CN114557047A - 基于接近度的入网初始化系统 - Google Patents

Abstract

为了将多个节点（200）入网初始化到网络（100），基于接近度的入网初始化具有某些好处。然而，在密集网络中部署有大量节点（200）的区域中获得适当的接近度估计可能不是一件容易的任务。为了解决这个问题，要被入网初始化的节点（200）被配置成将其大部分时间花费在检测来自入网初始化设备（300）的信标上，以在一对多拓扑中导出接近度信息。并且然后节点（200）还被配置成以自适应信标速率将接近度信息反馈给入网初始化设备（300），以进一步帮助入网初始化设备（300）实施基于接近度的入网初始化。

Description

基于接近度的入网初始化系统

技术领域

本发明涉及无线通信网络中的入网初始化领域。更特别地，本文公开了与由入网初始化设备基于接近度控制多个节点对无线网络的入网初始化相关的各种方法、装置、系统和计算机可读介质。

背景技术

专业照明市场正在进行的趋势是越来越多地转向连接的照明系统，其实现了所有种类的新特征，如（远程）调度、能源监控、基于传感器的照明控制、和资产管理。在许多情况下，这些系统安装在现有建筑中，在这种情况下，无线网络是优选的，以避免必须穿过天花板部署（用于照明控制的）新线缆。在当前实践中广泛使用的这种无线网络协议的示例是开放标准，如Zigbee、Thread、BLE、BLE网格、Wi-Fi、Wi-Fi直连，以及在IEEE 802.15.4、IEEE802.15.1或IEEE 802.11标准之上构建的各种专有网络实施方式。在系统可以实际使用之前，必须配置构成网络的各种无线节点。

实现这一点的最常见方法是让一个无线设备（大多数情况下是网关或桥接器）打开无线网络，并让崭新出厂的无线节点通过称为自动加入的过程自动加入该网络。在已经以这种方式形成网络后，入网初始化工程师可以通过向每个设备发送闪烁命令来逐个标识每个器材，并将每个设备注册到它的组位置。因为在这个过程中，没有标识的关于从入网初始化设备到器材的距离关系，通常节点将以随机的方式出现，这意味着在定位设备上花费了相当多的时间。

US10182487 B2涉及分布式灯具信标管理，其中灯具的一个装置包括传感器单元和光强度控制器。该传感器单元包括：传感器，可操作以基于感测到的运动或光中的至少一个生成感测信号；无线通信电路，可操作以保持与网络的链接；以及控制器。控制器可操作以：管理与网络的通信；管理通过无线通信电路的信标接收，其中信标是从对象接收的，并且信标包括与对象相关联的信息；并且基于来自网络的感测信号和通信中的至少一个来生成调光控制。

WO2017036771 A1涉及一种系统，该系统包括连接在无线网络中的多个组件和可用于加入网络的至少一个未连接的（新）组件。这些组件在多个照明器之间被划分，每个照明器包括包含至少一个灯的组件的相应子组，并且每个子组具有相应的子组ID。在检测到与第一组件相同的相应子组的先前存在的组件丢失时，第一组件自动使新组件被加入到无线网络，并被分配到与相同子组ID下的第一组件相同的子组。

WO2017162550 A1涉及一种自动对照明系统进行入网初始化的方法，该照明系统包括用于照亮空间内的一个或多个区域的多个照明器。该方法包括：从定位系统接收信号，该信号指示定位系统检测到的多个物理实体中的每一个在空间内的相应位置，实体中的每一个是人或可移动的非人类对象。该方法还包括基于由来自定位系统的信号所指示的位置来确定实体中的至少一些的空间分布，并确定空间内对应于该空间分布的区域。

US10098074 B2涉及一种负载控制系统，该负载控制系统包括能够在一个或多个位置相互关联以执行负载控制的控制设备。控制设备可以包括控制源设备和/或控制目标设备。可以发现位置信标，并且位置信标中的唯一标识符可以与一个或多个控制设备的唯一标识符相关联。在随后发现位置信标时，可以控制相关联的负载控制设备。信标可以经由射频信号、可见光通信、和/或音频信号进行通信。

发明内容

考虑到自动加入的缺点，在替代的工作方式中，系统不让设备自动加入，而是仅在已经由入网初始化设备给出触发之后。在这种方法中，崭新出厂的设备应该发送出信标来邀请入网初始化设备进行入网初始化。入网初始化设备首先进行本地扫描，并且然后通过按照接近度的次序与每个节点设置一对一的连接，根据接近度对设备进行排序。

然而，当存在部署在高度密集的网络中的大批崭新出厂的设备时，来自这些崭新出厂的设备的信标可能彼此冲突，这使得入网初始化过程更加成问题。

鉴于以上所述，本公开涉及用于提供与实现基于接近度的入网初始化的改进方法相关的机制的方法、装置、系统、计算机程序和计算机可读介质。更特别地，本发明的目标是通过以下来实现的：如权利要求1所述的节点、如权利要求8所述的入网初始化设备、如权利要求12所述的系统、如权利要求13和14分别针对节点和入网初始化设备所述的方法、以及如权利要求15所述的计算机程序。

