器的资源分配方案，这些方法、这些网络控制器、这些分组收发器以及这些计算机程序能够为给定的确定业务流提供有界的最坏延迟。
有利地，这些方法、这些网络控制器、这些分组收发器以及这些计算机程序使得TSN机制能够在工业无线网络上有效地实现，从而允许与上层协议栈层(例如，网络层和应用层)的无缝兼容性。
从下面的详细公开、从所附从属权利要求以及从附图，公开实施例的其他目的、特征和优点将变得显而易见。
通常，除非本文另外明确定义，否则权利要求中使用的所有术语将根据其在技术领域中的普通含义来解释。除非另外明确规定，否则所有对“一/一个/所述元件、设备、部件、装置、模块、步骤等”应被开放地解释为是指元件、设备、部件、装置、模块、步骤等中的至少一个实例。除非明确规定，否则不必以所公开的确切顺序实施本文所公开的任何方法的步骤。
附图说明
现在参考附图通过示例的方式描述本发明构思，在附图中：
图1是示出根据实施例的无线通信网络的示意图；
图2和图6是根据实施例的方法的流程图；
图3是根据一个实施例的资源分配方案的示意图；
图4是根据一个实施例的超帧的示意图；
图5是根据一个实施例的将业务流映射到时间/频率资源单元的示意图；
图7是示出根据一个实施例的分组收发器的功能单元的示意图；
图8是示出根据一个实施例的网络控制器的功能单元的示意图；以及
图9示出根据一个实施例的包括计算机可读装置的计算机程序产品的一个示例。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明构思，在附图中示出了本发明构思的一些实施例。然而，本发明构思可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例；而是，这些实施例通过示例的方式提供，使得本公开将是彻底且完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明构思的范围。在整个说明书中，相同的数字表示相同的元件。由虚线示出的任何步骤或特征都应视为可选的。
图1示意性地示出了无线通信网络100，本文所公开的实施例都适用其中。表示为节点200a，200b，…，200N的网络实体配备有射频(RF)前端，其允许网络实体通过无线网络110通信。每个节点都可以代表变电站自动化系统的部件(诸如，网关、断路器、电路保护器、变压器、开关设备等)，其被配置为交换控制消息。每个节点200a，200b，...，200N可以选择性地用作分组发送器或分组接收器，并且因此，在下文中统称为分组收发器200a，200b，...，200N。
网络100的拓扑结构不限于星形结构，在星形结构中，节点(诸如，分组收发器200a，200b，...，200N)可以仅与网络控制器300通信。因此，在一些方面中，节点到节点的通信允许在分配给节点的资源单元(RU)中进行。这样，可以轻松构建线形、树形以及网格拓扑结构。
如以上所公开，需要对工业无线网络100中的节点(如本文中由分组收发器200a，200b，...，200N所例示的)的资源的调度进行改进。因此，在网络100中提供了网络控制器300。网络控制器300被配置为与网络100中的所有分组收发器200a，200b，...，200N通信。下面将公开网络控制器300的其他功能。
工业无线网络中的MAC层应确保低延迟、可靠和确定性的通信。因此，用于工业无线网络中的信道访问的有效的机制应将TSN中可用的调度机制与IEEE 802.15.4e的时隙超帧结构结合。为了此目的，因此，本文所公开的实施例中的至少一些实施例提供了一种将IEEE 802.15.4e时隙信道访问的优点与IEEE TSN基于优先级的调度的优点相结合的机制。
本文所公开的实施例特别是涉及用于工业无线网络100中的信道访问的机制。为了获得这样的机制，提供了网络控制器300、分组收发器200a，200b，...，200N、由网络控制器300和分组收发器200a，200b，...，200N实施的方法、包括代码(例如，以计算机程序的形式)的计算机程序产品，该计算机程序产品在网络控制器300和分组收发器200a，200b，...，200N的处理电路上运行时使得网络控制器300和分组收发器200a，200b，...，200N实施该方法。
现在参考图2，图2示出了根据一个实施例的如由网络控制器300和分组收发器200a，200b，...，200N实施的用于工业无线网络100中的信道访问的方法。
网络控制器300将时间/频率资源单元分配给工业无线网络100中的分组收发器200a，200b，...，200N。因此，网络控制器300被配置为实施步骤S102：
