專利名稱：：在無線網(wǎng)絡(luò)中報告無干擾信道以及幫助孤立節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及在網(wǎng)絡(luò)中確定運(yùn)行信息，并且特別地(然而并非唯一地)涉及用于在多跳無線網(wǎng)絡(luò)中確定這種信息的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：由于低成本，低功耗無線電鏈路，在無線網(wǎng)絡(luò)中通信適宜的格式是由ZigBee聯(lián)盟定義的ZigBee規(guī)范(053474r06)。它^吏用IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.15.4-2003中描述的功能性。節(jié)點(diǎn)之間的通信發(fā)生在多個"物理信道，，之一中。2.4GHz通信頻段包含16個獨(dú)立的802.15.4信道，所以多個個人區(qū)域網(wǎng)(PAN)可以同時運(yùn)行，分別在各自信道上并且不會彼此干擾?？赡苡胁恢挂粋€PAN使用一個信道，尤其是如果它們相隔的距離遠(yuǎn)(距離〉10-IOO米)，或者如果兩者具有相當(dāng)?shù)偷氖褂寐?低占空比)dZigBee的問題是裝置也在2.4GHz頻段上運(yùn)行，并且WiFi通道可以干擾ZigBee業(yè)務(wù)。WiFi消息可以在更高的功率級發(fā)送，而一個WiFi邏輯信道與若干ZigBee邏輯信道一樣寬。為了使這樣的兩個系統(tǒng)共存，有利的是能夠得出哪些信道是無干擾的，并將受到干擾的網(wǎng)絡(luò)(例如ZigBeePAN)運(yùn)行在這些信道上。ZigBee裝置有能力評估哪些信道是無干擾的-它們運(yùn)行"能量檢測掃描"，該"能量檢測掃描，，返回一個包含每個可用信道之上的背景功率水平的列表。因此PAN協(xié)調(diào)器可能執(zhí)行掃描并僅使用最無干擾的信道，但是這對于一個大型網(wǎng)絡(luò)并不是很好，因?yàn)樾诺罓顟B(tài)隨位置而變化，并且所選擇的信道在網(wǎng)絡(luò)中的不同點(diǎn)可能無法使用。理想地，PAN協(xié)調(diào)器(或者其它試運(yùn)行(commissioning)工具)將與網(wǎng)絡(luò)中的每個裝置聯(lián)系，并請求能量掃描的結(jié)果。不幸地是僅僅在所有裝置之間可運(yùn)行可靠通信時這才是可能的，在這種情況下不需要任何變化。現(xiàn)在沒有好的解決辦法用于從尚未有可靠連接的各裝置獲得能量水平。該網(wǎng)絡(luò)也需要處理由于本地通信問題造成裝置孤立(不能與網(wǎng)絡(luò)通信)的情況。例如，這可能是由于WiFi路由器在附近已經(jīng)啟動。一個孤立的裝置需要以某種方式與網(wǎng)絡(luò)重新建立通信來通知PAN協(xié)調(diào)器它不能在當(dāng)前信道上進(jìn)行可靠通信。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供一種可用于與無線網(wǎng)絡(luò)中至少一個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信的裝置，該裝置被設(shè)置用于檢測通信中的問題；根據(jù)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行本地條件的測量并產(chǎn)生從測量結(jié)果得到的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀況消息；以及廣播該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀況消息。在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，一個裝置與PAN上的至少一個節(jié)點(diǎn)定期通信一般該節(jié)點(diǎn)是它的上一級。如果檢測出通信中的問題，該裝置最好能夠自動執(zhí)行一個程序以再次獲得該網(wǎng)絡(luò)。在所描述的一個實(shí)施例中，如果一個裝置不能通信，它就進(jìn)入臨時故障安全模式(failsafemode)直到問題被解決。該裝置適宜能執(zhí)行本地條件的測量以幫助它和該網(wǎng)絡(luò)找到一個合適的備用信道，并且如果一個裝置不能立即重新連接它就廣播它的測量結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀況(NES)消息，以期網(wǎng)絡(luò)中另一個裝置將接收到該消息。