專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，具體地但非排他地，涉及包括設(shè)置在人或動(dòng)物身體上或其周?chē)蛘咧踩肫渲械臒o(wú)線通信傳感器的體域網(wǎng)(body area networks) 0
背景技術(shù)：
近來(lái)已提出了各種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。特別地，所謂的體域網(wǎng)或BAN是用于相對(duì)近距離輸送信息的無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)(WPAN)的示例。不同于無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)，經(jīng)由WPAN實(shí)現(xiàn)的連接牽涉很少或者不牽涉基礎(chǔ)設(shè)施。 這一特征允許針對(duì)范圍廣泛的設(shè)備實(shí)現(xiàn)小型的、功率高效的、廉價(jià)的解決方案。特別感興趣的是如下醫(yī)療BAN(MBAN)的可能性，其中使用傳感器監(jiān)控患者的狀態(tài)。主要使用傳感器用于向數(shù)據(jù)接收裝置(data sink)饋送感測(cè)數(shù)據(jù)的BAN是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的示例 ’然而，MBAN中也可以包括更多的活躍設(shè)備，諸如致動(dòng)器。標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802. 15. 4限定了關(guān)于低數(shù)據(jù)速率WPAN的物理層(PHY)和介質(zhì)接入控制(MAC)子層規(guī)范。IEEE 802. 15. 4具有與關(guān)于高數(shù)據(jù)速率WPAN的標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802. 15. 3的一些相似性。文獻(xiàn)IEEE Std 802. 15. 4-2006和IEEE Std 802. 15. 3-2003的整體內(nèi)容通過(guò)引用合并于此。IEEE 802. 15. 4中設(shè)想的類(lèi)型的WPAN適合于諸如工業(yè)監(jiān)控的應(yīng)用，但是并未提供 MBAN所需的某種數(shù)據(jù)可靠性，也未提供用于可靠地流式傳輸數(shù)據(jù)的任何機(jī)制。在醫(yī)療應(yīng)用中，需要在增加可靠性和工藝自動(dòng)化并且減少人為錯(cuò)誤的同時(shí)減少與人力相關(guān)聯(lián)的成本。傳感器可以提供所需的智能，并且已廣泛地用在醫(yī)療設(shè)備中。這包括醫(yī)院康復(fù)護(hù)理、家庭護(hù)理、加護(hù)病房和高級(jí)外科手術(shù)。許多不同類(lèi)型的傳感器用于醫(yī)療應(yīng)用， 包括用于脈搏、體溫等的外部傳感器、與體液接觸的傳感器、在導(dǎo)管(經(jīng)過(guò)切口)中使用的傳感器、用于外部藥膏的傳感器、具有無(wú)線傳感器的一次性皮膚貼以及可植入傳感器。醫(yī)院或內(nèi)科病房中的患者周?chē)膫鞲衅鞯腤PAN可以提供多個(gè)臨床益處，包括患者移動(dòng)性、監(jiān)控靈活性、將監(jiān)控延伸到當(dāng)前未監(jiān)控的護(hù)理區(qū)域中、減少臨床失誤以及減少總監(jiān)控成本。身體佩戴的傳感器可以包括單個(gè)患者身體上的各種傳感器類(lèi)型。它們需要有能力快速施加到患者的身體或者從患者的身體移除。對(duì)于個(gè)體，這些傳感器可以具有每個(gè)患者低至l-21ApS的位速率，而對(duì)于總體，它們可能需要lOlcbps的位速率。小至幾米的范圍可能是充足的。然而，醫(yī)療WSN應(yīng)用是臨床環(huán)境中的任務(wù)關(guān)鍵應(yīng)用。在對(duì)WSN或MBAN的要求中有如下要求關(guān)于有限制的數(shù)據(jù)損失和有限制的延時(shí)的牢固的無(wú)線鏈路、關(guān)于患者和傳感器密度的容量、與其他無(wú)線電裝置共存、 關(guān)于連續(xù)操作天數(shù)的電池壽命以及關(guān)于身體佩戴的設(shè)備的小外形。可以通過(guò)利用諸如時(shí)域和頻域中的分集和錯(cuò)誤控制技術(shù)的技術(shù)來(lái)滿足這些要求，這些技術(shù)包括前向糾錯(cuò)(FEC)和自適應(yīng)重復(fù)請(qǐng)求(ARQ)、關(guān)于傳感器信息速率的低占空周期TDMA以及更高效的小型天線。因此正在致力于限定另一標(biāo)準(zhǔn)IEEE802. 15. 6，其旨在限定特別用于醫(yī)療應(yīng)用的體域網(wǎng)的性質(zhì)。IEEE802. 15.6的關(guān)鍵要求之一是關(guān)于醫(yī)療應(yīng)用的高可靠性，其一個(gè)方面涉及諸如傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的流式傳輸，其具有特定的QoS保證以確?？煽康慕邮?。這對(duì)于緊急情況更加重要，其中患者的生命取決于醫(yī)療WSN應(yīng)用中的無(wú)線鏈路的可靠性。諸如 IEEE802. 15. 4的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)已被設(shè)計(jì)用于不考慮這些緊急救生情形的商業(yè)應(yīng)用。因此，需要提供一種特別用于醫(yī)療應(yīng)用的用于BAN的流式傳輸機(jī)制并且確保BAN 中的流式傳輸數(shù)據(jù)的服務(wù)質(zhì)量OioS)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一起使用的協(xié)調(diào)器，包括收發(fā)器部件，被布置為接收由至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)起的對(duì)流式傳輸?shù)恼?qǐng)求；以及調(diào)度部件，被布置為通過(guò)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的條件確定的程度分配網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)批準(zhǔn)請(qǐng)求，這些條件包括發(fā)起請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否處于緊急條件。這樣，在可能有許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備競(jìng)相對(duì)可用資源提出需求的網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)調(diào)器能夠在流式傳輸請(qǐng)求的批準(zhǔn)中向處于緊急條件的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供優(yōu)先。這里，“緊急條件”通常指的是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的實(shí)體的某個(gè)參數(shù)。例如，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(部分地或?qū)Ｓ玫?用于醫(yī)療監(jiān)控的情況下，“緊急”可能意味著正被監(jiān)控的患者的生命參數(shù)(醫(yī)療參數(shù))的某些危急條件?？梢栽诎l(fā)起設(shè)備自身處或者在網(wǎng)絡(luò)中的其他位置(例如，在協(xié)調(diào)器處，或者在可能包括進(jìn)行人判決的某個(gè)更高的層級(jí)處)確定緊急條件的存在。至少在前者的情況下，優(yōu)選地，調(diào)度部件響應(yīng)于請(qǐng)求中接收到的緊急條件的聲明。就是說(shuō)，例如，請(qǐng)求可以包括用于以信號(hào)形式通知緊急狀態(tài)的存在的一個(gè)或更多個(gè)位。這樣的位還可以用于當(dāng)正被監(jiān)控的參數(shù)不再處于危急水平時(shí)以信號(hào)形式通知緊急條件的解除?？商孢x地，協(xié)調(diào)器可以以其他方式了解緊急情況；例如協(xié)調(diào)器自身可以確定關(guān)于提出請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的緊急情況的存在。本發(fā)明的一個(gè)重要的潛在應(yīng)用是醫(yī)療監(jiān)控。因而，緊急條件可能牽涉關(guān)于正被發(fā)起請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的傳感器感測(cè)的患者的生命參數(shù)的醫(yī)療緊急情況。優(yōu)選地，在該情況下， 協(xié)調(diào)器考慮的其他條件包括提出請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否是醫(yī)療設(shè)備。然而，如火警或安全設(shè)備的情況中的那樣，緊急條件還可以牽涉其他類(lèi)別的參數(shù)。在協(xié)調(diào)器中，優(yōu)選地，調(diào)度部件被布置為通過(guò)調(diào)度任何如下類(lèi)型的分配來(lái)批準(zhǔn)請(qǐng)求用于醫(yī)療設(shè)備或者緊急條件下的非醫(yī)療設(shè)備的具有最高優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配；用于非緊急條件下的醫(yī)療設(shè)備的具有中等優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配；以及用于非緊急的非醫(yī)療設(shè)備的具有最低優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配。