S102：网络控制器300将保证时隙420集合中的时间/频率资源单元分配给工业无线网络100中的分组收发器200a，200b，...，200N。
由于具有多信道能力，因此可以在同一时隙期间分配多个时间/频率资源单元。因此，保证时隙420在时间上划分为间隙，并且在频率上划分为信道。一个间隙-信道对定义一个时间/频率资源单位。因此，时间/频率资源单元可以由一对(s，c)定义，其中，s定义间隙号，并且c定义信道号。
然后，使分组收发器200a，200b，...，200N了解分配给它们的时间/频率资源单元。因此，网络控制器300被配置为实施步骤S104：
S104：网络控制器300向分组收发器200a，200b，...，200N提供关于分配给分组收发器200a，200b，...，200N的时间/频率资源单元的信息。
然后，分组收发器200a，200b，...，200N可以根据基于优先级的调度将它们的业务流分别映射到分配的时间/频率资源单元。因此，分组收发器200a，200b，...，200N被配置为实施步骤S106：
S106：分组收发器200a，200b，...，200N将它们自身的业务流的分组映射到每一保证时隙420集合中分配给它们的时间/频率资源单元。每个分组收发器200a的分组是根据它们自身的业务流基于优先级的调度并且独立于工业无线网络100中其他分组收发器200b，...，200N的分组的任何映射来映射的。
现在将公开涉及如由网络控制器300和分组收发器200a，200b，...，200N实施的工业无线网络中的信道访问的更多细节的实施例。
根据一个实施例，资源分配在MAC层上实施。
可以存在不同的方式提供分配的时间/频率资源单位的信息。一种方式是在资源分配方案中提供信息。因此，根据一个实施例，为每个分组收发器200a，200b，…，200N分配的时间/频率资源单元的信息在资源分配方案中提供。图3示出了用于两个连续的保证时隙420(具有时隙索引i和i+1)的资源分配方案500的一个示例。如在图3的示例中，每个时间/频率资源单元可以分配给分组收发器200a，200b，...，200N，并且因此，被使用或保持未使用。
对于不同的分组收发器200a，200b，...，200N，可以存在不同的时间/频率资源单元的分配。
根据第一示例，分组收发器200a，200b，...，200N中的至少一个被分配保证时隙420集合内的至少两个时间/频率资源单元。根据图3的说明性示例，对于表示为N1、N2、N3和N6的分组收发器来说就是这种情况。这些至少两个时间/频率资源单元可以分配互不相同的间隙和/或信道，使得每个分组收发器200a，200b，...，200N的时间/频率资源单元在时间和/或频率上扩展。根据另一个示例，分组收发器200a，200b，...，200N中的至少一个平均被分配每个保证时隙的少于一个的时间/频率资源单元。根据图3的说明性示例，对于表示为N5的分组收发器来说就是这种情况。此外，根据图3的说明性示例，表示为N2的分组收发器在保证时隙i中具有两个分配的时间/频率资源单元，而在保证时隙i+1中具有三个分配的时间/频率资源单元。
在一些方面，对于不同的分组收发器200a，200b，...，200N，时间/频率资源单元的分配是一致的，因此，其中所有分组收发器200a，200b，...，200N被分配每个保证时隙的相同数量的时间/频率资源单位。在其他方面，存在至少两个分组收发器，其没有被分配每个保证时隙的相同数量的时间/频率资源单元。
如以上所公开，为分组收发器200a分配的时间/频率资源单元可以分配互不相同的时隙和/或信道，使得每个分组收发器200a，200b，…，200N的时间/频率资源单元在保证时隙420集合内在时间和/或频率上扩展。在一些方面，间隙和/或信道(对于给定的分组收发器，时间/频率资源单元位于该间隙和/或信道中)从一个保证时隙420集合到下一个保证时隙420集合发生改变。特别地，根据一个实施例，用于资源分配方案500中的分配的时间/频率资源单元的跳频模式应用在连续的保证时隙420之间。也就是说，在一些方面，跳频模式应用在连续的保证时隙420之间。在图3的示例中，在间隙1期间，在保证时隙i中分组收发器N1被分配了在信道1中的时间/频率资源单元，而在保证时隙i+1中被分配了在信道2中的时间/频率资源单元。这使得对工业无线网络100中的外部干扰和多径衰落具有高鲁棒性。
在步骤S104中，对于网络控制器，可以有不同的方式向分组收发器200a，200b，...，200N提供信息。
