無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的占空比控制的制作方法
【專利摘要】一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有占空比限制，該占空比限制限定總發(fā)射時(shí)間預(yù)算和平均發(fā)射時(shí)間。設(shè)備（100）具有用于依照占空比限制控制數(shù)據(jù)的發(fā)射的控制器（102）?？刂破鲗⒃O(shè)備的過(guò)去發(fā)射時(shí)間使用情況存儲(chǔ)在桶序列中，并且確定發(fā)射時(shí)間桶預(yù)算。分配比相應(yīng)時(shí)間間隔的平均發(fā)射時(shí)間更小的基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算，并且分配附加發(fā)射時(shí)間以允許臨時(shí)超過(guò)平均發(fā)射時(shí)間。附加發(fā)射時(shí)間基于總發(fā)射時(shí)間預(yù)算和過(guò)去桶的過(guò)去發(fā)射時(shí)間使用情況結(jié)合未來(lái)桶的未來(lái)基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算，所述過(guò)去、當(dāng)前和未來(lái)桶一起覆蓋占空比時(shí)段。有利的是，該系統(tǒng)允許適應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)射中的時(shí)間波動(dòng)并且保證了最小發(fā)射容量。
【專利說(shuō)明】無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的占空比控制

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，該網(wǎng)絡(luò)具有占空比限制，該占空比限制要 求該設(shè)備發(fā)射小于預(yù)定義份額的預(yù)定義占空比時(shí)段，所述份額限定占空比時(shí)段的總發(fā)射時(shí) 間預(yù)算。該設(shè)備包括用于接收要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的輸入、用于將數(shù)據(jù)發(fā)射至網(wǎng)絡(luò)的輸出以及用 于依照占空比限制控制數(shù)據(jù)的發(fā)射的控制器。
[0002] 本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于確定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)射的方法以及用于確定無(wú)線網(wǎng) 絡(luò)中的發(fā)射的計(jì)算機(jī)程序。

【背景技術(shù)】
[0003] 文獻(xiàn)US2006/0067245描述了一種用于無(wú)線電發(fā)射器的自適應(yīng)占空比管理方法 和系統(tǒng)。無(wú)線設(shè)備具有以單獨(dú)的分組和/或分組突發(fā)的形式發(fā)射分組的發(fā)射器。與指令集 合結(jié)合的控制器限制在滑動(dòng)的基礎(chǔ)上由一個(gè)時(shí)間窗口或者鄰近時(shí)間窗口限定的每個(gè)時(shí)間 段期間發(fā)射的分組數(shù)量，以便基于發(fā)射器的輸出功率控制相繼的鄰近時(shí)間窗口期間的發(fā)射 的占空比以便產(chǎn)生該平均功率輸出。由此，根據(jù)需要延遲分組的發(fā)射以確立在一個(gè)時(shí)間窗 口或者鄰近時(shí)間窗口期間的足夠（即一個(gè)或多個(gè)）空閑時(shí)段以便應(yīng)用所需的無(wú)論什么占空 比以產(chǎn)生用于該發(fā)射器的平均功率輸出水平限制。計(jì)數(shù)器用于保持運(yùn)行計(jì)數(shù)，該計(jì)數(shù)可以 跨一個(gè)或多個(gè)時(shí)間窗口與占空比相關(guān)。計(jì)數(shù)器在分組發(fā)射時(shí)增大，并且在空閑時(shí)間期間減 小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在已知的自適應(yīng)占空比系統(tǒng)中，如果運(yùn)行計(jì)數(shù)允許，則可以發(fā)射突發(fā)分組。然而， 在發(fā)送突發(fā)（burst)之后，可能阻塞分組的進(jìn)一步發(fā)射。
[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種避免阻塞，同時(shí)仍然允許發(fā)送數(shù)據(jù)突發(fā)的占空比控制。
[0006] 為此目的，提供了如所附權(quán)利要求書(shū)中所限定的設(shè)備和方法。在提供的系統(tǒng)中，所 述份額進(jìn)一步限定用于占空比時(shí)段中的間隔的如對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔中的占空比限制成比例地 允許的平均發(fā)射時(shí)間。
[0007] 在如開(kāi)篇段落中所描述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，控制器被布置用于 -將設(shè)備的過(guò)去發(fā)射時(shí)間使用情況存儲(chǔ)在桶（bucket)序列中，每個(gè)桶代表連續(xù)鄰近時(shí) 間間隔序列中的對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔，這些間隔小于占空比時(shí)段，并且 -通過(guò)以下方式確定發(fā)射時(shí)間桶預(yù)算： -將比相應(yīng)時(shí)間間隔的平均發(fā)射時(shí)間更小的基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算分配給桶預(yù)算，并且 -將附加發(fā)射時(shí)間分配給當(dāng)前桶預(yù)算以允許臨時(shí)超過(guò)對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔的平均發(fā)射時(shí)間 以便適應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)射中的時(shí)間波動(dòng)并且基于總發(fā)射時(shí)間預(yù)算和過(guò)去桶的過(guò)去發(fā)射時(shí)間使用 情況結(jié)合未來(lái)桶的未來(lái)基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算確定附加發(fā)射時(shí)間，所述過(guò)去、當(dāng)前和未來(lái)桶一 起覆蓋占空比時(shí)段。