這里，流式傳輸分配的“優(yōu)先級(jí)”可以包括確定去往或來(lái)自網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的傳送的延遲時(shí)間、去往或來(lái)自網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)管道的尺寸以及相對(duì)來(lái)自其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的請(qǐng)求的優(yōu)先中的至少一個(gè)。協(xié)調(diào)器可以用在諸如IEEE802. 15. 6的基于幀的系統(tǒng)中，并且因而被布置為以幀為單位與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通信。在該系統(tǒng)中，典型地在幀中進(jìn)行包括對(duì)帶寬的請(qǐng)求的所有通信，每個(gè)幀具有幀報(bào)頭，并且?guī)菍?duì)較大的超幀的時(shí)間分割。在該超幀的沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)段中分配流。在接收到包含收發(fā)器部件的請(qǐng)求的幀時(shí)，調(diào)度部件響應(yīng)于幀報(bào)頭中包括的流式傳輸請(qǐng)求。更具體地，可以通過(guò)將流索引設(shè)置成為未指配的流保留的值來(lái)指示請(qǐng)求。為了批準(zhǔn)請(qǐng)求，調(diào)度部件可以將流索引的值設(shè)定為指示所請(qǐng)求的流式傳輸分配的類(lèi)型并且收發(fā)器部件可以傳送在其幀報(bào)頭中包含流索引的幀。在網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有足以批準(zhǔn)新的流式傳輸分配的可用資源的情況下，優(yōu)選地調(diào)度部件被進(jìn)一步布置為在必要時(shí)取走分配給網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)有流的網(wǎng)絡(luò)資源以批準(zhǔn)從緊急條件下的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)起的請(qǐng)求。這種取走網(wǎng)絡(luò)資源可以包括減少針對(duì)現(xiàn)有流的分配和終止現(xiàn)有流中的至少一個(gè)。例如在MBAN包括可以安全地縮減其服務(wù)的各種非醫(yī)療設(shè)備的情況下，其還可能牽涉同時(shí)減少或終止多個(gè)現(xiàn)有流。另一方面，在某個(gè)時(shí)間之后可以解除現(xiàn)有的緊急條件。在該情況下，優(yōu)選地，調(diào)度部件被進(jìn)一步布置為向其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備重新分配以前被分配給緊急的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所請(qǐng)求的流的資源。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括傳感器，用于感測(cè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的實(shí)體的參數(shù)；緊急情況辨認(rèn)部件，用于辨認(rèn)關(guān)于參數(shù)的緊急條件；以及請(qǐng)求部件，響應(yīng)于辨認(rèn)部件辨認(rèn)緊急條件，向網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器傳送對(duì)流式傳輸?shù)恼?qǐng)求。關(guān)于緊急情況辨認(rèn)部件自身的一種可能是根據(jù)傳感器感測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)緊急條件的存在，并且至少在該情況下，對(duì)流式傳輸?shù)恼?qǐng)求優(yōu)選地包括緊急條件的指示?？商孢x地，協(xié)調(diào)器向緊急情況辨認(rèn)部件通知緊急條件。在協(xié)調(diào)器已了解影響給定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的緊急條件的情況下，可能不需要在請(qǐng)求中明確地指示緊急情況。優(yōu)選地，假設(shè)根據(jù)IEEE 802. 15. 4組織的基于幀的網(wǎng)絡(luò)，請(qǐng)求部件被布置為通過(guò)如下方式傳送請(qǐng)求傳送具有包含流索引的幀報(bào)頭的幀和/或傳送MAC命令幀，該流索引被設(shè)定為表示未指配的流的預(yù)先布置的值，在該MAC命令幀中命令幀標(biāo)識(shí)符表明信道時(shí)間請(qǐng)求。例如在具有星形拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)中，該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以直接向協(xié)調(diào)器傳送請(qǐng)求；可替選地，可以經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)中間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來(lái)路由請(qǐng)求，諸如在對(duì)等配置中將發(fā)生的那樣。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其包括至少一個(gè)如上文限定的協(xié)調(diào)器以及多個(gè)均如上文限定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。如已提到的，該網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用于諸如醫(yī)院的醫(yī)療環(huán)境中的一個(gè)或更多個(gè)患者的醫(yī)療監(jiān)控。在所有上述情況下，正被監(jiān)控的實(shí)體可以是生命體(人或動(dòng)物)但是也可以是諸如工廠或設(shè)施的工業(yè)實(shí)體。關(guān)于無(wú)線設(shè)備的緊急條件指的是使用該設(shè)備感測(cè)或記錄其數(shù)據(jù)的參數(shù)達(dá)到某個(gè)危急的水平或范圍；例如，MBAN的情況下的醫(yī)療參數(shù)，或者可替選地，與安全或保安應(yīng)用的情況下的火災(zāi)或入侵檢測(cè)相關(guān)的參數(shù)。此外，在上文中，“對(duì)流式傳輸?shù)恼?qǐng)求”包括例如通過(guò)增加位速率來(lái)修改現(xiàn)有流的請(qǐng)求。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分配資源的方法，該網(wǎng)絡(luò)具有包括使用多個(gè)具有傳感器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)患者進(jìn)行醫(yī)療監(jiān)控的功能，該方法包括步驟通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備感測(cè)患者的生命參數(shù)；辨認(rèn)關(guān)于參數(shù)的緊急情況的存在；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向協(xié)調(diào)器發(fā)送對(duì)流式傳輸?shù)恼?qǐng)求；協(xié)調(diào)器連同來(lái)自網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備的任何其他請(qǐng)求一起接收該請(qǐng)求；以及協(xié)調(diào)器通過(guò)調(diào)度如下分配中的一個(gè)來(lái)批準(zhǔn)每個(gè)請(qǐng)求用于處于緊急條件的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的具有最高優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配；用于未處于緊急條件的感測(cè)生命參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的具有中等優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配；以及用于未感測(cè)患者的任何生命參數(shù)并且未處于緊急條件的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的具有最低優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配。本發(fā)明的另外的方面提供了軟件，該軟件在被協(xié)調(diào)器的處理器或者無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備執(zhí)行時(shí)，分別提供根據(jù)上文限定的第一或第二方面的協(xié)調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。該軟件可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。