根据一个实施例，网络控制器300被配置为实施(可选的)步骤S104a：
S104a：网络控制器300周期性传输信标信号410。
在一些方面，步骤S104a作为步骤S104的部分实施。
在一些方面，在信标信号410中提供了关于分配给分组收发器200a，200b，...，200N的时间/频率资源单元的信息。特别地，根据一个实施例，信标信号410包括资源分配方案500。也就是说，信标信号410可以包括在保证时隙420集合期间要采用的资源分配方案500。
信标信号410可以具有另外的目的并且可以由网络控制器300用于向分组收发器200a，200b，...，200N提供另外的信息。例如，信标信号410可以用作同步信号。特别地，根据一个实施例，信标信号包括用于分组收发器200a，200b，...，200N的时间同步信息。因此，每个分组收发器200a，200b，...，200N可以根据需要对其内部时钟进行周期性的重新调整。作为一个示例，时间同步信息可以作为网络控制器300的主时钟的时间戳提供。
现在暂时参考图4。图4示意性地示出了超帧400的结构，其中，提供了保证时隙420。信标信号410可以指示超帧400的开始。借助于保证时隙420向分组收发器200a，200b，...，200N保证超帧400中的一个或多个时间/频率资源单元。附加地，一个或多个分组收发器200a，200b，...，200N可以在一个或多个共享时隙430之中分配时间/频率资源单元。如在图4的说明性示例中，在一些方面，信标信号410的一次出现、保证时隙420集合的一次出现以及共享时隙430集合的一次出现定义一个超帧400。因此，超帧400还可以包括一个或多个共享时隙430。特别地，根据一个实施例，共享时隙430集合跟随每个保证时隙420集合。共享时隙430可以由每个分组收发器200a，200b，...，200N适时地分配。在这个方面，每个分组收发器200a，200b，...，200N可以在感测共享时隙430中是否有任何共享时隙空闲可供使用时使用具有冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)。
每个分组收发器200a，200b，...，200N可以为其业务流维持不同的传输队列，其中，传输队列以异构的优先级为特征。现在暂时参考图5。图5示意性地示出了针对表示为N1的分组收发器将业务流映射到保证时隙集合中的时间/频率资源单元。如以上所公开，在接收到关于分配的时间/频率资源单元的信息之后，分组收发器200a，200b，...，200N根据基于优先级的调度将待决的分组映射到分配的时间/频率资源单元。在本示例中，表示为N1的分组收发器具有四个业务流，每个业务流由其自身的优先级队列(优先级队列1、...、优先级队列4)表示。这些优先级队列根据它们的优先级映射到保证时隙i集合中分配给分组收发器N1的时间/频率资源单元。可以优化每个传输的物理层参数(例如，调制、编码等)，使得分组大小与时间/频率资源单元的大小相匹配。如果在步骤S104中的由网络控制器300提供的信息被接收之后，新的分组到达优先级队列，则该新的分组可以映射到当前的保证时隙集合中的分配的时间/频率资源单元中的一个，假如这些分配的时间/频率资源单元最初指定给较低优先级分组。对于重新传输来说也可以是这种情况；如果高优先级分组传输失败，则该分组可以在下一个可用的分配的时间/频率资源单元中重新传输，并将已经调度的分组移动到下一个可用的分配的时间/频率资源单元或下一个保证时隙集合。在本示例中，表示为N1的分组收发器在当前的保证时隙集合中具有三个分配的时间/频率资源单元，并且因此，具有最低优先级的业务流(在本示例中，来自优先级队列4)未映射到当前的保证时隙中的任何时间/频率资源单元。因此，在本示例中，表示为N1的分组收发器可能需要每个保证时隙集合的更多的分配的时间/频率资源单元。
也就是说，在一些情况下，待决的分组可能多于可用的时间/频率资源单元。然后，分组收发器200a，200b，...，200N可以等待下一个保证时隙集合来调度这些分组或尝试在共享时隙430中传输它们。也就是说，如以上所公开，来自优先级队列4的业务流可以分配在共享时隙430中。
如果经常发生这种情况，则分组收发器200a，200b，...，200N可以与网络控制器300协商每个保证时隙420集合的更多的时间/频率资源单元的分配。也就是说，为了避免分配的时间/频率资源单元的过度利用或利用不足，分组收发器200a，200b，...，200N可以向网络控制器300报告反馈。因此，在一些方面，分组收发器200a，200b，...，200N向网络控制器300报告返回关于分配的时间/频率资源单元的实际使用的信息。因此，根据一个实施例，分组收发器200a，200b，...，200N被配置为实施(可选的)步骤S108：