因此，为了减少来自节点或崭新出厂的设备的信标之间的冲突，节点将首先花费大部分时间来监听信道，而不是发送信标。同时，入网初始化设备被配置成将其大部分时间花费在发送另一类型的信标上，以促进节点测量接近度。以这样的方式，在大多数场合下，信标的（多个）源设备和（多个）预期的目的地设备的拓扑从多对一变为一对多，并因此，抑制了高冲突率。节点将在测量接近度中起作用，并且然后它们向入网初始化设备提供这样的接近度信息，以允许入网初始化设备决定多个节点之间的入网初始化次序。

根据本发明的第一方面，提供了一种节点。一种多个节点中的节点，用于帮助入网初始化设备对多个节点向根据第一无线通信协议操作的网络的基于接近度的入网初始化，该节点包括：第一接收器，该第一接收器被配置成经由第二无线通信协议检测来自入网初始化设备的第一类型的信标，其中第一初始占空比被应用于第一接收器；第一发射器，被配置为经由第二无线通信协议以初始信标速率发送第二类型的信标；控制器，被配置为确定接近度指示符，该接近度指示符基于由第一接收器检测到的第一类型的信标来反映节点和入网初始化设备之间的接近度。第一发射器还被配置成当接近度指示符可用时更新第二类型的信标，并且更新后的第二类型的信标包括接近度指示符。然后，第一发射器被配置成当接近度指示符等于或高于预定义阈值时，经由第二无线通信协议以与初始信标速率相比增加的信标速率发送更新后的第二类型的信标。第一发射器还被配置成仅在第一接收器不检测时发送。

该节点可以是要被入网初始化到无线网络的任何崭新出厂的设备。在照明上下文中，该节点例如可以是照明设备、照明器、传感器、或交换机。

第一类型的信标是由入网初始化设备广播的一种通告。通过接收第一类型的信标，节点知道邻近的入网初始化设备的存在。为了检测这样的信标，第一接收器被配置为以第一初始占空比开启。占空比D指示其中系统激活的一个时段的份额，或D =T_激活/t_周期。在这种场景下，对于T_周期的一个完整循环，T_激活的持续时间应该覆盖至少一个信标持续时间。优选地，第一接收器被配置成以至少50%的第一初始占空比D_{1st_RX}进行接收。

节点使用第二类型的信标来通告自己并邀请入网初始化设备进行入网初始化。第一发射器被配置成仅在第一接收器不检测时发送。并因此第一发射器的占空比D_{1st_TX}可以不大于1- D_{1st_RX}。在实际系统中，第一发射器和第一接收器可以包含在单个收发器中，并且然后该收发器是半双工的（half-duplexed），其不可以同时发送和接收。

因此，从一开始，崭新出厂的节点就被配置成监控信道并试图检测潜在入网初始化设备的接近，并以相对低的频率发送出其自己的通告，诸如初始信标速率R_信标。两个相邻信标之间的间隔或信标间隔是1/R_信标。这是因为当附近没有入网初始化设备时，来自节点的频繁信标将不提高入网初始化的速度，而是那些频繁信标可能只导致节点的额外功耗以及与来自其他节点或接近的入网初始化设备的信标的更多冲突。在检测到来自入网初始化设备的第一类型的信标之后，节点可以导出反映节点和入网初始化设备之间的接近度的接近度指示符。并且然后该节点还被配置成通过将接近度指示符包括在更新后的第二类型的信标中来更新第二类型的信标，以将接近度信息反馈给入网初始化设备。该节点可以被配置成当接近度指示符低于预定义阈值时，经由第二无线通信协议以初始信标速率发送更新后的第二类型的信标。仅当入网初始化设备足够靠近时——诸如接近度指示符等于或高于预定义阈值——才鼓励第一发射器更频繁地发送更新后的第二类型的信标，以增加那些信标将被入网初始化设备接收的机会。因此，自适应地控制节点的信标速率，以进一步促进有效的接近度测量。

优选地，第一无线通信协议不同于第二无线通信协议。并且然后经由第二无线通信协议用于导出接近度信息的通信将不影响已经连接到网络的节点经由第一无线通信协议的数据通信。尽管第二无线通信协议主要用于点对点连接或星形拓扑，但是使用第一无线通信协议的网络可以采用星形拓扑、树形拓扑、网状拓扑、或不同拓扑的混合。

有利地，接近度指示符是由第一接收器检测的第一类型的信标的传播特性的移动平均值。

接近度指示符指示两个对象之间的接近度或距离，这两个对象在此上下文中是节点和入网初始化设备。可以根据电磁波的传播特性（诸如飞行时间或路径衰减原理）来导出接近度或距离。为了获得对接近度的相对精确的估计，通常采用移动平均计算来滤除信道上的某些变化，诸如小规模衰落。并且然后接近度指示符可以真实地表示由节点从入网初始化设备检测到的第一类型的信标的传播特性。

在一个实施例中，接近度指示符是由第一接收器检测到的第一类型的信标的平均链路质量指示符LQI或平均接收信号强度指示符RSSI值。

优选地，LQI或RSSI可以被用作标识接近度指示符的参数，因为LQI或RSSI测量已经被许多无线通信协议采用并且被无线电芯片支持。

优选地，第二无线通信协议符合蓝牙低能量（BLE）标准。

有益地，BLE信标用于测量接近度信息，并在入网初始化设备和节点之间设置一对一的连接。由入网初始化设备发送的第一类型的信标可以是不可连接的BLE信标，而由节点发送的第二类型的信标可以是可连接的BLE信标。