[0008] 如開(kāi)篇段落中所描述的方法包括 -將網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備的過(guò)去發(fā)射時(shí)間使用情況存儲(chǔ)在桶序列中，每個(gè)桶代表連續(xù)鄰近時(shí) 間間隔序列中的對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔，這些間隔小于占空比時(shí)段，以及 -通過(guò)以下方式確定發(fā)射時(shí)間桶預(yù)算： -將比相應(yīng)時(shí)間間隔的平均發(fā)射時(shí)間更小的基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算分配給桶預(yù)算，并且 -將附加發(fā)射時(shí)間分配給當(dāng)前桶預(yù)算以允許臨時(shí)超過(guò)對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔的平均發(fā)射時(shí)間 以便適應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)射中的時(shí)間波動(dòng)并且基于總發(fā)射時(shí)間預(yù)算和過(guò)去桶的過(guò)去發(fā)射時(shí)間使用 情況結(jié)合未來(lái)桶的未來(lái)基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算確定附加發(fā)射時(shí)間，所述過(guò)去、當(dāng)前和未來(lái)桶一 起覆蓋占空比時(shí)段。
[0009] 在實(shí)踐中，所述桶是一種寄存器或者包含一定時(shí)間段中使用的發(fā)射時(shí)間量的計(jì)算 機(jī)實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)位置。時(shí)段序列中過(guò)去使用的發(fā)射時(shí)間的歷史以任何適當(dāng)?shù)姆绞?例如列表、 寄存器棧、循環(huán)緩沖器等等)存儲(chǔ)。這樣的存儲(chǔ)位置集合中的每一個(gè)稱為桶。這些措施具有 以下效果：設(shè)備的發(fā)射時(shí)間依照占空比限制而被控制。通過(guò)將桶預(yù)算分配給所限定的對(duì)應(yīng) 桶，在規(guī)定的占空比時(shí)段內(nèi)不會(huì)超過(guò)由占空比限制給定的總發(fā)射時(shí)間。再者，通過(guò)分配基本 發(fā)射預(yù)算，總是存在可用來(lái)創(chuàng)建新桶的保證的最小預(yù)算。最后，通過(guò)分配附加發(fā)射時(shí)間，用 于桶的預(yù)算可能超過(guò)由占空比限制給定的所允許的平均發(fā)射時(shí)間。該附加發(fā)射時(shí)間通過(guò)考 慮如由所述基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算最低地限定的可能的未來(lái)使用情況和過(guò)去使用情況二者而 確定。有利的是，所述設(shè)備和方法通過(guò)允許實(shí)現(xiàn)峰值同時(shí)保證所述基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算用于 未來(lái)時(shí)間段而有效地使用可用的發(fā)射預(yù)算。
[0010] 可選地，控制器被布置用于附加地基于附加上限而確定當(dāng)前桶的附加發(fā)射時(shí)間， 該上限小于通過(guò)從總發(fā)射時(shí)間預(yù)算中減去序列中的桶數(shù)量的基本預(yù)算的總和而限定的總 多余時(shí)間預(yù)算，所述序列覆蓋占空比時(shí)段，該上限允許將附加發(fā)射時(shí)間分配給占空比時(shí)段 中的多個(gè)桶。這具有以下優(yōu)點(diǎn)：在單個(gè)桶時(shí)間段內(nèi)不能完全地使用多余時(shí)間預(yù)算。因此，發(fā) 射中的峰值不會(huì)阻塞超過(guò)基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算的所有另外的發(fā)射。
[0011] 可選地，控制器被布置用于在相應(yīng)時(shí)間間隔內(nèi)所請(qǐng)求的發(fā)射使得當(dāng)前發(fā)射時(shí)間使 用情況超過(guò)如由平均發(fā)射時(shí)間成比例地允許的發(fā)射時(shí)間的情況下，通過(guò)延遲所請(qǐng)求的發(fā)射 而擴(kuò)展當(dāng)前桶內(nèi)的發(fā)射。這具有以下優(yōu)點(diǎn)：發(fā)射時(shí)間也在桶的時(shí)間間隔期間更均勻地被使 用。
[0012] 可選地，控制器被布置用于通過(guò)按照優(yōu)先化數(shù)據(jù)預(yù)算減小桶預(yù)算并且發(fā)射優(yōu)先化 類型的實(shí)際數(shù)據(jù)同時(shí)相應(yīng)地按照優(yōu)先化數(shù)據(jù)預(yù)算增加當(dāng)前桶預(yù)算而適應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)射的至少 一個(gè)優(yōu)先化類型。這具有以下優(yōu)點(diǎn)：允許在任何時(shí)間發(fā)射特殊消息和優(yōu)先化數(shù)據(jù)，直到基本 發(fā)射時(shí)間預(yù)算中的常規(guī)通信量以及附加發(fā)射時(shí)間中的可能的峰值通信量之上的優(yōu)先化數(shù) 據(jù)預(yù)算。
[0013] 可選地，控制器被布置用于通過(guò)使桶預(yù)算的分量適應(yīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的預(yù)定義功能而 適應(yīng)該預(yù)定義功能。實(shí)際上，可以調(diào)節(jié)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的不同設(shè)備以便最佳地執(zhí)行對(duì)應(yīng)的不同 預(yù)定義功能。例如，預(yù)定義功能可以包括轉(zhuǎn)發(fā)器、數(shù)據(jù)收集器、簇頭、應(yīng)用終端或者這樣的角 色的子集中的至少一個(gè)。