S108：分组收发器200a，200b，...，200N向网络控制器300提供反馈。该反馈与分配的时间/频率资源单元的使用有关。例如，来自每个分组收发器200a，200b，...，200N的反馈可以通知网络控制器300分配的时间/频率资源单元利用不足或过度利用、或者匹配分组收发器200a，200b，...，200N为传输它的业务流中的分组的需求。反馈可以在专用管理帧中传输。反馈可以在共享时隙430中或通过专用管理信道来传输。
网络控制器300可以利用反馈来更新资源分配方案500，使得分配给每个分组收发器200a，200b，...，200N的时间/频率资源单元更好地匹配每个分组收发器200a，200b，...，200N的实际需求。因此，根据一个实施例，网络控制器300被配置为实施(可选的)步骤S110：
S110：网络控制器300根据由网络控制器300从分组收发器200a，200b，...，200N获得的反馈动态地更新资源分配方案500。
现在参考图6，图6示出了根据一个实施例的如由工业无线网络100中的分组收发器200a，200b，...，200N中的一个实施的用于工业无线网络100中的信道访问的方法。
如以上所公开，网络控制器300在步骤S104中提供关于分配给每个分组收发器200a，200b，...，200N的时间/频率资源单元的信息。因此，分组收发器200a被配置为实施步骤S202：
S202：分组收发器200a从工业无线网络100的网络控制器300获得关于分配给分组收发器200a的时间/频率资源单元的信息。如以上所公开，时间/频率资源单元在保证时隙420集合中提供，并且保证时隙420在时间上划分为间隙，并且在频率上划分为信道，并且一个间隙-信道对定义一个时间/频率资源单元。
如在步骤S106中，分组收发器200a将其自身的业务流映射到分配给它的时间/频率资源单元。也就是说，分组收发器200a被配置为实施步骤S204：
S202：分组收发器200a将其自身的业务流的分组映射到每个保证时隙420集合中的分配给它的时间/频率资源单元。如以上所公开，分组是根据分组收发器200a的业务流基于优先级的调度并且独立于工业无线网络100中的其他分组收发器200b，...，200N的分组的任何映射来映射的。
如参考图2、3、4和5所公开的实施例、方面和示例也适用于参考图6由分组收发器200a实施的方法。
图7在一些功能单元方面示意性地示出了根据一个实施例的分组收发器200a的部件。使用能够执行存储在计算机程序产品910a(如图9)(例如，以存储介质230的形式)中的软件指令的合适的中央处理器(CPU)、多处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)等中的一个或多个的任意组合来提供处理电路210。处理电路210还可以作为至少一个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)提供。
特别地，处理电路210被配置为使得分组收发器200a实施如以上所公开的操作集合或步骤集合。例如，存储介质230可以存储该操作集合，并且处理电路210可以被配置为从存储介质230检索该操作集合，以使得分组收发器200a实施该操作集合。该操作集合可以作为可执行指令集合提供。因此，处理电路210由此布置为执行如本文所公开的方法。
存储介质230还可以包括永久性存储器，其例如可以是磁存储器、光学存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任意单独一个或任意组合。
分组收发器200a还可以包括用于与其他实体、记录、功能件以及设备(诸如，分组收发器200b，...，200N以及网络100中的网络控制器300)通信的通信接口220。这样，通信接口220可以包括一个或多个发送器和接收器，包括模拟和数字部件。
处理电路210例如通过向通信接口220和存储介质230发送数据和控制信号、通过从通信接口220接收数据和报告以及通过从存储介质230检索数据和指令来控制分组收发器200a的一般操作。为了不使本文提出的概念不清楚，省略了分组收发器200a的其他部件以及相关功能。