优选地，第一无线通信协议符合Zigbee标准。

Zigbee标准在家庭自动化和照明控制应用中被广泛采用。Zigbee网络层本身支持星形和树形网络两者，以及通用网状网络。强大的拓扑控制为其在控制系统中提供了极大的灵活性。然而，如本申请的开头中所述，网络的初始设置——并且尤其是以有序的方式将大量节点入网初始化到网络——可能很麻烦。在新的BLE和Zigbee组合节点的情况下，利用BLE系统中点对点连接的简单设置来促进节点到Zigbee网络的入网初始化是有益的。用两种不同的无线通信协议来操作入网初始化和数据通信这两个过程进一步简化了系统的调度。

有利地，第一接收器还被配置成当估计的接近度指示符等于或高于预定义阈值时，在比第一初始占空比更低的降低的占空比被应用于第一接收器的情况下，检测来自入网初始化设备的第一类型的信标。

由于第一发射器被配置为仅在第一接收器不检测时发送，因此通过减小第一接收器的占空比，第一发射器具有更多的时间来发送。这种当入网初始化设备被认为充分靠近时第一发射器的增加的信标速率的使用可以进一步促进入网初始化。

优选地，其中第一发射器被配置成以默认输出功率电平来发射，并且还被配置成取决于接近度指示符来导出与默认输出功率电平相比降低的输出功率电平；并且通过进一步包括关于降低的输出功率电平的信息来进一步更新第二类型的信标。然后，第一发射器以降低的输出功率电平发送进一步更新后的第二类型的信标。

典型地，节点以及入网初始化设备以默认输出功率发送出信标，该默认输出功率通常是最大输出功率。对于短程无线通信（诸如Zigbee或BLE系统），最大输出功率通常在0dBm左右。以最大输出功率发送信标意味着最大的覆盖范围，但缺点是对其周围的其他节点可以有更多的干扰。在这种情况下，当节点标识出入网初始化设备非常邻近时，它可以选择由其自身降低其输出功率以便节省功率，并且只要在入网初始化设备侧可以实现接收信号的充分信号强度，还避免对其他节点的不必要的干扰。为了使得入网初始化设备能够基于由入网初始化设备接收的第二类型的信标来获得对接近度的正确估计，有必要在信标中包括降低的输出功率电平。对于某些通信协议，输出功率可能已经被包括在默认信标分组中，并且然后不需要进一步更新第二类型的信标。

根据本发明的第二方面，提供了一种入网初始化设备。一种入网初始化设备，用于实行多个节点对根据第一无线通信协议操作的网络的高效基于接近度的入网初始化，该入网初始化设备包括：第二发射器，被配置为在第二初始占空比被应用于第二发射器的情况下经由第二无线通信协议发送第一类型的信标；第二接收器，被配置为经由第二无线通信协议检测来自多个节点中的至少一个节点的另一类型的信标；控制器，被配置为确定由第二接收器从至少一个节点检测到的其他类型的信标是否包括接近度指示符。控制器还被配置为针对至少一个节点中的每一个生成注册的接近度指示符，并且注册的接近度指示符是根据从至少一个节点中的每一个接收的其他类型的信标中包括的接近度指示符来确定的。控制器还被配置为通过验证所注册的接近度指示符是否等于或高于第二预定义阈值，来为至少一个节点中的每一个确定其是否足够靠近以进行入网初始化。第二接收器还被配置成仅当第二发射器不发射时进行检测。

代替被动地监听来自崭新出厂的设备的通告并以传统方式确定入网初始化的次序，根据本发明，入网初始化设备被公开为首先通过用高频率发送第一类型的信标来宣告其存在，以促进在崭新出厂的设备侧的接近度测量。并且然后入网初始化设备被配置成根据在第二类型的信标中从节点接收的接近度指示符来生成注册的接近度指示符。在生成注册的接近度指示符时，入网初始化设备可以选择性地使用由某个节点报告的接近度指示符。例如，如果入网初始化设备仅在节点处于由高于预定义阈值的接近度指示符的值所反映的特定接近度内时，才认为接近度指示符是可靠的。这可以有益于减轻或滤除某些干扰对接近度估计的影响。入网初始化设备最终使用注册的接近度指示符来确定节点是否足够靠近以进行入网初始化。

有利地，控制器还被配置为基于包括从至少一个节点中的每一个接收的接近度指示符的其他类型的信标，为至少一个节点中的每一个估计第二接近度指示符；并且根据包含在其他类型的信标中的接近度指示符和估计的第二接近度指示符，为至少一个节点中的每一个生成注册的接近度指示符。

尽管本发明旨在采用一对多信标拓扑、信标的（多个）源设备和（多个）预期的目的地设备的拓扑，但是为了有效的接近度估计，优选的是利用第二类型的信标来支持入网初始化设备侧的进一步测量。当节点和入网初始化设备之间的链路不完全对称时，这尤其有益。虽然信道对称是无线通信采用的常见假设，但可能有几个方面导致某些对称损伤，诸如不对称发射功率、硬件灵敏度差异、天线配置差异、或两个设备之间的频率不匹配。通过考虑由节点测量的接近度指示符和由入网初始化设备本身测量的第二接近度指示符两者，入网初始化设备可以获得对接近度的更好评估，并且最小化来自非对称链路对入网初始化过程的影响。入网初始化设备还可以基于其对那些值的置信度，在组合对接近度的两种估计时应用某些权重。