為了更好地理解本發(fā)明，并且為了更清楚地示出如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)將參照僅作為示例的附圖，在附圖中圖 1 圖示了 IEEE 802. 15. 4WPAN 中的協(xié)議層；圖 2 圖示了 IEEE 802. 15. 4WPAN 的可能 PHY 頻帶；圖3圖示了 WPAN的星形和對(duì)等拓?fù)洌粓D4示出了有信標(biāo)功能的IEEE 802. 15. 4WPAN中的超幀的結(jié)構(gòu)；圖5至8圖示了 IEEE 802. 15. 4WPAN中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和協(xié)調(diào)器之間的可能數(shù)據(jù)傳輸模式；圖9A示出了用于IEEE 802. 15. 4WPAN中的數(shù)據(jù)幀的幀格式；圖9B示出了用于IEEE 802. 15. 4WPAN中的MAC命令幀的幀格式的一部分；圖10是用于將流式傳輸?shù)腝oS映射到應(yīng)用類(lèi)型和緊急或非緊急情形的表格；圖11是本發(fā)明的實(shí)施例中的用于對(duì)數(shù)據(jù)的流式傳輸進(jìn)行分類(lèi)的過(guò)程中的步驟的流程圖；圖12至19是用于在BAN中在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間分配流的情形的示意圖；圖20是分別用于在緊急或非緊急情形中調(diào)度流的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的過(guò)程的流程圖；圖21示出了本發(fā)明的實(shí)施例中的所提出的用于IEEE 802. 15. 6的修改幀格式；以及圖22示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例修改的MAC命令幀中的命令幀標(biāo)識(shí)符的值的表格。
具體實(shí)施例方式在說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例之前，將首先給出IEEE 802. 15. 4的預(yù)期與當(dāng)前開(kāi)發(fā)的IEEE 802. 15. 6標(biāo)準(zhǔn)和/或包括MBAN的體域網(wǎng)相關(guān)的部分的一些背景說(shuō)明。圖1按照分層OSI模型示出了標(biāo)為100的IEEE 802. 15. 4WPAN的一般架構(gòu)，其中經(jīng)由包含無(wú)線電收發(fā)器及其低級(jí)控制的PHY層接入物理介質(zhì)。如所示出的，在圖2中圖示了用于PHY的兩個(gè)可替選的頻帶101、102。較低頻帶101提供以868. 3MHz為中心的單個(gè) 20kb/s信道，和/或以915MHz為中心的均為401cb/S的十個(gè)信道。較高頻帶102提供均為 250kb/s并且以2. 44GHz的頻率為中心的16個(gè)信道。使用這些頻帶中的哪個(gè)頻帶將取決于本地管制要求。對(duì)PHY的接入由圖1中的105指示的MAC (介質(zhì)接入控制)子層提供。在此之上并且在WPAN 100外部，提供允許從其他網(wǎng)絡(luò)接入WPAN的LLC(鏈路層控制)；這可以根據(jù) IEEE 802. 2標(biāo)準(zhǔn)或者另一類(lèi)型。最后，在LLC上方的上層109包括用于提供網(wǎng)絡(luò)配置、操縱和報(bào)文路由的網(wǎng)絡(luò)層，以及提供預(yù)期整體功能的應(yīng)用層。MAC子層的一個(gè)任務(wù)是控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。星形和?duì)等拓?fù)涫峭ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)中的兩種已知拓?fù)?，并且此兩者在IEEE 802. 15. 4中均有所提供。在這兩種情況下，拓?fù)鋮^(qū)別兩個(gè)基本類(lèi)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和協(xié)調(diào)器。如圖3中所示，在星形拓?fù)渲校S多設(shè)備11與中心協(xié)調(diào)器 10直接通信；而在對(duì)等配置中，通過(guò)用作中繼器的中間設(shè)備11-2和11-3，沿著一個(gè)或更多個(gè)跳躍進(jìn)行設(shè)備11-1與通信器的通信。協(xié)調(diào)器用作針對(duì)上層的接入點(diǎn)；在WSN的情況下， 它用作傳感器收集的數(shù)據(jù)的接收裝置。假設(shè)各設(shè)備的通信范圍可能極為有限(幾米)，對(duì)等拓?fù)湓试S覆蓋較大的面積。拓?fù)淇梢允莿?dòng)態(tài)的，隨著設(shè)備被添加或者離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)而改變。例如在MBAN的情況下，在每個(gè)患者地點(diǎn)(比如醫(yī)院病床)提供協(xié)調(diào)器，與單個(gè)患者身上的設(shè)備交換信號(hào)的情形中，星形網(wǎng)絡(luò)將是適合的。在提供一個(gè)協(xié)調(diào)器以服務(wù)于許多個(gè)患者(協(xié)調(diào)器可能位于醫(yī)院病房中的固定點(diǎn))的情況下，對(duì)等拓?fù)鋵⑹歉m合的拓?fù)洹Ｒ虼?，盡管設(shè)備11通常是移動(dòng)的，但是協(xié)調(diào)器可以是移動(dòng)的或固定的。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)還可以更適合快速改變的環(huán)境，在這些環(huán)境中需要快速地設(shè)立或改變網(wǎng)絡(luò)，或者允許網(wǎng)絡(luò)的自組織和自修復(fù)。自修復(fù)可以包括例如在現(xiàn)有協(xié)調(diào)器已失效或者離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)的情況下建立新協(xié)調(diào)器?？梢栽谥T如醫(yī)院的同一位置設(shè)立多個(gè)星形和/或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)具有其自己的協(xié)調(diào)器。在該情況下，各個(gè)協(xié)調(diào)器將有必要協(xié)作以便于避免相互干擾并且允許數(shù)據(jù)的共享或核對(duì)。在IEEE 802. 15. 4中，這些網(wǎng)絡(luò)被稱(chēng)為集群，并且預(yù)備為群集建立整體協(xié)調(diào)器以及劃分和合并群集。WPAN中的節(jié)點(diǎn)可以由能力變化的單元構(gòu)成。通常，協(xié)調(diào)器的任務(wù)將需要具有一些處理能力的相對(duì)有能力的裝置以及能夠同時(shí)處置來(lái)自多個(gè)源的傳送的收發(fā)器。這從而使得充分的電力供應(yīng)將是必要的(在一些情況下，它可以由干線供電)。另一方面，網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備可能具有更有限的處理能力以及僅獲取電池電力，并且甚至可能如此簡(jiǎn)單以至于不能用作中繼跳躍。功率可用性極低的設(shè)備可以在多數(shù)時(shí)間關(guān)機(jī)并且僅偶爾“喚醒”，以例如向另一節(jié)點(diǎn)傳送傳感器數(shù)據(jù)。因此，IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)區(qū)別“完全功能”和“精簡(jiǎn)功能”設(shè)備。電力的可用性對(duì)于MBAN是特定的問(wèn)題，在MBAN中其中傳感器可能植入身體并且因此不能具有大型的或者可再充電的電池。在IEEE 802. 15. 4中設(shè)想的兩種類(lèi)型的WPAN是有信標(biāo)功能的和無(wú)信標(biāo)功能的。在有信標(biāo)功能的網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)調(diào)器周期性地傳送信標(biāo)并且設(shè)備周期性地監(jiān)聽(tīng)該信標(biāo)以與網(wǎng)絡(luò)同步并且接入信道。信道接入根據(jù)協(xié)調(diào)器限定的如圖4中所示的超幀結(jié)構(gòu)，以在“超幀”內(nèi)依次傳送的“幀”為單位。每個(gè)超幀30包括兩個(gè)部分活躍和不活躍。活躍部分被劃分成競(jìng)爭(zhēng)接入時(shí)段CAP36，其跟隨有可選的用于保證接入的無(wú)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)段CFP 37 ；超幀的該部分在本發(fā)明的實(shí)施例中用于分配具有服務(wù)質(zhì)量要求的流。如圖4中的豎直劃分所指示的，超幀被劃分成16個(gè)等間距的時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙能夠承載來(lái)自協(xié)調(diào)器或者來(lái)自設(shè)備的數(shù)據(jù)幀。因此，考慮與一個(gè)協(xié)調(diào)器相關(guān)聯(lián)的設(shè)備，在超幀內(nèi)的每個(gè)連續(xù)的時(shí)隙期間每次僅有一個(gè)設(shè)備可以與協(xié)調(diào)器通信。用于協(xié)調(diào)器傳送的信標(biāo)幀 (參見(jiàn)下文)的時(shí)隙31首先到達(dá)。此后，在CAP內(nèi)提供若干個(gè)時(shí)隙32，遵循已知的CSMA-CA 算法，允許有競(jìng)爭(zhēng)的針對(duì)或來(lái)自設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送。