图8在一些功能单元方面示意性地示出了根据一个实施例的网络控制器300的部件。使用能够执行存储在计算机程序产品910b(如图9)(例如，以存储介质330的形式)中的软件指令的合适的中央处理器(CPU)、多处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)等中的一个或多个的任意组合来提供处理电路310。处理电路310还可以作为至少一个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)提供。
特别地，处理电路310被配置为使得网络控制器300实施如以上所公开的操作集合或步骤集合。例如，存储介质330可以存储该操作集合，并且处理电路310可以被配置为从存储介质330检索该操作集合，以使得网络控制器300实施该操作集合。该操作集合可以作为可执行指令集合提供。因此，处理电路310由此布置为执行本文所公开的方法。
存储介质330还可以包括永久性存储器，其例如可以是磁存储器、光学存储器、固态存储器或者甚至远程安装的存储器中的任意单独一个或任意组合。
网络控制器300还可以包括用于与其他实体、记录、功能件以及设备(诸如，网络100中的分组收发器200a，200b，...，200N)通信的通信接口320。这样，通信接口320可以包括一个或多个发送器和接收器，包括模拟和数字部件。
处理电路310例如通过向通信接口320和存储介质330发送数据和控制信号、通过从通信接口320接收数据和报告以及通过从存储介质330检索数据和指令来控制网络控制器300的一般操作。为了不使本文提出的概念不清楚，省略了网络控制器300的其他部件以及相关功能。
图9示出了包括计算机可读装置930的计算机程序产品910a，910b的一个示例。在该计算机可读装置930上，可以存储计算机程序920a，该计算机程序920a可以使得处理电路210以及与其可操作地耦合的实体和设备(诸如，通信接口220和存储介质230)执行根据本文所描述的实施例的方法。因此，计算机程序920a和/或计算机程序产品910a可以提供用于实施如本文所公开的分组收发器200a的任何步骤的装置。在该计算机可读装置930上，可以存储计算机程序920b，该计算机程序920b可以使得处理电路310以及与其可操作地耦合的实体和设备(诸如，通信接口320和存储介质330)执行根据本文所描述的实施例的方法。因此，计算机程序920b和/或计算机程序产品910b可以提供用于实施如本文所公开的网络控制器300的任何步骤的装置。
在图9的示例中，计算机程序产品910a，910b示出为光盘，诸如，CD(压缩盘)或DVD(数字化通用盘)或蓝光盘。计算机程序产品910a，910b还可以体现为存储器(诸如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)或电可擦可编程只读存储器(EEPROM))以及更具体地体现为外部存储器(诸如，USB(通用串行总线)存储器或闪存(诸如，紧凑型闪存存储器))中、设备的非易失性存储介质。因此，尽管计算机程序920a，920b在此处示意性地示出为所描述的光盘上的轨道，但是计算机程序920a，920b可以以适合于计算机程序产品910a，910b的任何方式来存储。
上面主要参考一些实施例来描述本发明构思。然而，如本领域技术人员容易理解的那样，除以上所公开的实施例外的其他实施例同样有可能在如所附专利权利要求限定的本发明构思的范围内。

Claims (21)

1.一种用于工业无线网络(100)中的信道访问的方法，所述方法包括：
由网络控制器(300)将保证时隙(420)集合中的时间/频率资源单元分配(S102)给所述工业无线网络(100)中的分组收发器(200a，200b，...，200N)，其中，所述保证时隙(420)在时间上划分为间隙并且在频率上划分为信道，其中，一个间隙-信道对定义一个时间/频率资源单元；
由所述网络控制器(300)向所述分组收发器(200a，200b，...，200N)提供(S104)关于分配给所述分组收发器(200a，200b，…，200N)的时间/频率资源单元的信息；以及