有利地，第二发射器还被配置成当至少一个节点的已注册的接近度指示符等于或高于第二预定义阈值时，经由第二无线通信协议向至少一个节点发送入网初始化的请求。

入网初始化设备向足够靠近的至少一个节点发送入网初始化的请求。这防止了入网初始化设备错误地将节点入网初始化到网络，诸如来自另一组、另一房间或另一建筑的节点。第二预定义阈值可以基于应用的类型、节点的密度、安全要求、或部署环境来配置。

优选地，控制器还被配置为当至少一个节点包括多于一个的节点时，根据多于一个的节点中的每一个的已注册的接近度指示符，确定对多个节点中的多于一个的节点进行入网初始化的优先级次序。对应地，第二发射器还被配置为经由第二无线通信协议向多于一个的节点发送请求的序列，以根据由控制器确定的次序顺序地对多于一个的节点中的每一个进行入网初始化。

当多于一个的节点被认为足够靠近以进行入网初始化时，入网初始化设备被配置为按照接近度的次序发送入网初始化的请求，这意味着最靠近的节点具有最高的优先级被入网初始化。这也防止了在对部署在高密度网络中的大量节点进行入网初始化时的任何混乱。

根据本发明的第三方面，提供了一种系统。一种用于对根据第一无线通信协议操作的网络实行节点的基于接近度的入网初始化的系统，该系统包括根据本发明的节点；和根据本发明的入网初始化设备。

根据本发明的另一方面，提供了一种由多个节点中的节点执行的方法，以使该节点帮助由入网初始化设备对根据第一无线通信协议操作的网络的多个节点的基于接近度的入网初始化，该方法包括该节点

-在第一初始占空比被应用于第一接收器的情况下，经由第二无线通信协议检测来自入网初始化设备的第一类型的信标；

-经由第二无线通信协议以初始信标速率发送第二类型的信标；

-确定接近度指示符，该接近度指示符基于检测到的第一类型的信标来反映节点和入网初始化设备之间的接近度；

-当接近度指示符可用时更新第二类型的信标，更新后的第二类型的信标包括接近度指示符；

-当估计的接近度指示符等于或高于预定义阈值时，经由第二无线通信协议以与初始信标速率相比增加的信标速率发送更新后的第二类型的信标。此外，该节点仅当它不检测时进行发射。

在一个示例中，节点可以根据估计的接近度指示符的值来自适应地改变信标速率。当入网初始化设备不被认为足够靠近时（诸如接近度指示符低于预定义阈值），节点可以经由第二无线通信协议以初始信标速率发送更新后的第二类型的信标。

根据本发明的另外的方面，提供了一种入网初始化设备的方法。一种入网初始化设备的方法，用于实行多个节点对根据第一无线通信协议操作的网络的高效的基于接近度的入网初始化，该方法包括入网初始化设备：

-在第二初始占空比被应用于第二发射器的情况下，经由第二无线通信协议发送第一类型的信标；

-经由第二无线通信协议检测来自多个节点中的至少一个节点的另一类型的信标；

-确定来自至少一个节点的其他类型的信标是否包括接近度指示符；

-为至少一个节点中的每一个生成注册的接近度指示符，并且其中注册的接近度指示符是根据从至少一个节点中的每一个接收的其他类型的信标中包括的接近度指示符来确定的；以及

-通过验证所注册的接近度指示符是否等于或高于第二预定义阈值，为至少一个节点中的每一个确定其是否足够靠近以进行入网初始化。此外，入网初始化设备仅在其不发送时才进行检测。

本发明还可以体现在包括代码装置的计算机程序中，当程序由包括处理装置的网络节点或包括处理装置的入网初始化设备执行时，该代码装置使处理装置实行本发明的方法中的任何一种。

附图说明

在附图中，类似的附图标记遍及不同的视图一般指代相同的部分。此外，附图不一定是按比例的，取而代之一般将重点放在说明本发明的原理上。

图1展示了系统的概况，其中多个节点要由入网初始化设备入网初始化到网络；

图2示意性地描绘了节点的基本组件；

图3示出了节点中包括的第一接收器和第一发射器的时域调度；

图4示意性地描绘了入网初始化设备的基本组件；

图5示出了由节点实行的方法的流程图；

图6示出了由入网初始化设备实行的方法的流程图。

具体实施方式

如图1中所示，现在将基于要由入网初始化设备300入网初始化到网络100的多个节点200来描述本发明的各种实施例。多个节点200可以是要被入网初始化到网络100的崭新出厂的设备。该网络可以是服务于特定控制目的的本地网络。该网络也可以经由网关G、桥接器、或路由器设备连接到云或骨干网。在照明上下文中，节点200可以包括在照明设备、照明器、传感器、或交换机中，以服务于照明设备、照明器、传感器、或交换机的通信功能。在更广泛的家庭自动化上下文中，节点200也可以包括在HVAC系统、智能冰箱、智能烤箱、其他智能大型家电、或遥控器中。入网初始化设备可以是智能电话、遥控器、或具有入网初始化工具功能的独立设备。