簡(jiǎn)言之，在CSMA-CA中，每當(dāng)設(shè)備希望在 CAP內(nèi)傳送時(shí)，其等待隨機(jī)的時(shí)段。如果在隨機(jī)退避之后，發(fā)現(xiàn)信道閑置，則設(shè)備傳送其數(shù)據(jù)。如果在隨機(jī)退避之后，發(fā)現(xiàn)信道忙，則設(shè)備在嘗試再次接入信道之前等待另一隨機(jī)時(shí)段。接下來(lái)是CFP的保證時(shí)隙GTS 33，并且如所示出的，這些時(shí)隙中的每個(gè)時(shí)隙可以在不止一個(gè)基本時(shí)隙上延伸。在不活躍時(shí)段期滿之后，下一超幀由發(fā)送另一信標(biāo)幀31的協(xié)調(diào)器標(biāo)記。設(shè)備可以在超幀的不活躍時(shí)段34期間變成休眠。因此，通過(guò)延長(zhǎng)不活躍時(shí)段34 的長(zhǎng)度，可以盡可能多地節(jié)約設(shè)備的電池電力。在無(wú)信標(biāo)功能的網(wǎng)絡(luò)中，除非(例如，出于網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)的目的)請(qǐng)求協(xié)調(diào)器傳送用于同步的信標(biāo)，否則協(xié)調(diào)器無(wú)需這樣做。信道接入不受超幀結(jié)構(gòu)限制并且設(shè)備是異步的，通過(guò) CSMA-CA執(zhí)行所有數(shù)據(jù)傳輸。它們可以根據(jù)諸如傳感器-MAC的某個(gè)協(xié)議而遵循其自己的休眠模式。對(duì)于MBAN應(yīng)用，協(xié)調(diào)器在正被監(jiān)控的一個(gè)或更多個(gè)身體外部。它可以是PDA (個(gè)人數(shù)字助理)、移動(dòng)電話、床邊監(jiān)控器站或者甚至是臨時(shí)用作協(xié)調(diào)器的有充分能力的傳感器。 如上文所提到的，有信標(biāo)功能的網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供同步和信道接入。超幀的開(kāi)始和結(jié)束也由協(xié)調(diào)器限定。協(xié)調(diào)器具有兩個(gè)主要特征，即潛在地與其他網(wǎng)絡(luò)通信以及獲取充分供電，例如通過(guò)簡(jiǎn)單地更換充電電池。還可以提供中心護(hù)理和監(jiān)控單元用于可能包含若干個(gè)協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)的整體監(jiān)督。 這可以采取具有監(jiān)控設(shè)備的房間的形式，這些監(jiān)控設(shè)備能夠從多個(gè)患者接收連續(xù)的或偶發(fā)的緊急數(shù)據(jù)流。護(hù)士或醫(yī)療專(zhuān)家將典型地駐扎在該中心單元，他/她連續(xù)地觀看和監(jiān)控患者的數(shù)據(jù)。他們將響應(yīng)于患者的條件改變而采取行動(dòng)。中心護(hù)理和監(jiān)控單元可以無(wú)線地連接到某一或每個(gè)協(xié)調(diào)器(在該情況下其可以被視為或者不被視為MBAN的一部分)，或者可以具有針對(duì)每個(gè)協(xié)調(diào)器的有線連接(在該情況下其通常將被視為在MBAN外部)。圖5至圖8圖示了 IEEE 802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備和協(xié)調(diào)器之間的數(shù)據(jù)傳輸。在 IEEE 802. 15. 4中限定了三個(gè)基本類(lèi)型的傳輸(i)去往作為接收者的協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)備(發(fā)送者)向該接收者傳送它的數(shù)據(jù)-在星形和對(duì)等拓?fù)渲芯褂茫?ii)來(lái)自作為發(fā)送者的協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)傳輸，其中設(shè)備接收數(shù)據(jù)-在星形和對(duì)等拓?fù)渲芯褂?；以?iii)兩個(gè)對(duì)等設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸-僅在對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中使用。圖5和圖6分別示出了關(guān)于有信標(biāo)功能和無(wú)信標(biāo)功能的情況的來(lái)自設(shè)備(網(wǎng)絡(luò)設(shè)備11)和協(xié)調(diào)器(協(xié)調(diào)器10)的傳輸。差別在于在有信標(biāo)功能的情況下，設(shè)備1必須在使用CFP中的CSMA-CA或者使用CAP中的GTS發(fā)送數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)幀4 之前等待從協(xié)調(diào)器接收信標(biāo)幀41 ；而在無(wú)信標(biāo)功能的情況下通常沒(méi)有信標(biāo)幀并且設(shè)備11使用CSMA-CA來(lái)隨意發(fā)送數(shù)據(jù)幀42。在任一情況下，協(xié)調(diào)器通過(guò)傳送可選的確收幀或ACK 43來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)的成功接收進(jìn)行確收。下文更詳細(xì)地說(shuō)明了這些不同類(lèi)型的幀。如果接收者出于任何原因而不能處置接收到的數(shù)據(jù)幀，則不能對(duì)報(bào)文確收。如果發(fā)送者在某一時(shí)段之后未接收到確收，則它認(rèn)為傳送不成功并且重試幀傳送。如果在若干次重試之后仍未接收到確收，則發(fā)送者可以選擇終止事務(wù)或者再試。當(dāng)無(wú)需確收時(shí)，發(fā)送者認(rèn)為傳送成功。圖7和圖8圖示了從協(xié)調(diào)器10到設(shè)備11的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)協(xié)調(diào)器希望向有信標(biāo)功能的WPAN中的設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)(圖7)時(shí)，它在信標(biāo)幀41中指示數(shù)據(jù)報(bào)文未決。設(shè)備周期性地監(jiān)聽(tīng)信標(biāo)幀，并且如果報(bào)文未決，則通過(guò)CSMA-CA傳送請(qǐng)求數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求(MAC命令幀)44。協(xié)調(diào)器10通過(guò)傳送確收幀43對(duì)數(shù)據(jù)請(qǐng)求的成功接收進(jìn)行確收。然后使用時(shí)隙化的CSMA-CA或者如果可能則緊接于確收之后發(fā)送未決數(shù)據(jù)幀42。設(shè)備11可以通過(guò)傳送可選的確收幀43對(duì)數(shù)據(jù)的成功接收進(jìn)行確收。事務(wù)現(xiàn)在完成。在成功完成數(shù)據(jù)事務(wù)時(shí)，從信標(biāo)中的未決報(bào)文列表移除報(bào)文。在無(wú)信標(biāo)功能的情況下，具有準(zhǔn)備好用于特定設(shè)備11的數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)器10必須等待有競(jìng)爭(zhēng)地發(fā)送的來(lái)自相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)請(qǐng)求44。在接收這樣的請(qǐng)求時(shí)，協(xié)調(diào)器發(fā)送確收幀 43 (如果情況是這樣，這也可以用于表明未準(zhǔn)備好數(shù)據(jù))，其跟隨有數(shù)據(jù)幀42，響應(yīng)于該數(shù)據(jù)幀42，設(shè)備11可以發(fā)送另一確收幀43作為回報(bào)。為求簡(jiǎn)化，上述過(guò)程僅考慮了設(shè)備和協(xié)調(diào)器之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)纳鲜銮闆r(i)和
(ii)，但是在對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中，如已提到的，通常將經(jīng)由牽涉一個(gè)或更多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)的機(jī)制