[0014] 可選地，控制器被布置用于在所請(qǐng)求的發(fā)射使得當(dāng)前發(fā)射時(shí)間使用情況超過(guò)當(dāng)前 桶預(yù)算的情況下，通過(guò)發(fā)射非確認(rèn)消息而不是所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)發(fā)射而進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層交互。實(shí)際 上，造成非確認(rèn)消息的接收的消息將由網(wǎng)絡(luò)不同地路由或者丟棄。這具有以下優(yōu)點(diǎn)：這樣的 消息不會(huì)被當(dāng)前設(shè)備接受并且隨后延遲，但是可能被重新路由。
[0015] 可選地，控制器被布置用于適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)層控制，包括基于以下至少一個(gè)適應(yīng)性調(diào)節(jié) 路由： -過(guò)去占空比限制的歷史； -未來(lái)占空比限制的推測(cè)（projection); -其中由于所請(qǐng)求的發(fā)射超過(guò)桶預(yù)算而適應(yīng)性調(diào)節(jié)發(fā)射的過(guò)去臨界狀態(tài)的歷史。
[0016] 實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)層控制通過(guò)考慮無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備的發(fā)射能力的屬性而改進(jìn)。這樣 的屬性從實(shí)際發(fā)生或者可以估計(jì)的過(guò)去和/或未來(lái)占空比限制和/或臨界狀態(tài)導(dǎo)出。
[0017] 所描述的設(shè)備可以在耦合到用于訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射器/接收器的IC或者電路板模 塊中實(shí)現(xiàn)?？蛇x地，該設(shè)備包括用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線通信的發(fā)射器和接收器。再者，該設(shè) 備可以用來(lái)控制應(yīng)用單元，例如諸如照明桿之類的遠(yuǎn)程位置的照明單元。這樣的應(yīng)用單元 可以受控制，或者可以接收或發(fā)射數(shù)據(jù)?？蛇x地，該設(shè)備包括用于控制應(yīng)用和/或從網(wǎng)絡(luò)接 收數(shù)據(jù)或者向網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)的應(yīng)用單元。
[0018] 可選地，所述方法包括依照當(dāng)前桶預(yù)算控制設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)射。再者，該方法可以包 括依照占空比限制檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)射，并且可以用于檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)射是否符合占空比 限制。此外，計(jì)算機(jī)程序可以實(shí)現(xiàn)該方法，并且可以在諸如光盤或存儲(chǔ)棒之類的介質(zhì)上提 供。
[0019] 所附權(quán)利要求中給出了依照本發(fā)明的設(shè)備和方法的另外的優(yōu)選實(shí)施例，其公開(kāi)通 過(guò)引用合并于此。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 本發(fā)明的這些和其他方面根據(jù)以下說(shuō)明中通過(guò)實(shí)例的方式且參照附圖描述的實(shí) 施例將是清楚明白的，并且將參照這些實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步闡述，在附圖中 圖1示出了一種用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備， 圖2示出了一種確定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)射的方法， 圖3示出了一種包括占空比控制器設(shè)備的通信棧， 圖4示出了一種包括耦合到網(wǎng)絡(luò)層的占空比控制器設(shè)備的通信棧，以及 圖5示出了存儲(chǔ)發(fā)射使用情況的桶序列。
[0021] 這些圖純粹是示意性的并且未按比例繪制。在圖中，與已經(jīng)描述的元素相應(yīng)的元 素可以具有相同的附圖標(biāo)記。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 圖1示出了一種用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。該網(wǎng)絡(luò)具有占空比限制，該占空比限制要 求該設(shè)備發(fā)射小于預(yù)定義份額的預(yù)定義占空比時(shí)段，例如1小時(shí)占空比時(shí)段的1%。該份額 限定在該實(shí)例中為36秒的占空比時(shí)段的總發(fā)射時(shí)間預(yù)算。該份額也限定用于占空比時(shí)段 中的間隔的如對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔中的占空比限制成比例地允許的平均發(fā)射時(shí)間，例如對(duì)于60 秒的間隔而言，平均發(fā)射時(shí)間為〇. 6秒。
[0023] 設(shè)備100耦合到發(fā)射器110,該發(fā)射器具有用于將數(shù)據(jù)無(wú)線地發(fā)射至網(wǎng)絡(luò)的天線 111。該發(fā)射器可以與用于從網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)的接收器組合，所述數(shù)據(jù)可以被傳輸至設(shè)備100。
[0024] 設(shè)備100具有用于接收要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的輸入101以及用于將數(shù)據(jù)發(fā)射至網(wǎng)絡(luò)的輸 出103,并且也可以具有到要控制的外設(shè)或者應(yīng)用設(shè)備的輸出或雙向接口 104。此外，該設(shè) 備具有用于依照占空比限制控制數(shù)據(jù)的發(fā)射的控制器102。