由所述分组收发器(200a，200b，...，200N)将其自身的业务流的分组映射(S106)到每个保证时隙(420)集合中分配给其的时间/频率资源单元，其中，每个分组收发器(200a)的所述分组是根据其自身的业务流基于优先级的调度并且独立于所述工业无线网络(100)中的其他分组收发器(200b，...，200N)的分组的任何映射来映射的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，为每个分组收发器(200a，200b，…，200N)所分配的时间/频率资源单元的信息在资源分配方案(500)中提供。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述分组收发器(200a，200b，...，200N)中的至少一个分组收发器被分配所述保证时隙(420)集合内的至少两个时间/频率资源单元。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述至少两个时间/频率资源单元分配互不相同的间隙和/或信道，使得每个分组收发器(200a，200b，...，200N)的时间/频率资源单元在时间和/或频率上扩展。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述保证时隙(420)集合中，所述分组收发器(200a，200b，...，200N)中的至少一个分组收发器平均被分配每个保证时隙的少于一个时间/频率资源单元。
6.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：
由所述网络控制器(300)向所述分组收发器(200a，200b，…，200N)周期性传输(S104a)信标信号(410)。
7.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：由所述网络控制器(300)向所述分组收发器(200a，200b，…，200N)周期性传输(S104a)信标信号(410)，其中，所述信标信号(410)包括所述资源分配方案(500)。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述信标信号包括用于所述网络分组收发器(200a，200b，...，200N)的时间同步信息。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，共享时隙(430)集合跟随每个保证时隙(420)集合。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述共享时隙(430)能够由每个分组收发器(200a，200b，...，200N)适时地分配。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，每个分组收发器(200a，200b，...，200N)在感测所述共享时隙(430)中是否有任何共享时隙空闲可供使用时使用具有冲突避免的载波侦听多路访问CSMA/CA。
12.根据权利要求6所述的方法，其中，共享时隙(430)集合跟随每个保证时隙(420)集合，并且其中，所述信标信号(410)的一次出现、所述保证时隙(420)集合的一次出现以及所述共享时隙(430)集合的一次出现定义一个超帧(400)。
13.根据权利要求2或7所述的方法，其中，用于所述资源分配方案(500)中的所分配的时间/频率资源单元的跳频模式应用在连续的保证时隙(420)之间。
14.根据权利要求2或7所述的方法，所述方法还包括：
向所述网络控制器(300)提供来自所述分组收发器(200a，200b，...，200N)的关于所分配的时间/频率资源单元的使用的反馈(S108)；以及
由网络控制器(300)根据由所述网络控制器(300)从所述分组收发器(200a，200b，…，200N)获得的所述反馈动态更新(S110)所述资源分配方案(500)。
15.根据权利要求1或2所述的方法，其中，资源分配在媒体访问控制MAC层实施。
16.根据权利要求1或2所述的方法，其中，每个分组收发器(200a，200b，...，200N)是网关、断路器、电路保护器、变压器或开关设备中的部分。
17.一种用于工业无线网络(100)中的信道访问的方法，所述方法由所述工业无线网络(100)中的分组收发器(200a)实施，所述方法包括：
从所述工业无线网络(100)的网络控制器(300)获得(S202)关于分配给所述分组收发器的时间/频率资源单元的信息，其中，所述时间/频率资源单元在保证时隙(420)集合中提供，其中，所述保证时隙(420)在时间上划分为间隙，并且在频率上划分为信道，并且其中，一个间隙-信道对定义一个时间/频率资源单元；以及
将其自身的业务流的分组映射(S204)到每个保证时隙(420)集合中分配给其的时间/频率资源单元，其中，所述分组是根据其自身的业务流基于优先级的调度并且独立于所述工业无线网络(100)中的其他分组收发器(200b，...，200N)的分组的任何映射来映射的。