(iii)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而這增加了沖突的風(fēng)險(xiǎn)和牽涉的延遲。如圖5至圖8中所指示的，IEEE 802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)中的通信以幀為單位進(jìn)行，這以時(shí)分方式劃分可用資源，并且牽涉四個(gè)不同類(lèi)型的幀-信標(biāo)幀41，由協(xié)調(diào)器使用以傳送信標(biāo)-數(shù)據(jù)幀42，用于所有數(shù)據(jù)傳輸-確收幀43，用于確認(rèn)成功幀接收-MAC命令幀44，用于處置所有MAC對(duì)等實(shí)體控制傳輸，諸如數(shù)據(jù)請(qǐng)求。四個(gè)幀類(lèi)型中的每個(gè)幀類(lèi)型的結(jié)構(gòu)極為相似，并且在圖9A中借助示例針對(duì)數(shù)據(jù)幀42加以示出。在圖中，兩個(gè)水平條分別表示MAC子層和PHY層。時(shí)間從左向右進(jìn)展，并且在相關(guān)字段上方示出了幀的每個(gè)連續(xù)字段的時(shí)間長(zhǎng)度(以八位組的形式)。每個(gè)幀包括具有特定順序的字段的序列，從左向右按照PHY傳送這些字段的順序示出這些字段，其中在時(shí)間上首先傳送最左側(cè)的位。每個(gè)字段內(nèi)的位從0(最左和最低有效)至k-Ι (最右和最高有效)編號(hào)，其中字段的長(zhǎng)度為k位。將經(jīng)由數(shù)據(jù)幀42傳送的數(shù)據(jù)始發(fā)自上層。數(shù)據(jù)凈荷被傳遞到MAC子層并且被稱(chēng)為MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元(MSDU)。MAC凈荷以MAC報(bào)頭MHR為前綴并且附有MAC腳注MFR。MAC 報(bào)頭MHR包含幀控制字段、數(shù)據(jù)序列號(hào)(DSN)、尋址字段和可選的輔助安全報(bào)頭。MFR包括 16位幀校驗(yàn)序列FCS。MHR、MAC凈荷和MFR —起形成MAC數(shù)據(jù)幀(即MPDU)。MPDU作為變成PHY凈荷的PHY服務(wù)數(shù)據(jù)單元PSDU被傳遞到PHY。PHY凈荷以包含前導(dǎo)序列和幀首定界符(SFD)的同步報(bào)頭SHR以及包含PHY凈荷的長(zhǎng)度(以八位組為單位)的PHY報(bào)頭PHR為前綴。前導(dǎo)序列和數(shù)據(jù)SFD使得接收器能夠?qū)崿F(xiàn)符號(hào)同步。SHR、PHR和PHY凈荷一起形成 PHY分組(PHY協(xié)議數(shù)據(jù)單元PPDU)。除了 MAC凈荷總是具有不同的功能，確收幀不具有MAC凈荷之外，信標(biāo)幀41、確收幀43和MAC命令幀44具有相似的結(jié)構(gòu)。此外，信標(biāo)幀41、確收幀43和MAC命令幀44在 MAC子層中始發(fā)而未牽涉到上層。MAC命令幀44在結(jié)構(gòu)上與圖9B中示出的結(jié)構(gòu)極為相似，其中僅示出了 MAC子層。 在該情況下，凈荷包括用于識(shí)別MAC命令幀表示的命令的類(lèi)型的命令幀標(biāo)識(shí)符440。盡管網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有可能使用上述數(shù)據(jù)傳輸模式在許多個(gè)超幀上發(fā)送數(shù)據(jù)以便實(shí)現(xiàn)一種類(lèi)型的流式傳輸，但是在IEEE 802. 15. 4中沒(méi)有關(guān)于其中數(shù)據(jù)傳輸以某個(gè)保證QoS水平在若干個(gè)超幀上持續(xù)的流式傳輸?shù)拿鞔_規(guī)定。然而，在包括IEEE Std 802. 15. 3規(guī)范的高速率WPAN的其他類(lèi)型的通信網(wǎng)絡(luò)中提供了流式傳輸。通常，流可以是“同步的”(其中傳送周期性地進(jìn)行，即在相對(duì)于諸如超幀起點(diǎn)的已知參考的某個(gè)預(yù)定的定時(shí)處進(jìn)行)或者異步的(其中傳送可以在任何時(shí)間進(jìn)行)。在概述了本發(fā)明的背景之后，現(xiàn)將參照?qǐng)D10至21描述一些實(shí)施例。盡管根據(jù)圖5至8的非流式數(shù)據(jù)傳送可能足以用于某些WPAN應(yīng)用，但是在前面提到的MBAN情形中，期望醫(yī)療無(wú)線傳感器能夠流式傳輸醫(yī)療數(shù)據(jù)；換言之，能夠在延伸的時(shí)間段上以或多或少穩(wěn)定的位速率傳送它們的傳感器數(shù)據(jù)(或者可能從其他位置接收數(shù)據(jù)/ 命令)。特別是MBAN中的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的傳感器數(shù)據(jù)的預(yù)期存儲(chǔ)能力有限的情況。然而， 考慮傳感器設(shè)備的有限能力，在MBAN中承載流式傳輸數(shù)據(jù)需要對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行某些改變。 根據(jù)IEEE 802. 15. 4類(lèi)型的超幀結(jié)構(gòu)，僅有CFP 37可用于流式傳輸。本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于使醫(yī)療緊急流式傳輸數(shù)據(jù)區(qū)別于其他非緊急應(yīng)用的方法，和用于實(shí)現(xiàn)分類(lèi)的協(xié)議， 以及適合IEEE802. 15. 6的新的控制格式。本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步提供了用于在牽涉多個(gè)設(shè)備時(shí)對(duì)醫(yī)療流式傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度的方法。本發(fā)明解決了例如，經(jīng)由設(shè)置在患者身體中或身體上或身體周?chē)膫鞲衅鞯腗BAN 來(lái)監(jiān)控患者的情形。MBAN可以具有除了嚴(yán)格醫(yī)療用途以外的其他用途(或者可以是具有這些其他用途的網(wǎng)絡(luò)的一部分)，但是假設(shè)在感測(cè)諸如心率的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)(可能指示患者的生命威脅情形)時(shí)牽涉至少一些傳感器。例如，所感測(cè)的參數(shù)可能達(dá)到超過(guò)危急閾值的值，或者落在可接受范圍外部。進(jìn)一步假設(shè)在相對(duì)于至少一個(gè)感測(cè)到的參數(shù)辨認(rèn)該生命威脅情形時(shí)，MBAN(更確切地，相關(guān)傳感器、它們的協(xié)調(diào)器或者某種更高級(jí)的控制器)聲明監(jiān)控危急參數(shù)的傳感器的“緊急”狀態(tài)。在下文中，這被稱(chēng)為“緊急”的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備?！瓣P(guān)于設(shè)備的緊急條件”意味著牽涉設(shè)備的緊急情況，例如該設(shè)備是危急參數(shù)的傳感器，或者是從該傳感器接收數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)器。聲明該緊急狀態(tài)的方式不在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)，而是同一申請(qǐng)人的共同未決申請(qǐng)的主題。假設(shè)提供了確定BAN中的設(shè)備是否處于緊急情況，將期望使針對(duì)這些設(shè)備的流式傳輸服務(wù)優(yōu)先。就是說(shuō)，對(duì)于正在緊急條件下感測(cè)某一參數(shù)的BAN中的任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，期望允許該設(shè)備可靠地向協(xié)調(diào)器流式傳輸其傳感器數(shù)據(jù)(不論其是否已通過(guò)流式傳輸或非流式傳輸技術(shù)傳送傳感器數(shù)據(jù))。
圖10示出了與醫(yī)療和非醫(yī)療設(shè)備相關(guān)聯(lián)的流式傳輸應(yīng)用的分類(lèi)以及它們?cè)谑欠窬o急方面的狀態(tài)。這里“醫(yī)療設(shè)備”指的是患者的醫(yī)療監(jiān)控中所牽涉的系統(tǒng)元件，諸如用于生命參數(shù)的傳感器。非醫(yī)療設(shè)備的示例可以是患者使用的娛樂(lè)系統(tǒng)。根據(jù)高帶寬無(wú)線通信系統(tǒng)，服務(wù)質(zhì)量OioS)的概念是熟悉的，但是迄今為止其并未應(yīng)用于諸如所提出的由IEEE 802. 15. 6監(jiān)管的網(wǎng)絡(luò)的低速率WPAN和體域網(wǎng)。在圖10的分類(lèi)中，定義了具有三個(gè)QoS水平的四個(gè)流式傳輸?shù)燃?jí)1至4:用于來(lái)自任何緊急設(shè)備的數(shù)據(jù)的流式傳輸?shù)淖罡逹oS水平(等級(jí)1和幻；用于來(lái)自非緊急醫(yī)療設(shè)備的數(shù)據(jù)的流式傳輸?shù)闹虚g水平(等級(jí)幻；和用于來(lái)自非醫(yī)療設(shè)備的數(shù)據(jù)的流式傳輸?shù)淖畹退?等級(jí)4)。注意，流式傳輸?shù)燃?jí)1和2在QoS和位速率方面是等同的但是等級(jí)1 (醫(yī)療緊急情況)優(yōu)先于非醫(yī)療緊急情況(等級(jí)2)。在一些實(shí)現(xiàn)方案中可以不使用等級(jí)2，但是在其他實(shí)現(xiàn)方案中 (可能其中醫(yī)療感測(cè)與安全或入侵監(jiān)控組合)非醫(yī)療設(shè)備也可以有緊急狀態(tài)功能。使用該分類(lèi)，圖11示出了用于針對(duì)不同應(yīng)用分配不同的流式傳輸位速率的調(diào)度機(jī)制。在將描述的過(guò)程中，假設(shè)BAN中的協(xié)調(diào)器與若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一起負(fù)責(zé)該調(diào)度任務(wù)。然而，在該任務(wù)中有可能通過(guò)在BAN中提供的或者針對(duì)BAN提供的某種形式的更高級(jí)的控制， 諸如中央監(jiān)控單元，來(lái)協(xié)助或者指揮協(xié)調(diào)器。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的，本實(shí)施例使用“數(shù)據(jù)管道”的概念作為在網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)點(diǎn)之間設(shè)立的流的導(dǎo)管。