[0025] 設(shè)備100可以耦合到應(yīng)用單元120,例如具有照明元件121的照明單元。該應(yīng)用單 元可以將數(shù)據(jù)發(fā)射至輸入101，和/或從設(shè)備的接口 104接收數(shù)據(jù)，例如用于接通或者關(guān)斷 照明單元的控制命令。該應(yīng)用可以提供關(guān)于環(huán)境條件的數(shù)據(jù)，例如暗度或用電量或者狀態(tài) 報(bào)告和錯(cuò)誤消息。
[0026] 可選地，設(shè)備可以是一種包括發(fā)射器110和/或應(yīng)用單元120 (的部分）的裝置， 并且可以具有用于控制其他本地設(shè)備或電源或者與其通信的另外的接口。
[0027] 控制器102可以以硬件實(shí)現(xiàn)，例如使用邏輯電路元件的有限狀態(tài)機(jī)、可編程硬件 或者微控制器以及諸如存儲(chǔ)器和接口邏輯之類的適當(dāng)外圍電路實(shí)現(xiàn)?？刂破鞅徊贾糜糜趯?設(shè)備的過(guò)去發(fā)射時(shí)間使用情況存儲(chǔ)在桶序列中。桶是一種指示連續(xù)鄰近時(shí)間間隔序列中的 對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔的象征性方式，這些間隔小于占空比時(shí)段。桶包含若干單位的發(fā)射時(shí)間，并且 桶的尺寸代表所述時(shí)間間隔中的可用發(fā)射時(shí)間。與桶相應(yīng)的間隔期間的可用發(fā)射時(shí)間被稱 為發(fā)射時(shí)間桶預(yù)算。間隔中的另外的可用發(fā)射時(shí)間量也被稱為各預(yù)算。
[0028] 現(xiàn)在，描述操作中的控制器的占空比控制功能。對(duì)于當(dāng)前桶，通過(guò)如下文中所闡明 的計(jì)算將發(fā)射時(shí)間的桶預(yù)算確定（即設(shè)置)為初始量。控制器將比相應(yīng)時(shí)間間隔的平均發(fā)射 時(shí)間更小的基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算分配給桶預(yù)算。再者，控制器將附加發(fā)射時(shí)間分配給當(dāng)前桶 預(yù)算以允許臨時(shí)超過(guò)對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔的平均發(fā)射時(shí)間以便適應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)射中的時(shí)間波動(dòng)。附加 發(fā)射時(shí)間基于總發(fā)射時(shí)間預(yù)算和過(guò)去桶的過(guò)去發(fā)射時(shí)間使用情況結(jié)合未來(lái)桶的未來(lái)基本 發(fā)射時(shí)間預(yù)算確定，所述過(guò)去、當(dāng)前和未來(lái)桶一起覆蓋占空比時(shí)段。
[0029] 可用于附加時(shí)間預(yù)算的時(shí)間最大值是通過(guò)從總發(fā)射時(shí)間預(yù)算中減去序列中的桶 數(shù)量的基本預(yù)算的總和而限定的總多余時(shí)間預(yù)算，所述序列具有覆蓋占空比時(shí)段的長(zhǎng)度。 如果在桶的過(guò)去歷史中使用了一些附加時(shí)間，那么實(shí)際可用的附加時(shí)間可能更低。因此，桶 序列以滑動(dòng)的方式例如通過(guò)確定具有所述長(zhǎng)度的包含當(dāng)前預(yù)算的所有序列并且對(duì)于每個(gè) 序列計(jì)算可用多余預(yù)算而進(jìn)行分析。所述計(jì)算基于包含實(shí)際使用情況的過(guò)去桶的對(duì)應(yīng)部分 以及被分配為具有基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算的未來(lái)桶的補(bǔ)充部分。最后，所有這樣計(jì)算的可用多 余預(yù)算的最小值是可以添加至當(dāng)前預(yù)算的可用附加發(fā)射時(shí)間預(yù)算。所述計(jì)算可以以任何適 當(dāng)?shù)姆绞綀?zhí)行，例如通過(guò)迭代地計(jì)算所述序列而執(zhí)行。下文中給出了該計(jì)算的實(shí)例。
[0030] 在這些實(shí)例中，所述桶和時(shí)間間隔被設(shè)置為尺寸相等。可選地，也可以使用用于桶 的不同尺寸。覆蓋占空比時(shí)段的任何鄰近間隔序列必須符合總發(fā)射時(shí)間預(yù)算。
[0031] 在一個(gè)實(shí)施例中，控制器被布置用于附加地基于附加上限而確定當(dāng)前桶的附加發(fā) 射時(shí)間。該上限被設(shè)置為小于如上面所限定的總多余時(shí)間預(yù)算。設(shè)置上限允許將附加發(fā)射 時(shí)間分配給占空比時(shí)段中的多個(gè)桶，例如將上限設(shè)置為總多余時(shí)間的1/3保證了任何序列 中的至少3個(gè)桶可以使用附加發(fā)射時(shí)間。
[0032] 在實(shí)踐中，確定在其上支持1%的占空比限制的時(shí)段；例如1小時(shí)的時(shí)段。在該小 時(shí)期間，允許針對(duì)總共36秒（=1小時(shí)的1%)發(fā)射消息。該允許的發(fā)射時(shí)間可以劃分成兩個(gè) 部分： -將在設(shè)定數(shù)量的間隔（=桶）上相等地劃分且用來(lái)保證每桶的特定發(fā)射時(shí)間量的量。 -用來(lái)應(yīng)付發(fā)射峰值且可以在一個(gè)或多個(gè)桶上劃分的量。
[0033] 總的保證發(fā)射預(yù)算除以總的桶數(shù)量將給出每桶的保證發(fā)射預(yù)算（即最小桶尺寸）。 盡管有可能在一個(gè)桶的壽命期間使用總多余預(yù)算，但是更好的是在若干桶上擴(kuò)展該總的多 余量。出于這個(gè)原因，引入最大桶尺寸。該最大桶尺寸典型地為最小桶尺寸的3倍并且通 常小于總多余預(yù)算。