在基于接近度的入网初始化方法中，入网初始化设备将根据入网初始化设备和节点之间的接近度按次序对每个节点进行入网初始化。好处是它大大降低了错误节点将被入网初始化到网络或者节点将被入网初始化到错误网络的机会。这是因为持有入网初始化设备的入网初始化工程师非常邻近要被入网初始化的节点，并且距离边界提供了一种认证。在传统方法中，崭新出厂的设备或节点将定期地发送出信标，以吸引入网初始化设备。并且然后，在从该节点接收到信标时，入网初始化设备知道该节点的存在，并根据检测到的信标的传播特性（诸如从信标中导出的RSSI或LQI信息）来进一步确定接近度。为了导出可靠的RSSI或LQI信息，入网初始化设备可能需要几个信标来获得良好的估计。然而，当在密集网络中部署了大量节点时，可能出现新的问题。多个节点中的每一个节点都发送出信标来邀请入网初始化设备进行入网初始化。来自不同节点的那些信标可能彼此冲突。并因此，入网初始化设备可能难以检测有效（valid）信标来单独区分每个节点并进一步导出指示各个节点与每个节点的入网初始化设备的接近度的接近度信息。

因此，发明人已经认识到并领会到，改进已知的基于接近度的入网初始化方法将是有益的。代替由入网初始化设备使用多对一信标直接导出接近度信息，本发明提出：入网初始化设备响应于从入网初始化设备以一对多的发信标方式发送到多个节点的信标，经由来自节点的反馈来获得接近度信息。由于节点在大多数时间检测信标、而不是发送信标，因此来自不同节点的信标之间的冲突大大减少。

图2示意性地描绘了节点200的基本组件。第一接收器210被配置成检测经由第二无线通信协议来自入网初始化设备的第一类型的信标。检测指示第一接收器以监控信道并尝试接收第一类型的信标开始。在BLE的情况下，第一类型的信标可以是来自入网初始化设备的不可连接的通告，其主要用于节点导出接近度信息并标识它们邻近的入网初始化设备的存在。如前所述，在开始时，节点花费其大部分时间来监控信道，以检测来自入网初始化设备的信标。典型地，第一接收器以开启-和-关闭循环操作。开启周期应该至少覆盖来自入网初始化设备的一个完整信标的持续时间，并且应用于第一接收器的初始占空比优选地大于50%。第一发射器220被配置成经由第二无线通信协议发送第二类型的信标。在BLE的情况下，第二类型的信标可以是来自节点的可连接通告，以邀请入网初始化设备进行入网初始化。为了避免来自非常邻近的多个节点的第二类型的信标之间的冲突，第一发射器被配置成以初始信标速率、或者等效地以初始信标/通告间隔发送第二类型的信标。优选地，初始信标间隔可以被设定为300 ms或更大，这意味着初始信标速率可以被设定为大约3.33 Hz或更低。当不确定在周围是否有入网初始化设备时，节点保持低信标速率也更有效。在一个示例中，节点可以不发送第二类型的信标，直到它已经从入网初始化设备接收到第一类型的信标。在节点已经检测到来自入网初始化设备的第一类型的信标之后，它将优选地把信标间隔减少到100 ms或更少，以便促进设置连接。控制器230被配置成基于由第一接收器检测到的第一类型的信标来确定反映节点和入网初始化设备之间的接近度的接近度指示符。当接近度指示符可用时，第一发射器220将接近度指示符包括在第二类型的信标中，以提供关于与入网初始化设备接近度的反馈。

当由节点估计入网初始化设备非常邻近时——诸如接近度指示符等于或高于预定义阈值——第一发射器更频繁地发送更新后的第二类型的信标，以加速将被入网初始化设备发现的过程。对应地，在非常邻近的情况下，节点可能已经获得了关于接近度的良好估计，并且不需要保持第一接收器以高占空比检测信道。因此，第一接收器将适于降低第一初始占空比以节省功率，这也允许第一发射器在发送第二类型的信标时具有更多的自由度。发送第二类型的信标的信标速率也可以被设定为自适应于接近度指示符的值。

此外，考虑到所导出的接近度信息，第一发射器可以优化其输出功率。开始时，第一发射器将通常以其最大输出功率发送第二类型的信标，以获得最大的覆盖范围。在节点标识出它非常邻近入网初始化设备之后，第一发射器可以自适应地降低其输出功率，只要它保证第二类型的信标以充分的信噪比（SNR）到达入网初始化设备侧。以这样的方式，一个好处是第一发射器可以花费较少的功率来发送第二类型的信标。另一个好处是，考虑到减小的输出功率电平将导致更小的覆盖范围，来自第一发射器的信标将干扰更少的节点。

可选地，节点200还可以包括应用控制器或致动器，如图2中的240所指示。在照明上下文或更广泛的家庭自动化上下文中，这种应用控制器或致动器与节点的控制功能性相关。

参考图3，示出了第一发射器和第一接收器的时间调度。尽管第一接收器和第一发射器被公开为两个专用设备，但是它们也可以被集成为以时分复用方式操作的单个收发器。T_周期指示第一接收器的完整循环，并且T_激活指示第一接收器激活以进行检测。T_激活应覆盖来自入网初始化设备的至少一个完整的第一类型的信标。第一发射器被配置成仅在第一接收器没有正在检测时发送。并且第二类型的信标的持续时间在图中用T_信标指示。两个相邻的第二类型的信标之间的时间间隔是1/R_信标，其中R_信标是第一发射器的信标速率。当节点估计入网初始化设备在附近时，它可以通过增加信标速率R_信标，在第一接收器未激活以进行检测的持续时间内更频繁地自适应地发送第二类型的信标。