該方法的優(yōu)點(diǎn)包^":發(fā)送最低數(shù)量的消息，保證網(wǎng)絡(luò)不會因試圖克服通信問題而被過多消息淹沒。盡可能地節(jié)省電池電量。當(dāng)一個裝置孤立時，它能夠自動運(yùn)行它的程序重新加入該網(wǎng)絡(luò)以及使用它的故障安全模式?？蛇x地，為幫助希望重新加入該網(wǎng)絡(luò)的裝置，作為路由器運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠臨時運(yùn)行在多個信道上，以允許它們充當(dāng)孤立節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)其余部分之間的橋梁。由于這樣的安排，如果對于網(wǎng)絡(luò)沒有全面控制或協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，路由器可以與其它路由器通信以便于網(wǎng)絡(luò)信道的改變，本發(fā)明的各方面對于ZigBee裝置的三種類型-終端設(shè)備，路由器和協(xié)調(diào)器-都是有效的，而隨后描述的實(shí)施例描述了每個這樣與網(wǎng)絡(luò)其余部分?jǐn)嚅_的裝置類型可適于遵循的方法?，F(xiàn)在將參考附圖僅以舉例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖l是一個附說明的流程圖，其示出了用于在無線網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備中處理通信問題的程序；圖2是一個附說明的流程圖，其示出了用于在無線網(wǎng)絡(luò)的路由器中處理通信問題的程序；以及圖3是一個附說明的流程圖，其示出了用于無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)中處理通信問題的程序。具體實(shí)施例方式圖1到3的流程圖(這些連接成一個流程圖)示出了由組合在一起并且編號為1到16的整個過程的子步驟。以下相應(yīng)編號的注解詳述了該過程在每個子步驟中的特點(diǎn)。步驟l.這是終端裝置的缺省狀態(tài)，在圖1中示出。如果它沒有發(fā)送或期待接收消息它就處于睡眠狀態(tài)。這容許它保存電量。該睡眠模式在例如終端裝置不得不發(fā)送消息或輪詢時停止。步驟2.當(dāng)發(fā)送輪詢或消息時，該裝置等待表示該消息被成功接收的確i人。步驟3.MsgNotRcvd(沒有接收到消息)計(jì)數(shù)器指示失敗的消息傳送的數(shù)目。這些消息是已經(jīng)被發(fā)出但是沒有收到確認(rèn)。該計(jì)數(shù)器用來表明是否存在通信問題。這里，當(dāng)接收到輸入消息或者所發(fā)出消息的確認(rèn)時MsgNotRcvd計(jì)數(shù)器設(shè)置為0。收到消息或者確認(rèn)表明通信成功。步驟4。如果MsgNotRvcd計(jì)數(shù)器是少于給定限制(例如5)該裝置嘗試重新發(fā)送該消息。如果它是在5或以上，這表明很多失敗的傳送并且該裝置#^可能已與網(wǎng)絡(luò)斷開。應(yīng)該啟動解決這一問題的程序。步驟5.當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)孤立時，它應(yīng)該恢復(fù)為默認(rèn)的故障安全模式并隨后執(zhí)行重新加入該網(wǎng)絡(luò)的方案。裝置的確切行為將依賴于裝置打算執(zhí)行的功能。例如，如果一個光模塊將變成孤立的并收不到開/關(guān)請求，它可以保持在開通狀態(tài)直到它能夠與網(wǎng)絡(luò)的其余部分通信的時候。步驟6.孤立(orphan)掃描向網(wǎng)絡(luò)表明一個裝置已經(jīng)變成孤立的并且它希望重新加入。該孤立掃描例如可以從當(dāng)前信道的掃描開始，例如通過在該信道上發(fā)送一個信標(biāo)或?qū)Ｓ孟?。然后，如果沒有發(fā)現(xiàn)任何可以斷定的結(jié)果，該掃描在所有信道上進(jìn)行。如果聯(lián)系上網(wǎng)絡(luò)的其余部分，該裝置將在成功的信道上繼續(xù)運(yùn)行(例如停留在當(dāng)前信道，或者轉(zhuǎn)到另一個)，并返回步驟l的睡眠模式。步驟人ED掃描("能量檢測掃描")確定所有信道中本地干擾的總量。由此，我們也能夠確定用于運(yùn)行的最理想的本地信道。這樣能夠獲得一個關(guān)于每個信道質(zhì)量的傳輸條件報告。步驟8.如果一個裝置執(zhí)行了ED掃描并且沒有本地干擾被檢測出來，則一定存在影響通信的其它問題例如a)上一級裝置被阻斷b)大的物體減少了運(yùn)行范圍c)上一級裝置移動d)終端裝置移動該終端裝置應(yīng)該廣播它的NES消息(見步驟9)并隨后在再一次試圖重新連接之前進(jìn)入睡眠。