[0034] 在必須使用新桶的任何時(shí)候，使用確定有多少總多余預(yù)算仍然可用于新桶的算 法。該算法使用（如存儲(chǔ)在桶序列中的）過(guò)去小時(shí)的使用的發(fā)射時(shí)間以確定仍然可用于新 桶的額外發(fā)射時(shí)間量。得到的桶尺寸將至少為最小桶尺寸并且至多為最大桶尺寸。在下文 中，給出可以用來(lái)確定新桶的最大尺寸的算法的實(shí)例： smalIestMaxBucketExcess=maxBucketSize-minBucketSize alIowedBucketSum=maxExcess usedBucketSize= 0; for(index=(totalBuckets-I);index> 0;index-) { myOldBucketIndex=(index+newBucketlndex) %totalBuckets;usedBucketSize+=Buckets[myOldBucketlndex] ·used_bytes; alIowedBucketSum+=minBucketSize smalIestMaxBucketExcess=MIN(smallestMaxBucketExcess,(alIowedBucketSum-usedBucketSize)); } maxBucketSize=minBucketSize+smallestMaxBucketExcess在實(shí)踐中，根據(jù)世界的地區(qū)和各自的無(wú)線頻段調(diào)整RF通信的使用。除了允許的應(yīng)用或 者發(fā)射功率之外，也可以調(diào)整無(wú)線頻段的時(shí)間使用情況。例如，如ETSI規(guī)則"ETSIEN300 220-1V2. 3. 1(歐洲標(biāo)準(zhǔn)（電信系列））電磁兼容性和無(wú)線電頻譜事宜（ERM);短距設(shè)備（SRD); 功率水平范圍高達(dá)500mW的25MHz至1000MHz頻率范圍內(nèi)使用的無(wú)線電裝備；部分1 :技術(shù) 特性和測(cè)試方法，2009-04"中所描述的，發(fā)射時(shí)間限制（占空比限制）在歐洲適用于868MHz 頻段。在該實(shí)例中，占空比被限制為1%，這是指示跨1小時(shí)監(jiān)視的無(wú)線電發(fā)射器處于其發(fā)射 狀態(tài)下的最大時(shí)間的百分比。
[0035] 使用這樣的占空比限制的頻段的系統(tǒng)必須確保在正常操作中不超過(guò)該限制。在其 中設(shè)備的無(wú)線電接口的發(fā)射時(shí)間直接與該個(gè)別設(shè)備上的應(yīng)用程序的需要有關(guān)的簡(jiǎn)單無(wú)線 系統(tǒng)中，這可以通過(guò)確保特定的應(yīng)用程序行為而實(shí)現(xiàn)。然而，在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備的發(fā)射時(shí) 間不僅由安裝在個(gè)別設(shè)備上的應(yīng)用程序的需要而確定。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備也轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自網(wǎng) 絡(luò)中的其他設(shè)備的消息以便將其遞送至不在原始發(fā)送器的直接通信范圍內(nèi)的設(shè)備。因此， 個(gè)別設(shè)備的發(fā)射可以造成其他設(shè)備的后續(xù)發(fā)射。在個(gè)別設(shè)備的應(yīng)用層限制消息的流入不一 定確保會(huì)堅(jiān)持所有設(shè)備上的限制。
[0036] 為了通過(guò)應(yīng)用層方式堅(jiān)持占空比限制，傳統(tǒng)的設(shè)備可以共享全局發(fā)射計(jì)劃并且可 以時(shí)間同步。此外，這樣的系統(tǒng)必須具有由任何個(gè)別設(shè)備在任何其他設(shè)備上引發(fā)的最壞情 況發(fā)射時(shí)間的知識(shí)。因此，這樣的方案是復(fù)雜的，可能引發(fā)附加的發(fā)射，并且靈活性受限，因 為它在網(wǎng)絡(luò)中的路由改變時(shí)必須加以適應(yīng)性調(diào)節(jié)。在占空比限制的簡(jiǎn)單傳統(tǒng)方法中，堅(jiān)持 是通過(guò)在發(fā)射器處通過(guò)使用泄漏桶直接限制發(fā)射而實(shí)現(xiàn)的。該桶在發(fā)射時(shí)被填充，并且以 預(yù)定速率泄漏。發(fā)射時(shí)間限制一達(dá)到（即桶滿了），設(shè)備就關(guān)斷收發(fā)器并且停止發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā) 消息。理論上，這樣的傳統(tǒng)方法是設(shè)備可以本地地采取的最好的方法，因?yàn)樵O(shè)備發(fā)送與允許 的一樣多的消息，并且整個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用應(yīng)當(dāng)確定規(guī)格為在網(wǎng)絡(luò)的所有區(qū)域中引發(fā)應(yīng)當(dāng) 保持低于限制的通信量。但是在實(shí)踐中，這具有主要的缺陷。由于時(shí)間峰值行為、時(shí)間路由 瓶頸、錯(cuò)誤應(yīng)用程序行為、第三方設(shè)備引發(fā)的外部干擾或發(fā)射(例如攻擊）的原因，設(shè)備可能 非常早達(dá)到其在給定時(shí)間幀內(nèi)的占空比限制。如果多個(gè)設(shè)備必須長(zhǎng)時(shí)間停止其發(fā)射，那么 這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用和網(wǎng)格路由協(xié)議具有主要的影響。網(wǎng)絡(luò)(或者其部分)可能臨時(shí)無(wú)法到 達(dá)，這在不能再遞送重要消息的情況下是一個(gè)嚴(yán)重的缺陷。而且，抵消錯(cuò)誤或者異常行為， 例如（臨時(shí)地）對(duì)造成通信量峰值的應(yīng)用程序去活也是困難的。
[0037] 另一傳統(tǒng)的方法是確保占空比限制不應(yīng)用于整個(gè)時(shí)間幀(例如，對(duì)于歐洲的 868MHz，所述1小時(shí))，而是在每消息的基礎(chǔ)上適用。在每次發(fā)射之后，阻塞發(fā)射器達(dá)相對(duì)百 分比(例如1/100的份額，發(fā)射所需時(shí)間的99x)。這確保了占空比堅(jiān)持，但是也引入了不必 要的延遲，因?yàn)樵谠O(shè)備執(zhí)行了發(fā)射之后，消息總是必須排隊(duì)。要轉(zhuǎn)發(fā)的消息的時(shí)間峰值造成 大的延遲或者不能被支持（即消息被丟棄)，盡管設(shè)備可能在1小時(shí)的過(guò)程中符合其占空比 限制。因此，該方法對(duì)于正常操作具有嚴(yán)重的影響。
[0038] 當(dāng)前的方法確保了在給定時(shí)段(例如1小時(shí)）上堅(jiān)持占空比限制，并且保證短時(shí)段 內(nèi)（例如，對(duì)于1分鐘的桶時(shí)間間隔，最大地1分鐘內(nèi)）網(wǎng)絡(luò)的可用性，并且允許實(shí)現(xiàn)臨時(shí)地 允許更高發(fā)射時(shí)間的變化的通信量負(fù)荷。