可以看出，第二类型的信标主要用于点对点连接。优选的是，第二无线通信协议符合蓝牙低能量（BLE）标准。它也可以是Wi-Fi直连、Zigbee、Touchlink、或有利于轻松设置点对点连接的另一种无线通信标准。

多个节点要被入网初始化到的网络根据第一通信协议操作。第一无线通信协议主要用于支持多个节点的控制功能，诸如照明控制或建筑自动化。优选地，第一无线通信协议支持多跳技术，其可以是Zigbee、Thread、蓝牙网格、Wi-Fi网格、无线HART、智能RF、CityTouch、IP500、Z-wave、或任何其他基于网格或树的技术。

图4示意性地描绘了入网初始化设备的基本组件。第二发射器320被配置成在第二初始占空比被应用于第二发射器的情况下，经由第二无线通信协议发送第一类型的信标。如前所述，为了促进多个节点以更有效的方式导出接近度信息，入网初始化设备被配置为频繁发送第一类型的信标。第二发射器可以在其循环的一个开启周期内连续发送几个第一类型的信标。第二接收器310被配置成检测来自近邻的节点的其他类型的信标。其他类型的信标可以是第二类型的信标，或者包括有接近度指示符的更新后的第二类型的信标，或者具有接近度指示符和降低的输出功率电平两者的进一步更新后的第二类型的信标。在检测到其他类型的信标时，控制器330被配置为针对节点中的每一个节点生成注册的接近度指示符，第二接收器从所述节点中的每一个节点接收到具有被包括的接近度信息的信标。注册的接近度指示符可以是与由节点提供的接近度指示符相同的信息。它也可以从由节点提供的接近度指示符和由入网初始化设备基于接收到的其他类型的信标本地导出的第二接近度指示符两者中导出。取决于入网初始化设备关于双向无线信道的对称性的置信度，在取决于入网初始化设备关于反馈的接近度指示符或估计的第二接近度指示符的置信度来确定所注册的接近度指示符的计算中，可以应用不同的权重。在极端情况下，如果两个估计值之间存在大的差异，则入网初始化设备也可能在确定所注册的接近度指示符时忽略两个指示符中的一个。

当所注册的接近度指示符等于或高于第二预定义阈值时，入网初始化设备确定相关节点足够靠近以进行入网初始化。并且入网初始化设备将向节点发送请求，以开始与使节点准备好连接到网络所需的信息相关的会话。当有多于一个的节点被入网初始化设备标识为足够靠近时，入网初始化设备将根据注册的接近度指示符来确定入网初始化次序（优先级）。并且然后，根据所确定的次序，一系列请求将被顺序地发送到多于一个的节点中的每一个。

如图4中所示，入网初始化设备可以可选地包括用户接口340。考虑到入网初始化设备可以是智能电话、遥控器、或具有入网初始化工具功能的独立设备，用户接口340可以为调试者实行入网初始化任务提供额外的便利。

图5示出了由节点200实行的方法500的流程图。在步骤S501中，节点经由第二无线通信协议检测来自入网初始化设备的第一类型的信标，其中第一初始占空比被应用于第一接收器。在步骤S502中，节点经由第二无线通信协议以初始信标速率发送第二类型的信标。然后，在步骤S503中，节点确定接近度指示符，该接近度指示符基于检测到的第一类型的信标来反映节点和入网初始化设备之间的接近度。在接近度指示符可用的情况下，在步骤S504中，节点通过将接近度指示符包括在第二类型的信标中来更新第二类型的信标。并且在步骤S505中，节点确定接近度指示符是否等于或高于预定义阈值，这指示入网初始化设备充分靠近。如果是，则在步骤S506中，节点经由第二无线通信协议以与初始信标速率相比增加的信标速率发送更新后的第二类型的信标。否则，节点可以保持初始信标速率。

图6示出了由入网初始化设备300实行的方法600的流程图。在步骤S601中，入网初始化设备300在第二初始占空比被应用于第二发射器的情况下经由第二无线通信协议发送第一类型的信标。在步骤S602中，入网初始化设备300经由第二无线通信协议检测来自多个节点中的至少一个节点的另一类型的信标。然后，在步骤S603中，入网初始化设备300确定来自至少一个节点的其他类型的信标是否包括接近度指示符。如果是，则在步骤S604中，入网初始化设备300为至少一个节点中的每一个生成注册的接近度指示符，并且其中注册的接近度指示符是根据从至少一个节点中的每一个节点接收的其他类型的信标中包括的接近度指示符来确定的。在步骤S605中，入网初始化设备300通过验证所注册的接近度指示符是否等于或高于第二预定义阈值，来为至少一个节点中的每一个确定其是否足够靠近以进行入网初始化。

根据本发明的方法可以作为计算机实施的方法在计算机上实施，或者在专用硬件中实施，或者在两者的组合中实施。

根据本发明的方法的可执行代码可以存储在计算机/机器可读存储装置上。计算机/机器可读存储装置的示例包括非易失性存储器设备、光学存储介质/设备、固态介质、集成电路、服务器等。优选地，计算机程序产品包括存储在计算机可读介质上的非暂时性程序代码装置，如在上述实施例中公开的，其用于当所述程序产品在计算机或者包括在节点或网络或入网初始化设备中的处理装置上执行时执行根据本发明的方法。