步驟9.在某些情形下，干擾會影響接收但是不影響發(fā)送。如果是這種情況，受到干擾影響的裝置也許能在噪音之上"呼喊"(廣播)并仍可能被網(wǎng)絡(luò)中的另一裝置收到，所述另一裝置自身沒有受到相同干擾影響。這由圖1中的消息B示出。當(dāng)接收到這樣的消息，可以由路由器采取動作幫助該裝置重新加入網(wǎng)絡(luò)。所發(fā)送的消息(稱為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀況或者NES消息)將由來自本地能量掃描的數(shù)據(jù)組成并將指明用于在步驟6的"孤立掃描"期間檢測到的、用于通信的最合適信道。步驟10.如圖2中所示，如果網(wǎng)絡(luò)中存在一個協(xié)調(diào)器，路由器裝置將發(fā)送信道改變請求到這個協(xié)調(diào)器，該請求包括來自NES消息的信息。(注釋這是一個可選步驟-如果沒有協(xié)調(diào)器，該路由器自身將進(jìn)行信道改變，與其它路由器通信以確定最好的新信道)。步驟11.如果不能改變整個網(wǎng)絡(luò)的信道，上一級裝置也許能臨時運(yùn)行在多個信道上。這意味著任何孤立裝置將能使用備用信道再次加入網(wǎng)絡(luò)，同時上一級裝置繼續(xù)使用初始頻率與網(wǎng)絡(luò)其余部分通信。將需要時間分片方案，以允許上一級裝置在兩種信道上都提供消息。在多信道運(yùn)行的擴(kuò)展中，裝置可以請求它的上一級在兩個信道上都運(yùn)行，因此擴(kuò)大了使用該新頻率的網(wǎng)絡(luò)部分。為了將盡可能多的裝置轉(zhuǎn)換到新信道，這個請求將在網(wǎng)絡(luò)上被盡可能遠(yuǎn)地傳送。這將有助于協(xié)調(diào)器實(shí)現(xiàn)一個完整的網(wǎng)絡(luò)信道改變。步驟1L如在圖3中所描述的，請求被廣播到所有路由器以執(zhí)行本地ED掃描，確定最好的信道并將此報告給協(xié)調(diào)器。路由器自身可以執(zhí)行ED掃描，或者從它的下一級裝置請求信息以反饋到協(xié)調(diào)器。一旦協(xié)調(diào)器收到這些掃描結(jié)果(它可以不等待來自所有路由器的響應(yīng))它可以確定最適合整個網(wǎng)絡(luò)的信道并廣播信道改變通知。步驟13.此外，協(xié)調(diào)器在例如當(dāng)前信道上定期執(zhí)行ED掃描以檢測是否存在任何本地干擾。備用技術(shù)可以用于此。步驟14.如圖2中所示，路由器裝置也核對所發(fā)送的消息是否#_確認(rèn)。MsgNotRcvd計(jì)數(shù)器顯示尚未成功發(fā)送的消息數(shù)量。該步驟與步驟2相似。步驟15.如果一個消息沒有成功發(fā)送，路由器將嘗試再次發(fā)送它。這可能也要求搜索一個備用路徑。特別是在沒有成功發(fā)送的數(shù)量不太大的情況下，例如5次以下，否則它將導(dǎo)致本地網(wǎng)絡(luò)被這些重復(fù)消息給淹沒，以及高功耗。步驟16.如果路由器不能通信，例如如果不成功發(fā)送的數(shù)量在一個預(yù)定閾值之上，它會以與步驟6到9相似的方法廣播NES消息。為實(shí)現(xiàn)以上步驟，需要五種新的ZigBee消息<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>收集掃描結(jié)果最容易的方法是用隨身攜帶并設(shè)置來接聽廣播消息的移動試運(yùn)行工具。接收到的任何這種包含掃描結(jié)果的消息將被記錄并核對。問題在于它要求某人隨身攜帶該工具。建議了一個可選的機(jī)制，收到包含能量檢測掃描(NES)結(jié)果的廣播消息的任一裝置被配置為發(fā)送該數(shù)據(jù)的備份到它自己的PAN協(xié)調(diào)器。顯然這對信號已經(jīng)迅速惡化的區(qū)域里的裝置是不起作用的，因?yàn)樗麄円膊荒茉谡Ｐ诺郎贤ㄐ拧Ｈ欢?，在受影響區(qū)域的極邊緣(無論邊緣在哪里)的裝置能夠通信并且也能夠收到廣播消息。因此在PAN中一個或多個裝置無法使用某一信道的指示被正確地傳送回PAN協(xié)調(diào)器，這個協(xié)調(diào)器可以采取自動或半自動步驟來糾正這一狀況。通過理解本公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明了其它變形或修改。這種變形和修改可以包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的并且可以用于替代或疊加到這里已經(jīng)描述的特征的等同或其它特征。