[發明專利]用于操作分布式通信網絡的技術

在審

• 申請號: 201580075585.6
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN107211237A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 大衛·迪·霍
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04W4/00
• 分類號: H04W4/00;H04W4/02;H04W84/18
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 白云,鄭霞

相關申請的交叉引用

本專利文獻要求2014年12月14日提交的美國臨時專利申請號為62/091,611的優先權利益。前述專利申請的全部內容通過引用作為本文件的公開內容的一部分并入。

背景

現今的許多應用需要大量的傳感器進行物理測量或者由大量機器人進行協調操作。這種應用的示例包括危險地點的災害發生(disaster release)、大的偏遠地區的環境監測、跨越距離的醫療監督以及許多其他應用。這些應用的通信網絡可以分布在大的地理區域或大量的節點或兩者上。

概述

本公開中提出了用于層次傳感器網絡的方法和系統。層次網絡架構可被用于在大面積上組織大型傳感器或機器人網絡，同時保持低功耗和分布式控制。

在一個示例方面，公開了傳感器網絡。該系統包括提議者節點，其是能夠收集和處理傳感信息并與網絡中的其他節點進行通信的傳感器節點。該系統包括作為傳感器節點的一組代理接受者節點。每個代理接受者節點和提議者節點通過第一拓撲可通信地連接。該系統包括作為傳感器節點的一組集群提議者節點。代理接受者連接到相關聯的集群提議者或者也是相關聯的集群提議者，每個集群提議者具有其集群接受者組，并且每個集群提議者及其集群接受者組通過單獨拓撲連接。

在另一示例方面，公開了由傳感器節點執行的方法。該方法包括：激活傳感器網絡中的傳感器節點；向其他連接的傳感器節點發送指示傳感器節點的功率電平的消息；從其它連接的傳感器節點接收指示其他連接的傳感器節點的功率電平的消息；以及確定傳感器節點用作提議者以形成集群，發起一致性協議，并達成一致性，或者確定傳感器節點用作接受者以成為等待來自提議者的一致性形成協議消息的集群的一部分。

在又一個示例方面，公開了一種通信網絡。該網絡包括多個成員通信節點的上層集群和多個下層集群，每個下層集群包括一個或更多個成員節點。上層集群中的每個節點與多個下層集群中的不同下層集群中的節點可通信地耦合。每個集群都是基于其成員節點進行的投票形成的。集群是與同一集群的其他成員節點傳輸應用層數據的節點邏輯組。

在另一個示例方面，公開了一種在多個通信節點的分布式網絡中操作通信節點的方法，在該分布式網絡中通信節點在邏輯上被組織在上層集群和多個下層集群中，使得來自下層集群中的每個的一個節點可通信地耦合到來自上層集群的不同的節點。該方法包括：與第一組通信節點進行通信以形成上層集群；與不在第一組節點中的下層通信節點進行通信，以建立與該下層通信節點是其成員的下層集群的通信耦合；以及促進上層集群和下層集群之間的消息通信。

這些和其他特征在本文件和附錄A中進一步描述，附錄A形成本說明書的一部分。

附圖簡述

圖1示出了具有上層集群和多個下層集群的傳感器網絡的示例層次網絡架構。

圖2A-2B示出了形成傳感器網絡的層次網絡架構的示例性傳感器網絡。

圖3-7示出了Paxos一致性協議在平面(flat)分布式網絡中如何工作的示例。其中，圖3示出了分布式網絡中的示例性Paxos一致性協議的參與者，圖4示出了在Paxos協議的兩個階段中執行的示例性步驟，圖5示出了Paxos協議在傳感器網絡中的應用，圖6示出了Paxos協議的示例性狀態模型，以及圖7示出了Paxos協議的示例性協議序列。

圖8示出了在n個節點的傳感器網絡中形成多數的示例性概率。

圖9A-9B示出了形成傳感器網絡的層次網絡架構的示例性傳感器網絡，其中應用了修改的Paxos一致性協議。

圖10-11示出了修改的Paxos一致性協議在層次傳感器網絡中如何工作。其中，圖10示出了層次網絡中修改的Paxos一致性協議的示例性序列操作，圖11示出了分層層次化網絡中的條件。

圖12示出了形成層次網絡的示例方法。

圖13示出了在分布式網絡中操作上層通信節點的示例方法。

圖14示出了在分布式網絡中操作下層通信節點的示例方法。

在整個說明書和附圖中，相同的參考符號表示相同的元件。

詳細描述