首先假設(shè)，對(duì)數(shù)據(jù)管道的請(qǐng)求，或者換言之對(duì)用于數(shù)據(jù)傳送和/或接收的資源或時(shí)隙的某種分配的請(qǐng)求，從另一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備到達(dá)協(xié)調(diào)器10 (步驟Sll)。注意，該請(qǐng)求可以是對(duì)全新流的請(qǐng)求，或者是修改已設(shè)立的流的請(qǐng)求。隨后(Si》協(xié)調(diào)器判定該請(qǐng)求是否是流式傳輸請(qǐng)求(持續(xù)地分配諸如每個(gè)超幀中的帶寬的請(qǐng)求)。如果不是(S13)，則協(xié)調(diào)器遵循在沒(méi)有流式傳輸?shù)那闆r下向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分配資源的過(guò)程。如果是(S14)，則協(xié)調(diào)器接下來(lái)判定該請(qǐng)求是否來(lái)自醫(yī)療設(shè)備。如果不是(S15)，則協(xié)調(diào)器使用圖10中示出的最低QoS水平來(lái)設(shè)立流。如果是(S16)，則協(xié)調(diào)器繼續(xù)考慮網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否是緊急的。可以通過(guò)許多方法來(lái)使協(xié)調(diào)器了解這一點(diǎn)，但是這些方法不在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收到的并且包含對(duì)數(shù)據(jù)管道的請(qǐng)求的幀可以使用特殊的緊急幀類(lèi)型來(lái)指示緊急狀態(tài)。如果網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不是緊急的(S17)，則協(xié)調(diào)器設(shè)定圖10中引用的中間QoS水平。另一方面，如果網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是緊急的，則設(shè)定關(guān)于數(shù)據(jù)管道的最高QoS水平(S18)。隨后，使用該管道流式傳輸數(shù)據(jù)；例如，可以在每個(gè)超幀中發(fā)送一個(gè)幀(CTA)，或者可以在每個(gè)超幀中分配多個(gè)幀，或者可以在每η個(gè)超幀中允許一個(gè)幀，每個(gè)幀占用CFP 37中的一個(gè)或更多個(gè)時(shí)隙。因此，如圖11的流程圖中所示，向具有緊急情況并且希望發(fā)送流式傳輸數(shù)據(jù)的醫(yī)療設(shè)備提供最高優(yōu)先級(jí)?，F(xiàn)將參照?qǐng)D12至19說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的，用于調(diào)度關(guān)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的流的各種情形中的協(xié)調(diào)器10的動(dòng)作。可用于協(xié)調(diào)器服務(wù)于所有其關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的資源(無(wú)線帶寬)可以被視為提供具有固定尺寸的整體“數(shù)據(jù)管道”。該數(shù)據(jù)管道的尺寸可以例如由已參照?qǐng)D4討論的每個(gè)超幀的CFP 37的時(shí)長(zhǎng)來(lái)確定。就是說(shuō)，可以使用CFP中的GTS設(shè)立同步流。在該實(shí)施例中，假設(shè)協(xié)調(diào)器處的可用流式傳輸數(shù)據(jù)管道被劃分為三個(gè)主要的塊 用于醫(yī)療緊急情況的數(shù)據(jù)管道、用于醫(yī)療非緊急情況的數(shù)據(jù)管道和用于非醫(yī)療應(yīng)用的數(shù)據(jù)管道。當(dāng)特定數(shù)目的醫(yī)療流式傳輸應(yīng)用設(shè)備進(jìn)入緊急狀態(tài)時(shí)，其他兩個(gè)類(lèi)型的流受到限制或者中斷，直到進(jìn)一步的通知。圖12示出了當(dāng)協(xié)調(diào)器根據(jù)不同設(shè)備的危險(xiǎn)程度進(jìn)行管理以按照這些設(shè)備對(duì)流式傳輸?shù)男枰獊?lái)協(xié)調(diào)這些設(shè)備時(shí)的典型情形。就是說(shuō)，非醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)設(shè)備13正在使用現(xiàn)有的流式傳輸數(shù)據(jù)管道(以淺陰影示出)向(或從)協(xié)調(diào)器10流式傳輸數(shù)據(jù)，而非緊急醫(yī)療設(shè)備 IlD正在經(jīng)由另一現(xiàn)有管道(以中度陰影示出)進(jìn)行流式傳輸。假設(shè)協(xié)調(diào)器從當(dāng)前緊急的醫(yī)療設(shè)備IlA接收請(qǐng)求，指示設(shè)備IlA需要將其傳感器數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器，用于允許更密切地監(jiān)控給定的醫(yī)療參數(shù)。協(xié)調(diào)器10考慮剩余的數(shù)據(jù)管道。如果可用數(shù)據(jù)管道是足夠的，則如圖13中所示 (深陰影)協(xié)調(diào)器可以為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IlA分配緊急數(shù)據(jù)管道。較之其他數(shù)據(jù)管道，所分配的數(shù)據(jù)管道是高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)管道，并且被示出為相對(duì)寬，指示具有高于其他管道的數(shù)據(jù)速率的 “粗的”數(shù)據(jù)管道。設(shè)備IlA隨后開(kāi)始使用該數(shù)據(jù)管道發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)。例如，其可以利用寬數(shù)據(jù)管道來(lái)比以前更頻繁地獲取讀數(shù)并且將其流式傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器，用于允許醫(yī)療參數(shù)的密切監(jiān)控。然而，注意，緊急的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IlA可能不總是需要寬的數(shù)據(jù)管道。根據(jù)正被感測(cè)的醫(yī)療參數(shù)，可能僅流式傳輸數(shù)量有限的數(shù)據(jù)(例如，患者的脈搏速率)并且在該情況下相對(duì)窄的管道將足夠用。在該情形下，分配的優(yōu)先級(jí)(例如，確保提供每個(gè)超幀中的帶寬)將比
數(shù)量更重要?，F(xiàn)在假設(shè)另一醫(yī)療設(shè)備IlB也進(jìn)入緊急狀態(tài)。這可能在如下情況下發(fā)生，例如，除了醫(yī)療設(shè)備IlA監(jiān)控的參數(shù)之外，由于患者的條件的某種劣化，醫(yī)療設(shè)備IlB監(jiān)控的生命參數(shù)變得危急。如圖14中所示，設(shè)備IlB向協(xié)調(diào)器10發(fā)送流式傳輸請(qǐng)求。協(xié)調(diào)器10再次評(píng)估剩余的迄今為止未被其他設(shè)備占用的可用流式傳輸管道。如果有足夠的資源可用，則以與圖13中相同的方式簡(jiǎn)單地批準(zhǔn)流式傳輸請(qǐng)求。另一方面，如果資源不足，則協(xié)調(diào)器確定為了新處于緊急情況的醫(yī)療設(shè)備，哪些非醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)停止流式傳輸并且放棄它們的數(shù)據(jù)管道。如圖15中所示，它隨后向一個(gè)或更多個(gè)非醫(yī)療設(shè)備13發(fā)送信號(hào)(控制幀)以臨時(shí)停止它們的流式傳輸。如圖16中所示，一個(gè)或一些非醫(yī)療設(shè)備停止它們的流式傳輸并且管道被分配給醫(yī)療緊急設(shè)備就是說(shuō)，圖15中示出的協(xié)調(diào)器10和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備13之間的淺陰影的細(xì)管道由協(xié)調(diào)器10和醫(yī)療設(shè)備IlB之間的較寬的深陰影管道替換。盡管以上說(shuō)明為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)停止數(shù)據(jù)管道，但是應(yīng)當(dāng)注意，還可以通過(guò)限制現(xiàn)有的流(其隨后以較低的位速率繼續(xù))來(lái)使得資源可用。在極端情況下，如果超幀中存在未被分配給任何緊急流式傳輸醫(yī)療設(shè)備，但是分配給非醫(yī)療設(shè)備或非緊急醫(yī)療設(shè)備的資源，則協(xié)調(diào)器可以額外將這些資源分配給緊急醫(yī)療設(shè)備以便于減少流式傳輸延遲。另一方面，如果針對(duì)緊急流式傳輸設(shè)備的現(xiàn)有分配已提供了可接受的QoS和延遲分布，則不需要從非緊急應(yīng)用取走資源。例如，如果緊急流式傳輸應(yīng)用具有低的位速率(例如，由于傳感器的性質(zhì))并且對(duì)于所需的QoS和延遲僅需要20%的數(shù)據(jù)管道，則不需要將整個(gè)管道的50%分配給該設(shè)備，否則將導(dǎo)致非緊急設(shè)備的不需要的延遲和分組丟失。如圖17中所示，現(xiàn)在考慮更多的醫(yī)療設(shè)備IlC進(jìn)入緊急情況并且需要流式傳輸數(shù)據(jù)管道的情形。協(xié)調(diào)器遵循與上述過(guò)程相似的過(guò)程。