还可以提供方法、系统和计算机可读介质（暂时性和非暂时性）来实施上面描述的实施例的选定方面。

术语“控制器”在本文一般用于描述与——除其他功能外——一个或多个网络设备或协调器的操作相关的各种装置。控制器可以以多种方式（例如，诸如用专用硬件）实施，以执行本文讨论的各种功能。“处理器”是采用一个或多个微处理器的控制器的一个示例，该一个或多个微处理器可以使用软件（例如，微代码）来编程，以执行本文讨论的各种功能。控制器可以在采用或不采用处理器的情况下实施，并且也可以实施为执行一些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器（例如，一个或多个编程的微处理器和相关联电路）的组合。可以在本公开的各种实施例中采用的控制器组件的示例包括但不限于传统的微处理器、专用集成电路（ASIC）、和现场可编程门阵列（FPGA）。

在各种实施方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质（本文统称为“存储器”，例如易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM和 EEPROM、紧致盘、光盘等）相关联。在一些实施方式中，存储介质可以用一个或多个程序编码，当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时，该一个或多个程序执行本文讨论功能中的至少一些。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内，或者可以是可运输的，使得存储在其上的一个或多个程序可以被加载到处理器或控制器中，以便实施本文讨论的本发明的各个方面。术语“程序”或“计算机程序”在本文中以一般意义使用，以指代可以用于对一个或多个处理器或控制器进行编程的任何类型的计算机代码（例如，软件或微代码）。

本文使用的术语“网络”指代两个或更多个设备（包括控制器或处理器）的任何互连，所述互连促进任何两个或更多个设备之间和/或耦合到网络的多个设备间的信息运输（例如用于设备控制、数据存储、数据交换等）。

除非明确相反指示，否则如本文在说明书中和权利要求书中使用的不定冠词“一”和“一个”（“a”和“an”）应当理解为意味着“至少一个”。

如本文在说明书中和权利要求书中使用的，“或”应当理解为具有与上面定义的“和/或”相同的含义。例如，当分离列表中的项目时，“或”或“和/或”应被解释为包含性的，即包括多个元素或元素列表中的至少一个，但也包括多个元素或元素列表中的多于一个，以及可选地，附加的未列出的项目。只有明确相反指示的术语、诸如“……中的仅一个”或“……中的恰好一个”，或者当在权利要求中使用时，“由……组成”将指代包括多个元素或元素列表中的恰好一个元素。一般来说，如本文使用的术语“或”当在其前面有诸如“任一”、“……中的一个”、“……中的仅一个”或“……中的恰好一个”之类的排他性术语时仅应被解释为指示排他性的替代物（即“一个或另一个，但不是两者”）。“基本上由……组成”在权利要求中使用时应具有其如在专利法领域中使用的普通含义。

如本文在说明书中和权利要求书中使用的，提及一个或多个元素的列表的短语“至少一个”应当被理解为意味着从元素列表中的任何一个或多个元素中选择的至少一个元素，但是不一定包括元素列表内具体列出的每一个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中元素的任何组合。此定义还允许可以可选地存在除了在短语“至少一个”所指的元素列表内具体标识的元素之外的元素，无论与那些具体标识的元素相关还是不相关。

此外，权利要求中出现在括号之间的附图标记（如果有的话）仅仅是为了方便而提供的，并且不应该被解释为以任何方式限制权利要求。

在权利要求中，以及在上面的说明书中，所有过渡短语，诸如“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”、“包含有”等要理解为开放式的，即意味着包括但不限于。只有过渡短语“由……组成”和“基本上由……组成”应当是封闭或半封闭的过渡短语。

Claims (15)

1.一种多个节点中的节点（200），用于帮助入网初始化设备（300）对多个节点（200）向根据第一无线通信协议操作的网络（100）的基于接近度的入网初始化，所述节点包括：

-第一接收器（210），被配置成在第一初始占空比被应用于第一接收器的情况下检测经由第二无线通信协议来自入网初始化设备（300）的第一类型的信标；

-第一发射器（220），被配置为经由第二无线通信协议以初始信标速率发送第二类型的信标；

所述节点（200）的特征在于：

所述节点（200）还包括：

-控制器（230），被配置为确定接近度指示符，该接近度指示符基于由第一接收器检测到的第一类型的信标来反映所述节点和所述入网初始化设备之间的接近度；和

其中所述第一发射器（220）还被配置成：

当接近度指示符可用时更新第二类型的信标，更新后的第二类型的信标包括所述接近度指示符；

当接近度指示符等于或高于预定义阈值时，经由第二无线通信协议以与初始信标速率相比增加的信标速率发送更新后的第二类型的信标；

并且其中第一发射器（220）还被配置成仅在第一接收器（210）不检测时进行发射。

2.根据权利要求1所述的节点（200），其中所述接近度指示符是由所述第一接收器（210）检测到的所述第一类型的信标的传播特性的移动平均值。

3.根据权利要求1或2所述的节点（200），其中所述接近度指示符是由所述第一接收器（210）检测到的第一类型的信标的平均链路质量指示符LQI或平均接收信号强度指示符RSSI值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的节点（200），其中所述第二无线通信协议符合蓝牙低能量BLE标准。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的节点（200），其中所述第一无线通信协议符合Zigbee标准。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的节点（200），其中所述第一接收器（210）还被配置成当所估计的接近度指示符等于或高于所述预定义阈值时，在比所述第一初始占空比更低的降低的占空比被应用于所述第一接收器（210）的情况下，检测来自所述入网初始化设备（300）的所述第一类型的信标。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的节点（200），其中所述第一发射器（220）被配置成以默认输出功率电平来发射，并且还被配置成：