[0039] 圖2示出了一種確定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)射的方法。上文中描述了該無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。該方 法在START(開(kāi)始)201處開(kāi)始，以便確定當(dāng)前時(shí)間間隔中的發(fā)射。接著，該方法在STOR202 處將網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備的過(guò)去發(fā)射時(shí)間使用情況存儲(chǔ)在桶序列中。事實(shí)上，如果將該方法應(yīng)用 于連續(xù)桶間隔，那么只有最近的、在先的桶被存儲(chǔ)，而最舊的、不在相關(guān)的桶被刪除。例如， 存儲(chǔ)在具有與桶數(shù)量相等的存儲(chǔ)位置集合以及到最近的桶存儲(chǔ)位置的指針的存儲(chǔ)單元或 者寄存器中實(shí)現(xiàn)。每個(gè)桶代表連續(xù)鄰近時(shí)間間隔序列中的對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔。這些間隔小于占 空比時(shí)段，并且包括當(dāng)前間隔的間隔序列一起覆蓋占空比時(shí)段。
[0040] 隨后，所述方法確定發(fā)射時(shí)間桶預(yù)算。首先，在ASSBA203處，將比相應(yīng)時(shí)間間隔 的平均發(fā)射時(shí)間更小的基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算分配給當(dāng)前桶。下文中給出用于計(jì)算基本發(fā)射時(shí) 間預(yù)算和另外的發(fā)射時(shí)間預(yù)算的實(shí)例。
[0041] 隨后，所述方法在DETAT204處確定要添加至發(fā)射時(shí)間桶預(yù)算的附加發(fā)射時(shí)間。 因此，總發(fā)射時(shí)間預(yù)算減少桶序列的實(shí)際過(guò)去使用情況和未來(lái)可能使用情況。過(guò)去、當(dāng)前和 未來(lái)桶的序列一起覆蓋占空比時(shí)段。在NEXT(下一個(gè))205處控制的循環(huán)中，包含當(dāng)前預(yù)算 的每個(gè)可能序列的剩余發(fā)射時(shí)間通過(guò)過(guò)去桶的過(guò)去發(fā)射時(shí)間使用情況結(jié)合未來(lái)桶的未來(lái) 基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算進(jìn)行計(jì)算。在ASSAD206處，確定所有計(jì)算的剩余發(fā)射時(shí)間的最小值，并 且選擇所述最小值內(nèi)的附加發(fā)射時(shí)間。然后，將附加發(fā)射時(shí)間分配給當(dāng)前桶預(yù)算以允許臨 時(shí)超過(guò)對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔的平均發(fā)射時(shí)間以便適應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)射中的時(shí)間波動(dòng)。最后，該方法在WNB 207處等待下一個(gè)桶時(shí)段。
[0042] 該方法監(jiān)視桶序列中的設(shè)備的過(guò)去發(fā)射時(shí)間使用情況，每個(gè)桶代表小于占空比時(shí) 段的時(shí)間間隔。接著，它將小于占空比限制所允許的發(fā)射時(shí)間預(yù)算的基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算分 配給每個(gè)桶。作為允許發(fā)射時(shí)間減去對(duì)于所有桶合計(jì)的最小分配發(fā)射時(shí)間的多余預(yù)算用來(lái) 覆蓋通信量負(fù)荷的時(shí)間波動(dòng)，即允許臨時(shí)超過(guò)占空比限制給出的平均發(fā)射時(shí)間。接著，（如 過(guò)去桶中存儲(chǔ)的）發(fā)射時(shí)間使用情況的歷史用來(lái)計(jì)算當(dāng)前桶的最大允許發(fā)射時(shí)間。這確保 了最小發(fā)射時(shí)間總是可用于到來(lái)的占空比時(shí)段中的每個(gè)未來(lái)桶?？蛇x地，可以按桶應(yīng)用設(shè) 備應(yīng)當(dāng)永遠(yuǎn)不超過(guò)的附加固定上限。再者，可以基于用于整個(gè)桶的最大發(fā)射時(shí)間限制發(fā)射 速度，這確保了發(fā)射在整個(gè)桶時(shí)間期間是可能的。此外，可以保留每桶的最大發(fā)射時(shí)間的 份額以用于特殊用途，例如用于高優(yōu)先級(jí)消息，用于MC協(xié)議消息，用于向單播發(fā)射發(fā)送確 認(rèn)，用于網(wǎng)絡(luò)層[NWK]協(xié)議消息，等等。保留的量可能對(duì)于不同的設(shè)備角色不同(例如，數(shù)據(jù) 收集器保留比其他設(shè)備更多的帶寬以用于特殊用途)。
[0043] 圖3示出了一種包括占空比控制器設(shè)備的通信棧。在該通信棧中，網(wǎng)絡(luò)[NWK]層 31與介質(zhì)訪問(wèn)[MAC]層32通信。對(duì)于到來(lái)的數(shù)據(jù)，MAC層32直接與物理層[PHY] 34通 信，而對(duì)于要經(jīng)由物理層發(fā)射的傳出的數(shù)據(jù)，MAC層耦合到稱為占空比限制器的占空比控制 器設(shè)備33。該占空比限制器耦合到物理層并且在堅(jiān)持如上面所描述的占空比限制的同時(shí)傳 輸傳出的數(shù)據(jù)。
[0044] 占空比限制器的主要任務(wù)是確保設(shè)備堅(jiān)持占空比限制。設(shè)備監(jiān)視和調(diào)整（并且如 果必要的話，停止）傳出的發(fā)射。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，占空比限制器位于設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)棧中。有可 能如圖3中所描繪的將占空比限制器集成在物理層與介質(zhì)訪問(wèn)層之間。在這里，可以直接 測(cè)量和調(diào)整發(fā)射器的激活和去活。然而，MAC層的部分往往以硬件實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，不 能修改MAC與PHY之間的交互。