如果不再有任何非醫(yī)療管道將停止，則協(xié)調(diào)器轉(zhuǎn)向任何非緊急的醫(yī)療設(shè)備并且要求它們臨時(shí)放棄它們的流式傳輸數(shù)據(jù)管道以接納新的緊急設(shè)備。這里“要求”可以牽涉由協(xié)調(diào)器向相關(guān)設(shè)備發(fā)送請(qǐng)求(或命令)；協(xié)調(diào)器可以簡(jiǎn)單地切斷去往這些設(shè)備的流而無(wú)需許可，但是協(xié)調(diào)器優(yōu)選地通知受影響的設(shè)備以維持網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)并且避免數(shù)據(jù)損失。如圖18中所示，數(shù)據(jù)管道被分配給新的緊急設(shè)備?？梢灶A(yù)期，網(wǎng)絡(luò)感測(cè)到的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)的緊急條件僅具有臨時(shí)的時(shí)長(zhǎng)。例如， 在醫(yī)療監(jiān)控的情況下，一旦以信號(hào)形式通知了緊急條件并且由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)相關(guān)參數(shù)密切觀察一段時(shí)間之后，患者可以由醫(yī)護(hù)人員照顧以便于使他們的條件穩(wěn)定。或者，在監(jiān)控工業(yè)設(shè)施的情況下，可以采取一些行動(dòng)來(lái)糾正緊急情況的起因。如圖19中所示，當(dāng)緊急情況解除時(shí)，設(shè)備可以返回某個(gè)不同的管道布置?？梢钥吹结t(yī)療設(shè)備IlB和IlC退出緊急情況并且可用的數(shù)據(jù)管道在它們之間進(jìn)行劃分。它們接收直徑較小(即，位速率較小)的管道。圖20描述了關(guān)于所提出的緊急應(yīng)用的詳細(xì)的信令協(xié)議。該流程圖分為兩部分上半部分(步驟S21至S27)涉及響應(yīng)于新的緊急條件而采取的行動(dòng)，而下半部分(步驟S31 至S36)涉及緊急情況解除時(shí)的過(guò)程。在開(kāi)始時(shí)，假設(shè)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IlB(這里還被稱(chēng)為傳感器)進(jìn)入緊急情況(S21)。 這意味著，如已提到的，正由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備感測(cè)的某個(gè)參數(shù)已達(dá)到某種危急值。從現(xiàn)在起相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備被稱(chēng)為“緊急的”。在步驟S22中，緊急的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IlB向協(xié)調(diào)器10發(fā)送流式傳輸請(qǐng)求。假設(shè)前面概述的諸如IEEE 802. 15. 4的基于幀的系統(tǒng)，該請(qǐng)求可以具有幀報(bào)頭中的長(zhǎng)為一個(gè)八位組的子字段的形式。在步驟S23中，協(xié)調(diào)器10考慮是否有足夠的資源可用，并且如果是，則簡(jiǎn)單地批準(zhǔn)所需的分配。如果否，即不存在足以立即批準(zhǔn)該請(qǐng)求的自由資源，則協(xié)調(diào)器10要求一個(gè)或更多個(gè)非醫(yī)療設(shè)備13停止流式傳輸。協(xié)調(diào)器可以在進(jìn)一步繼續(xù)之前等待來(lái)自非醫(yī)療設(shè)備 13的某種形式的確收。在后，在步驟S25中，協(xié)調(diào)器10再次檢查是否有足夠的資源可用。如果現(xiàn)在答案是“是”，則批準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IlB的數(shù)據(jù)管道。如果答案仍然是“否”，即如果終止非醫(yī)療流仍未釋放足夠的資源，則協(xié)調(diào)器10向當(dāng)前非緊急的一個(gè)或更多個(gè)醫(yī)療設(shè)備IlD發(fā)送(S26)停止流式傳輸?shù)恼?qǐng)求/命令。最后，協(xié)調(diào)器批準(zhǔn)(S27)針對(duì)設(shè)備IlB的所請(qǐng)求的流式傳輸分配。假設(shè)在某一時(shí)間之后設(shè)備IlB發(fā)現(xiàn)其自身(步驟S31)不再處于緊急條件，換言之 “退出”緊急情況。協(xié)調(diào)器10以某種方式了解該事實(shí)。例如，協(xié)調(diào)器可以判定每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否緊急，而每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(傳感器)可能過(guò)于簡(jiǎn)單以至于不能自行判定這一點(diǎn)?？商孢x地，協(xié)調(diào)器10可以接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IlB自身或者來(lái)自更高級(jí)的控制單元的通知。隨后協(xié)調(diào)器計(jì)劃(S32)如何重新分配設(shè)備IlB不再需要的資源。在步驟S33中，協(xié)調(diào)器10向設(shè)備 IlBUlD和13中的每個(gè)發(fā)送更新的流式傳輸管道尺寸的通知。在這樣做時(shí)，協(xié)調(diào)器將考慮使用圖10的表格確定的優(yōu)先級(jí)和圖11的流程圖。在步驟S34中，假設(shè)某個(gè)其他的非醫(yī)療設(shè)備13提出了對(duì)流式傳輸分配的新請(qǐng)求。 協(xié)調(diào)器10確定(S35)是否有足夠的自由資源可用，并且如果“否”，則不批準(zhǔn)數(shù)據(jù)管道(由于非醫(yī)療設(shè)備被視為具有最低優(yōu)先級(jí)，使得不需要改變針對(duì)緊急或非緊急醫(yī)療設(shè)備的現(xiàn)有分配)。然而，如果在步驟S35中是“是”，則協(xié)調(diào)器批準(zhǔn)所請(qǐng)求的分配(S36)。圖21圖示了通常與圖9中示出的IEEE 802. 15. 4幀格式42對(duì)應(yīng)的幀格式42，(僅 MAC層)。該格式是對(duì)IEEE 802. 15. 4幀格式的一種可能的修改，以適應(yīng)不同類(lèi)型的QoS并且使其適合IEEE 802. 15. 6。新限定的一個(gè)八位組的流式傳輸索引52負(fù)責(zé)承載與數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)男再|(zhì)和所需的位速率相關(guān)的信令信息。流索引52可以取如下表中示出的值
權(quán)利要求
1.一種用于與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一起使用的協(xié)調(diào)器，包括收發(fā)器部件，被布置為接收由所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的至少一個(gè)發(fā)起的對(duì)流式傳輸?shù)恼?qǐng)求；以及調(diào)度部件，被布置為通過(guò)根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)中的條件確定的程度分配網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)批準(zhǔn)所述請(qǐng)求，所述條件包括發(fā)起所述請(qǐng)求的所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否處于緊急條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的協(xié)調(diào)器，其中所述調(diào)度部件響應(yīng)于在所述請(qǐng)求中接收到的或者由其他部件獨(dú)立接收到的緊急條件的聲明。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的協(xié)調(diào)器，用在生命體的醫(yī)療監(jiān)控中牽涉的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，其中所述條件進(jìn)一步包括請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)資源的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否是醫(yī)療設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的協(xié)調(diào)器，其中所述緊急條件牽涉關(guān)于正被發(fā)起所述請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的傳感器感測(cè)的生命參數(shù)的醫(yī)療緊急情況。