[發明專利]用于無線數據通信網絡的事務調度系統

有效

• 申請號: 201680031994.0
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN107996032B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: B.C.揚尼;D.D.羅斯;J.E.班尼特;M.E.齊霍拉斯;H.A.霍林格;K.D.辛格;D.B.范沃爾斯特
• 申請（專利權）人: 迪迪體育公司
• 主分類號: H04W74/04
• 分類號: H04W74/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張凌苗;鄭冀之

用于在無線數據通信網絡中調度和協調傳輸信號的系統和方法，包括主節點和至少一個標簽節點。在一些實施例中，網絡還可以包括從屬節點。主節點將時間劃分為包括配置窗和至少一個事務窗的重復的時分塊。在配置窗期間，主節點向標簽或從屬節點提供操作參數，包括為標簽或從屬節點保留的以向主節點廣播數據的在事務窗內的時隙。將事務窗細分為多個保留時隙，并且將每個時隙指派給具體標簽或從屬節點。當保留時隙到達時，標簽或從屬節點將向主節點廣播數據信號。根據需要，主周期性地調整用于每個標簽或從屬節點的傳輸調度，以確保每個標簽或從屬節點繼續僅在其保留時隙期間廣播，由此減少通信數據沖突并且優化數據通信網絡的總體性能和吞吐量。

技術領域

本發明一般地涉及用于協調無線數據通信網絡中的數字傳輸信號的設備和方法，并且更特別地涉及無線數據通信網絡，其中具有有限的帶寬的主節點需要接收、區分和處理通過網絡中的大量的其他節點生成和廣播的數據傳輸。

背景技術

可以通過能夠攜帶電磁無線電波信號的任何介質傳送數字信息。因此，可以將廣泛的電磁譜用于電子設備之間的無線數據通信。通常將落入大致3 kHz至300 GHz的范圍中的無線電頻率用于通信和測距，并且在無線數據通信（WDC）中采用的傳輸裝備和方法廣泛地變化。無線數據通信網絡的重要子種類是無線傳感器網絡（WSN），在其中排列多個自主傳感器使得每個傳感器成為在空間中分開某距離的網絡中的節點。該類型的分布式數據網絡適合于利用來自多個源的數據的應用，對于所述多個源而言，硬連線（hard-wired）技術方案將是不切實際的或不可能的。無線傳感器網絡可以有助于控制和跟蹤物理對象的庫存、監視地質或氣象事件以及累積來自諸如醫院中的患者之類的人的組的個體和/或群體數據。存在對無線數據通信網絡可用的許多建立的標準和協議，每個標準具有它們的不同的優勢和限制。一個公知的方法是ALOHA協議，在其中，網絡中的每個節點在其具有要發送的數據的任何時候傳輸。這是實現起來相對不復雜的方法，因為每個節點在非常基本的指令的集合上操作。然而，ALOHA協議沒有對在給定的信道中同時廣播的信號的沖突進行規定，因此，ALOHA網絡中的每個節點可以可想到地在任何時間開始傳輸，導致信息的堵塞和損失。因此，ALOHA不能使用可用信道的容量的100%，并且已知是非常低效率的。實現純ALOHA協議的無線數據通信網絡僅可以將其操作時間的大致20%用于數據的成功傳輸。已經開發了在效率中對此進行改進的無線數據通信的其他方法，但是通常使得實現數據的最佳吞吐量的挑戰更加困難，因為網絡流量負載增加。

因此，存在對無線數據通信的更高效的系統和方法的需要，其能夠利用更多信道容量并且保持正在被傳輸的數據信號的保真度，同時對網絡的每個節點使用的功率進行優化。通常此類系統將顯著地改進無線網絡中的效率和功耗，并且特別是顯著地改進無線傳感器網絡中的效率和功耗，在無線傳感器網絡中在其操作時間期間的任何點處多個節點可能正在加入和離開網絡。

發明內容

本發明通過提供用于通過對于每個節點的傳輸時間間隔的精確的調度和連續的管理在無線數據通信網絡中的活躍的節點之中協調數據傳輸的設備和方法來解決該需要。通常，系統包括“主”節點，其跟蹤時間的流逝，允許稱為“標簽,”的新的節點進入網絡，并且針對允許進入網絡的標簽節點中的所有標簽節點建立和控制對于所有數據傳輸的調度。主節點針對每個節點指定被稱為保留時隙的謹慎的傳輸時間間隔。保留時隙是被稱為窗的較大間隔的細分，其本身是被稱為時分塊（time division block）的時間的較大塊的細分。當標簽節點被添加到網絡時，每個標簽被指派保留時隙，在所述保留時隙中與主節點交換事務分組。主節點被配置成檢測并且處理由標簽節點在它們的保留時隙期間廣播的事務分組，并且如果需要，則繼而將附加的定時指令傳輸回到每個標簽節點以確保每個標簽節點的數據傳輸活動繼續發生在其保留時隙內。本發明的一些實施例可以被配置成跟蹤在諸如籃球、足球或曲棍球的比賽之類的運動活動期間在區域、場地或球場附近移動的運動員、裁判以及物體。然而，本領域技術人員將會理解，可以將在本文中討論的系統和方法用在被配置成交換用于廣泛的不同目的和情況的數據的多種不同類型的無線數據通信網絡中。