-取决于所述接近度指示符，导出与默认输出功率电平相比降低的输出功率电平；

-通过进一步包括关于降低的输出功率电平的信息来进一步更新第二类型的信标；

-以降低的输出功率电平发送进一步更新后的第二类型的信标。

8.一种入网初始化设备（300），用于实行多个节点（200）向根据第一无线通信协议操作的网络（100）的高效的基于接近度的入网初始化，所述入网初始化设备（300）包括：

-第二发射器（320），被配置为在第二初始占空比被应用于所述第二发射器的情况下经由第二无线通信协议发送第一类型的信标；

-第二接收器（310），被配置成检测经由第二无线通信协议来自多个节点中的至少一个节点的另一类型的信标；

入网初始化设备（300）的特征在于：

入网初始化设备（300）还包括：

-控制器（330），被配置为确定由第二接收器从至少一个节点检测到的其他类型的信标是否包括接近度指示符；和

其中所述控制器（330）还被配置成

-为所述至少一个节点中的每一个生成注册的接近度指示符，并且其中所述注册的接近度指示符是根据从所述至少一个节点中的每一个接收的其他类型的信标中包括的接近度指示符来确定的；

-通过验证所注册的接近度指示符是否等于或高于第二预定义阈值，为所述至少一个节点中的每一个确定其是否足够靠近以进行入网初始化；和

其中所述第二接收器（310）还被配置成仅在所述第二发射器（320）不发射时进行检测。

9.根据权利要求8所述的入网初始化设备（300），其中控制器（330）进一步被配置为：

-基于包括从至少一个节点中的每一个接收的接近度指示符的其他类型的信标，估计至少一个节点（200）中的每一个的第二接近度指示符；

-根据包括在其他类型的信标中的接近度指示符和估计的第二接近度指示符，为至少一个节点（200）中的每一个生成注册的接近度指示符。

10.根据权利要求8或9所述的入网初始化设备（300），其中所述第二发射器（320）还被配置为：

-当所述至少一个节点的注册的接近度指示符等于或高于第二预定义阈值时，经由第二无线通信协议向所述至少一个节点（200）发送入网初始化的请求。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的入网初始化设备（300），其中所述控制器（330）还被配置为：

-当所述至少一个节点包括多于一个的节点时，根据所述多于一个的节点中的每一个的注册的接近度指示符，确定对所述多个节点（200）中的多于一个的节点进行入网初始化的优先级次序；和

其中所述第二发射器（320）还被配置成：

-经由第二无线通信协议向多于一个的节点（200）发送请求的序列，以根据由控制器（330）确定的次序顺序地对多于一个的节点中的每一个进行入网初始化。

12.一种用于对根据第一无线通信协议操作的网络实行节点的基于接近度的入网初始化的系统，该系统包括：

-根据权利要求1所述的节点（200）；和

-根据权利要求8所述的入网初始化设备（300）。

13.一种多个节点中的节点（200）帮助入网初始化设备（300）对多个节点（200）向根据第一无线通信协议操作的网络的基于接近度的入网初始化的方法（500），该方法（500）包括节点（200）：

-经由第二无线通信协议检测（S501）来自入网初始化设备的第一类型的信标，其中第一初始占空比被应用于第一接收器；

-经由第二无线通信协议以初始信标速率发送（S502）第二类型的信标；

该方法（500）的特征在于：

该方法（500）还包括节点（200）：

-确定（S503）接近度指示符，该接近度指示符基于检测到的第一类型的信标来反映节点和入网初始化设备之间的接近度；

-当接近度指示符可用时更新（S504）第二类型的信标，更新后的第二类型的信标包括接近度指示符；

-当估计的接近度指示符等于或高于预定义阈值时（S505），经由第二无线通信协议以与初始信标速率相比增加的信标速率发送更新后的第二类型的信标（S506）；

并且其中所述节点（200）仅当它不检测时才发射。

14.一种入网初始化设备（300）的方法（600），用于对根据第一无线通信协议操作的网络（100）实行多个节点（200）的高效的基于接近度的入网初始化，该方法（600）包括入网初始化设备（300）：

-经由第二无线通信协议发送（S601）第一类型的信标，其中第二初始占空比被应用于第二发射器；

-经由第二无线通信协议检测（S602）来自多个节点中的至少一个节点的另一类型的信标；

该方法（600）的特征在于：

该方法（600）还包括入网初始化设备（300）：

-确定（S603）来自至少一个节点的其他类型的信标是否包括接近度指示符；

-为所述至少一个节点中的每一个生成（S604）注册的接近度指示符，并且其中所述注册的接近度指示符是根据从所述至少一个节点中的每一个接收的其他类型的信标中包括的接近度指示符来确定的；和

-通过验证所注册的接近度指示符是否等于或高于第二预定义阈值，为至少一个节点中的每一个确定（S605）其是否足够靠近以进行入网初始化；和

其中入网初始化设备（300）仅在其不发射时进行检测。

15.一种包括代码装置的计算机程序，当该程序由包括处理装置的网络的节点或包括处理装置的入网初始化设备执行时，该代码装置使得处理装置分别执行权利要求13或14所述的方法中的任何一个。

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