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的協(xié)調(diào)器，其中所述調(diào)度部件被布置為通過(guò)調(diào)度任何如下類(lèi)型的分配來(lái)批準(zhǔn)所述請(qǐng)求用于緊急條件下的設(shè)備的具有最高優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配；用于非緊急條件下的醫(yī)療設(shè)備的具有中等優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配；以及關(guān)于非緊急條件下的非醫(yī)療設(shè)備的具有最低優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的協(xié)調(diào)器，其中流式傳輸分配的優(yōu)先級(jí)確定去往或來(lái)自所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的傳送的延遲時(shí)間、去往或來(lái)自所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)管道的尺寸以及相對(duì)來(lái)自其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的請(qǐng)求的優(yōu)先中的至少一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的協(xié)調(diào)器，被布置為以幀為單位與所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通信，其中在所述收發(fā)器部件接收到包含所述請(qǐng)求的幀時(shí)，所述調(diào)度部件響應(yīng)于幀報(bào)頭中包括的流式傳輸請(qǐng)求。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的協(xié)調(diào)器，其中所述調(diào)度部件被布置為設(shè)定指示所請(qǐng)求的流式傳輸分配的類(lèi)型的流索引，并且所述收發(fā)器部件被布置為傳送在其幀報(bào)頭中包含所述流索引的幀。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的協(xié)調(diào)器，其中所述調(diào)度部件被進(jìn)一步布置為在必要時(shí)取走分配給網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)有流的網(wǎng)絡(luò)資源以批準(zhǔn)從緊急條件下的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)起的所述請(qǐng)求。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的協(xié)調(diào)器，其中所述調(diào)度部件被進(jìn)一步布置為，響應(yīng)于所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備解除其緊急條件，向其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備重新分配已被分配給該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備請(qǐng)求的流的資源。
11.一種用在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括傳感器，用于感測(cè)由網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的實(shí)體的參數(shù)；緊急情況辨認(rèn)部件，用于辨認(rèn)關(guān)于所述參數(shù)的緊急條件；以及請(qǐng)求部件，響應(yīng)于所述辨認(rèn)部件辨認(rèn)緊急條件，向所述網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器傳送對(duì)流式傳輸?shù)恼?qǐng)求。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中所述緊急情況辨認(rèn)部件自身根據(jù)所述傳感器感測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)所述緊急條件的存在，并且所述的對(duì)流式傳輸進(jìn)行修改的請(qǐng)求包括所述緊急條件的指示。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中所述請(qǐng)求部件被布置為通過(guò)如下方式傳送所述請(qǐng)求傳送具有包含流索引的幀報(bào)頭的幀和/或傳送介質(zhì)接入控制MAC命令幀，所述流索引被設(shè)定為表示未指配的流的預(yù)先布置的值，在所述MAC命令幀中命令幀標(biāo)識(shí)符表明信道時(shí)間請(qǐng)求。
14.一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的協(xié)調(diào)器以及多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求11、12或13所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
15.一種在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分配資源的方法，所述網(wǎng)絡(luò)具有包括使用多個(gè)具有傳感器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)患者進(jìn)行醫(yī)療監(jiān)控的功能，所述方法包括步驟通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備感測(cè)所述患者的生命參數(shù)；辨認(rèn)關(guān)于所述參數(shù)的緊急條件的存在；所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向所述網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器發(fā)送對(duì)流式傳輸?shù)恼?qǐng)求；所述協(xié)調(diào)器連同來(lái)自所述網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備的任何其他請(qǐng)求一起接收所述請(qǐng)求；以及所述協(xié)調(diào)器通過(guò)調(diào)度如下分配中的一個(gè)來(lái)批準(zhǔn)每個(gè)所述請(qǐng)求 用于處于緊急條件的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的具有最高優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配； 用于未處于緊急條件的感測(cè)生命參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的具有中等優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配;以及用于未感測(cè)所述患者的任何生命參數(shù)并且未處于緊急條件的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的具有最低優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配。
全文摘要
一種在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分配資源的方法，該網(wǎng)絡(luò)具有包括使用多個(gè)具有傳感器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)患者進(jìn)行醫(yī)療監(jiān)控的功能，該方法包括步驟通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備感測(cè)患者的生命參數(shù)；辨認(rèn)關(guān)于參數(shù)的緊急情況的存在；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器發(fā)送對(duì)流式傳輸?shù)恼?qǐng)求；協(xié)調(diào)器連同來(lái)自網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備的任何其他請(qǐng)求一起接收(S12)該請(qǐng)求；以及協(xié)調(diào)器通過(guò)調(diào)度如下分配中的一個(gè)來(lái)批準(zhǔn)(S14、S16)每個(gè)請(qǐng)求用于處于緊急條件的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的具有最高優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配；用于未處于緊急條件的感測(cè)生命參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的具有中等優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配；以及用于未感測(cè)患者的任何生命參數(shù)并且未處于緊急條件的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的具有最低優(yōu)先級(jí)的流式傳輸分配?？梢韵鄬?duì)于患者的一個(gè)或更多個(gè)醫(yī)療參數(shù)來(lái)限定緊急條件。該方法可以應(yīng)用于例如，使用根據(jù)IEEE 802.15.6操作的MBAN在醫(yī)院中監(jiān)控患者。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102342170SQ201080010389
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日
發(fā)明者欣德·謝布, 賽義德·阿貝迪 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社