雖然在本申請中權(quán)利要求被表述為特定的特征組合，應(yīng)該清楚地是，本發(fā)明的公開范圍也包括此處明確地或者隱含地7>開的或者可從中歸納的任何新特征或者任何新組合，不論它是否涉及到在任何權(quán)利要求中所記載的相同發(fā)明以及它是否解決了本發(fā)明所述的任何一個或所有的相同技術(shù)問題。在各實(shí)施例內(nèi)容中所描述的特征也可以在單個實(shí)施例中被組合提供，相反地，為簡便起見在單個實(shí)施例范圍中描述的多個特征也可以分別提供或者以任何合適的子組合提供。因而，申請人預(yù)告，在本申請以及從中導(dǎo)出的其它申請的審查階段可以針對所述特征以及特征的組合撰寫新的權(quán)利要求。權(quán)利要求1、一種在無線網(wǎng)絡(luò)中從裝置與至少一個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信的方法，所述方法包括，在該裝置中檢測通信中的問題；根據(jù)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行本地條件的測量并產(chǎn)生從測量結(jié)果得到的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀況消息；以及廣播該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀況消息。2、如權(quán)利要求1中所述的方法，其中檢測問題的步驟包括檢測未接收到的消息的數(shù)量在預(yù)定閾值之上。3、如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中所述的方法，進(jìn)一步包括，在該裝置中，通過在以前使用的信道中廣播消息來嘗試聯(lián)系非預(yù)定的裝置的步驟。4、如權(quán)利要求3中所述的方法，其中嘗試聯(lián)系非預(yù)定裝置的步驟是在所述執(zhí)行測量的步驟之前運(yùn)行的。5、如權(quán)利要求3中所述的方法，進(jìn)一步包括，在該裝置中，通過在不同于以前使用的信道的至少一個信道中廣播消息來嘗試聯(lián)系非預(yù)定裝置的步驟。6、如權(quán)利要求l所述的方法，其中執(zhí)行測量的步驟進(jìn)一步包括在每個可用信道中檢測本地干擾。7、如權(quán)利要求6中所述的方法，其中如果沒有檢測到干擾，該裝置在報告中指明本地不存在相關(guān)干擾問題，并廣播該報告。8、如權(quán)利要求1中所述的方法，還包括，在網(wǎng)絡(luò)中的下一級裝置上發(fā)送信道改變請求的步驟，以將通信轉(zhuǎn)移到另一信道。9、如權(quán)利要求8中所述的方法，進(jìn)一步包括在兩個不同信道中通信的步驟。10、一種可用于與無線網(wǎng)絡(luò)中至少一個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信的裝置，該裝置用于檢測通信中的問題；根據(jù)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行本地條件的測量并產(chǎn)生從測量結(jié)果得到的網(wǎng)絡(luò)狀況消息；以及廣播該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀況消息。全文摘要在無線網(wǎng)絡(luò)中，一個裝置與至少一個其它結(jié)點(diǎn)或裝置定時通信這一般是它的上一級。如果檢測出通信問題，該裝置最好能夠自動地執(zhí)行一個程序以重新獲取該網(wǎng)絡(luò)。在一個實(shí)施例中，如果一個裝置不能通信，則它進(jìn)入臨時故障安全模式直到問題能被解決。該裝置能夠執(zhí)行本地條件的測量，以便幫助它和該網(wǎng)絡(luò)尋找一個合適的備用信道，并且如果裝置不能立即重新連接，它就廣播它的測量結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀況(NES)消息，以期網(wǎng)絡(luò)中的另一個裝置可以收到。然后這種狀況消息可被網(wǎng)絡(luò)用于選擇備用信道。文檔編號H04L12/56GK101395868SQ200780007658公開日2009年3月25日申請日期2007年3月5日優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日發(fā)明者A·C·R·塞克斯頓,D·M·阿弗里,P·A·賈米森,P·A·魯?shù)绿m德申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司