[發明專利]用于具有低占空比的終端節點的大型WSN的可擴展協議

有效

• 申請號: 201380025171.3
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN104396338B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: P·B·拉斯班德;S·E·霍爾
• 申請（專利權）人: 泰科消防及安全有限公司
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 秦晨

描述了用于提供在主節點與多個節點之間的無線傳感器網絡的方法和系統，這些節點與傳感器關聯。該方法和系統基于信道跳變方案而定義主節點用以與節點通信的通信信道，并定義專用于載送由主節點廣播的傳輸幀的至少一個傳輸信道。該方法和系統通過定位該至少一個傳輸信道來監聽傳輸消息而配置尚未為網絡所獲得的未獲得節點，以進入連接會話。該傳輸消息指示出將變為活動的下一個通信信道。該方法將未獲得節點切換到下一個通信信道。

相關申請的交叉引用

本申請要求在2012年3月19日提交的美國臨時專利申請No.61/612,801的優先權，該專利申請No.61/612,801的全部內容并入本文，以作參考。

技術領域

本發明的實施例一般地涉及無線傳感器網絡，并且更特別地涉及用于在無線傳感器網絡中實現串-并聯信道跳變方案的方法和系統。

背景技術

存在著分布于大的地理區域上的多層無線傳感器網絡(WSN)。常規的多層無線傳感器網絡包含用于形成第一層的主節點(例如，協調器節點或網關節點)。主節點在邏輯上鏈接至在第二層內的節點。在第二層內的節點可以是終端節點或中繼器節點。在第二層內的中繼器節點可以在邏輯上鏈接至處于第三層的一個或多個終端節點。終端節點的整體集合可以構成網絡的第三層。IEEE 802.15.4協議標準第2版(2006)在“全功能節點”與“部分功能節點”之間作了區分。其他時候，節點使用父子關系來指定(例如，“父”是諸如主節點或中繼器節點之類的全功能節點，而“子”是諸如終端節點之類的部分功能節點)。在主節點與中繼器節點之間的關系同樣可以稱為父子關系，中繼器充當從屬角色。通常，用作或者能夠用作父節點的全功能節點使用較高的接收器靈敏度和發射器功率以及較佳的信道隔離(即，較佳的無線電)，而終端節點(終端節點幾乎總是充當子節點的角色并且在網絡中數量更為眾多)使用總體上性能較差的成本較低的無線電。以上所描述的網絡一般來說會在大的物理區域內鋪開。例如，兩個節點(其中至少一個具有低噪聲放大器和功率放大器)能夠幾乎毫無困難地經由數百英尺的距離相互通信，并且因而整個網絡可以覆蓋100,000平方英寸或更大的面積，以及多個樓層。還存在更通用的網絡拓撲，在所述網絡拓撲中各個網絡層基于在自組織網絡形成期間進行的測試中所確定的在各個節點對組合之間的通信鏈路的質量而組織或者按照自組織的方式自行組織。不管實際網絡拓撲如何，都能夠這么說：在大部分實際的WSN實現方式中，給定的終端節點(例如，層N)發現自己單獨連接至上一層(例如，層N-1)的某個“父”節點。

一般地，無線傳感器網絡使用在通過例如政府規章規定的較大的頻率范圍內傳播的信道或頻率范圍。例如，在美國，以902-928MHz操作的無線傳感器網絡可以使用數量高達50個信道的集合。而且，網絡按照“隨機跳變”的方式來使用那些信道，使得節點在跳變/跳轉到另一個信道之前經由特定的信道僅通信較短的時間(典型為數十秒)。信道占用的順序是隨機的，或者在表面上是隨機的。

對于許多類型的通信協議(例如，IEEE 802.15.4標準協議)，在節點能夠于特定的信道上發送消息之前，節點耗費一定的(較短的)時間來監聽可能正在使用同一信道的其他節點。例如，802.15.4標準特別地將一種類型的載波感測多路訪問–避免沖突(CSMA-CA)算法用于該“對話前監聽(listen-before-talk)”過程。