18.一种用于工业无线网络(100)中的信道访问的系统，所述系统包括网络控制器(300)和分组收发器(200a，200b，...，200N)，其中：
所述网络控制器(300)被配置为将保证时隙(420)集合中的时间/频率资源单元分配给所述工业无线网络(100)中的分组收发器(200a，200b，...，200N)，其中，所述保证时隙(420)在时间上划分为间隙，并且在频率上划分为信道，其中，一个间隙-信道对定义一个时间/频率资源单元；
所述网络节点还被配置为向所述分组收发器(200a，200b，...，200N)提供关于分配给所述分组收发器(200a，200b，...，200N)的时间/频率资源单元的信息；并且
所述分组收发器(200a，200b，...，200N)被配置为将其自身的业务流的分组映射到每个保证时隙(420)集合中分配给其的时间/频率资源单元，其中，每个分组收发器(200a)的分组是根据其自身的业务流基于优先级的调度并且独立于所述工业无线网络(100)中的其他分组收发器(200b，...，200N)的分组的任何映射来映射的。
19.一种用于工业无线网络(100)中的信道访问的分组收发器(200a)，所述分组收发器(200a)包括处理电路(310)，所述处理电路被配置为使得所述分组收发器(200a)执行以下操作：
从所述工业无线网络(100)的网络控制器(300)获得关于分配给所述分组收发器的时间/频率资源单元的信息，其中，所述时间/频率资源单元在保证时隙(420)集合中提供，其中，所述保证时隙(420)在时间上划分为间隙，并且在频率上划分为信道，并且其中，一个间隙-信道对定义一个时间/频率资源单元；以及
将其自身的业务流的分组映射到每个保证时隙(420)集合中分配给其的时间/频率资源单元，其中，所述分组是根据其自身的业务流基于优先级的调度并且独立于所述工业无线网络(100)中的其他分组收发器(200b，…，200N)的分组的任何映射来映射的。
20.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有用于工业无线网络(100)中的信道访问的计算机程序(920a)，所述计算机程序包括计算机代码，所述计算机代码在所述工业无线网络(100)中的网络控制器(300)和分组收发器(200a)上运行时使得所述网络控制器(300)和所述分组收发器(200a)执行以下操作：
由网络控制器(300)将保证时隙(420)集合中的时间/频率资源单元分配给所述工业无线网络(100)中的分组收发器(200a，200b，...，200N)，其中，所述保证时隙(420)在时间上划分为间隙，并且在频率上划分为信道，其中，一个间隙-信道对定义一个时间/频率资源单元；
由所述网络控制器(300)向所述分组收发器(200a，200b，...，200N)提供关于分配给所述分组收发器(200a，200b，...，200N)的时间/频率资源单元的信息；以及
由所述分组收发器(200a，200b，...，200N)将其自身的业务流的分组映射到每个保证时隙(420)集合中分配给其的时间/频率资源单元，其中，每个分组收发器(200a)的所述分组是根据其自身的业务流基于优先级的调度并且独立于所述工业无线网络(100)中的其他分组收发器(200b，...，200N)的分组的任何映射来映射的。
21.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有用于工业无线网络(100)中的信道访问的计算机程序(920b)，所述计算机程序包括计算机代码，所述计算机代码在所述工业无线网络(100)中的分组收发器(200a)的处理电路(310)上运行时使得所述分组收发器(200a)执行以下操作：
从所述工业无线网络(100)的网络控制器(300)获得关于分配给所述分组收发器的时间/频率资源单元的信息，其中，所述时间/频率资源单元在保证时隙(420)集合中提供，其中，所述保证时隙(420)在时间上划分为间隙，在频率上划分为信道，并且其中，一个间隙-信道对定义一个时间/频率资源单元；以及
将其自身的业务流的分组映射到每个保证时隙(420)集合中分配给其的时间/频率资源单元，其中，所述分组是根据其自身的业务流基于优先级的调度并且独立于所述工业无线网络(100)中的其他分组收发器(200b，...，200N)的任何映射分组来映射的。
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