[0045] 圖4示出了一種包括耦合到網(wǎng)絡(luò)層的占空比控制器設(shè)備的通信棧。在該圖中，占 空比限制器42在網(wǎng)絡(luò)層41與MAC層43之間實(shí)現(xiàn)，MAC層直接耦合到物理層44。在這種 情況下，MAC層必須報(bào)告發(fā)射時(shí)間，或者占空比限制器可以基于從網(wǎng)絡(luò)層傳送至MAC層的消 息、從MAC層接收的消息(例如，單播發(fā)射可以生成MAC層的ACK消息的自動(dòng)發(fā)射)以及給定 配置下的MAC層行為（例如發(fā)射的MAC層信標(biāo)消息的已知或者估計(jì)的數(shù)量）估計(jì)發(fā)射時(shí)間。 占空比限制器可以控制MC層以便在必要的情況下對(duì)任何自動(dòng)發(fā)射去活。
[0046] 為了確保設(shè)備不超過(guò)其占空比限制，隨著時(shí)間監(jiān)視設(shè)備的發(fā)射?，F(xiàn)在，占空比控制 器設(shè)備中的控制器保持與占空比限制有關(guān)的時(shí)間段上執(zhí)行的發(fā)射的歷史。在實(shí)例頻段中， 占空比時(shí)段為1小時(shí)。為了避免存儲(chǔ)所有個(gè)別的發(fā)射，將該時(shí)段劃分成相等長(zhǎng)度(例如1分 鐘）的桶，并且使用的發(fā)射時(shí)間在該桶的時(shí)間間隔期間加起來(lái)。
[0047] 圖5示出了存儲(chǔ)發(fā)射使用情況的桶序列。在該圖中，每個(gè)桶51具有最大發(fā)射預(yù) 算，其可以如虛線52所示對(duì)于所有桶都相同。當(dāng)前桶是最右邊的桶，而最舊的桶(例如1小 時(shí)以前）是最左邊的桶。如果某個(gè)桶的持續(xù)時(shí)間結(jié)束，則創(chuàng)建新桶，并且所述歷史左移，釋 放最舊的桶。占空比控制器的作用是計(jì)算用于新創(chuàng)建的桶的最大預(yù)算，使得在規(guī)定的時(shí)段 內(nèi)不超過(guò)由占空比限制給出的總發(fā)射時(shí)間，并且總是存在可用來(lái)創(chuàng)建新桶的保證的最小預(yù) 算，并且用于桶的預(yù)算可以超過(guò)由占空比限制給出的允許的平均桶預(yù)算。保證的基本發(fā)射 時(shí)間預(yù)算確保了設(shè)備在幾個(gè)桶內(nèi)不可能消耗整個(gè)時(shí)段的總預(yù)算。換言之，在達(dá)到強(qiáng)制限制 的設(shè)備中，發(fā)射在用于當(dāng)前桶的剩余持續(xù)時(shí)間的最大值處被阻塞。多余預(yù)算確保了占空比 限制器允許實(shí)現(xiàn)時(shí)間通信量峰值。設(shè)備可以在很好地保持在完整時(shí)段的允許發(fā)射時(shí)間之下 的同時(shí)臨時(shí)地超過(guò)允許的平均預(yù)算。該要求確保了該時(shí)間峰值不會(huì)不必要地被阻塞并且應(yīng) 用不受影響。
[0048] 對(duì)于一個(gè)實(shí)際的實(shí)例，下表給出了通信量限制器中使用的參數(shù)及其典型值的概 覽。

【權(quán)利要求】
1. 用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備， 該網(wǎng)絡(luò)具有占空比限制，該占空比限制要求該設(shè)備發(fā)射小于預(yù)定義份額的預(yù)定義占空 比時(shí)段，所述份額限定占空比時(shí)段的總發(fā)射時(shí)間預(yù)算以及用于占空比時(shí)段中的間隔的如由 對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔中的占空比限制成比例地允許的平均發(fā)射時(shí)間， 該設(shè)備（100)包括 -輸入（101)，其用于接收要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)， -輸出（103)，其用于將數(shù)據(jù)發(fā)射至網(wǎng)絡(luò)， -控制器（102 )，其用于依照占空比限制控制數(shù)據(jù)的發(fā)射，該控制器被布置用于 -將設(shè)備的過(guò)去發(fā)射時(shí)間使用情況存儲(chǔ)在桶序列中，每個(gè)桶代表連續(xù)鄰近時(shí)間間隔序 列中的對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔，這些間隔小于占空比時(shí)段，并且 -通過(guò)以下方式確定發(fā)射時(shí)間桶預(yù)算： -將比相應(yīng)時(shí)間間隔的平均發(fā)射時(shí)間更小的基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算分配給桶預(yù)算，以及 -將附加發(fā)射時(shí)間分配給當(dāng)前桶預(yù)算以允許臨時(shí)超過(guò)對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔的平均發(fā)射時(shí)間 以便適應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)射中的時(shí)間波動(dòng)并且基于總發(fā)射時(shí)間預(yù)算和過(guò)去桶的過(guò)去發(fā)射時(shí)間使用 情況結(jié)合未來(lái)桶的未來(lái)基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算確定附加發(fā)射時(shí)間，所述過(guò)去、當(dāng)前和未來(lái)桶一 起覆蓋占空比時(shí)段。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中控制器（102)被布置用于附加地基于附加上限而確 定當(dāng)前桶的附加發(fā)射時(shí)間，該上限小于通過(guò)從總發(fā)射時(shí)間預(yù)算中減去序列中的桶數(shù)量的基 本預(yù)算的總和而限定的總多余時(shí)間預(yù)算，所述序列覆蓋占空比時(shí)段，該上限允許將附加發(fā) 射時(shí)間分配給占空比時(shí)段中的多個(gè)桶。
3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中控制器（102)被布置用于在相應(yīng)時(shí)間間隔內(nèi)所請(qǐng)求 的發(fā)射使得當(dāng)前發(fā)射時(shí)間使用情況超過(guò)如平均發(fā)射時(shí)間成比例地允許的發(fā)射時(shí)間的情況 下，通過(guò)延遲所請(qǐng)求的發(fā)射而擴(kuò)展當(dāng)前桶內(nèi)的發(fā)射。
4. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中控制器（102)被布置用于通過(guò)按照優(yōu)先化數(shù)據(jù)預(yù)算 減小桶預(yù)算并且發(fā)射優(yōu)先化類型的實(shí)際數(shù)據(jù)，同時(shí)相應(yīng)地按照優(yōu)先化數(shù)據(jù)預(yù)算增加當(dāng)前桶 預(yù)算而適應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)射的至少一個(gè)優(yōu)先化類型。
5. 如權(quán)利要求1或4所述的設(shè)備，其中控制器（102)被布置用于通過(guò)使桶預(yù)算的分量 適應(yīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的預(yù)定義功能而適應(yīng)該預(yù)定義功能。
6. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中預(yù)定義功能包括轉(zhuǎn)發(fā)器、數(shù)據(jù)收集器、簇頭、應(yīng)用終 端中的至少一個(gè)。
7. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中控制器（102)被布置用于在所請(qǐng)求的發(fā)射使得當(dāng)前 發(fā)射時(shí)間使用情況超過(guò)當(dāng)前桶預(yù)算的情況下，通過(guò)發(fā)射非確認(rèn)消息而不是所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)發(fā) 射而進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層交互。
8. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中控制器（102)被布置用于適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)層控制，包括基 于以下至少一個(gè)適應(yīng)性調(diào)節(jié)路由： -過(guò)去占空比限制的歷史； -未來(lái)占空比限制的推測(cè)； -其中由于所請(qǐng)求的發(fā)射超過(guò)桶預(yù)算而適應(yīng)性調(diào)節(jié)發(fā)射的過(guò)去臨界狀態(tài)的歷史。
9. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該設(shè)備包括用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線通信的發(fā)射器 (110)。
10. 如權(quán)利要求1或9所述的設(shè)備，其中該設(shè)備包括用于控制應(yīng)用（121)和/或從網(wǎng) 絡(luò)接收數(shù)據(jù)或者向網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)的應(yīng)用單元（120)。
11. 用于確定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)射的方法， 該網(wǎng)絡(luò)具有占空比限制，該占空比限制要求該設(shè)備發(fā)射小于預(yù)定義份額的預(yù)定義占空 比時(shí)段，所述份額限定占空比時(shí)段的總發(fā)射時(shí)間預(yù)算以及用于占空比時(shí)段中的間隔的如對(duì) 應(yīng)時(shí)間間隔中的占空比限制成比例地允許的平均發(fā)射時(shí)間， 該方法包括： -將網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備的過(guò)去發(fā)射時(shí)間使用情況存儲(chǔ)（202)在桶序列中，每個(gè)桶代表連續(xù) 鄰近時(shí)間間隔序列中的對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔，這些間隔小于占空比時(shí)段，以及 -通過(guò)以下方式確定發(fā)射時(shí)間桶預(yù)算： -將比相應(yīng)時(shí)間間隔的平均發(fā)射時(shí)間更小的基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算分配（203)給桶預(yù)算， 并且 -將附加發(fā)射時(shí)間分配（206)給當(dāng)前桶預(yù)算以允許臨時(shí)超過(guò)對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔的平均發(fā)射 時(shí)間以便適應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)射中的時(shí)間波動(dòng)并且基于總發(fā)射時(shí)間預(yù)算和過(guò)去桶的過(guò)去發(fā)射時(shí)間 使用情況結(jié)合未來(lái)桶的未來(lái)基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算確定（204)附加發(fā)射時(shí)間，所述過(guò)去、當(dāng)前和 未來(lái)桶一起覆蓋占空比時(shí)段。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中該方法包括依照當(dāng)前桶預(yù)算控制設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā) 射。
13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中當(dāng)前桶預(yù)算通過(guò)下式確定：
N為占空比時(shí)段中的桶的總數(shù)； 為基本發(fā)射時(shí)間預(yù)算； ZwcfczLiAsage/i'J為桶I期間的發(fā)射時(shí)間使用情況； 為可以用來(lái)臨時(shí)地超過(guò)的預(yù)算。
14. 用于確定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)射的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述程序操作來(lái)使得處理器執(zhí)行 如權(quán)利要求11所述的方法。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK104380845SQ201380022127
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月27日
【發(fā)明者】D·M·戈根 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司