向和從具有tdma機制的簇集的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的方法和裝置制造方法
【專利摘要】建議一種用于向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的方法。該網(wǎng)絡(luò)被簇集成N個簇，其中N個簇中的每個簇具有節(jié)點中的至少一個節(jié)點。在第一步驟中，由周期性超幀來組織TDMA機制。周期性超幀的每個超幀具有多個幀，該多個幀包括用于N個簇的至少一個廣播幀和一個采集幀。在第二步驟中，一個專用通信信道由N個簇在廣播幀內(nèi)共享。在第三步驟中，N個分離的通信信道由N個簇在采集幀內(nèi)使用。
【專利說明】向和從具有TDMA機制的簇集的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于向和從具有時分多址(TDMA)機制的多跳網(wǎng)絡(luò)(具體地，基于TDMA的低功率傳感器網(wǎng)絡(luò))的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的方法和裝置。網(wǎng)絡(luò)被簇集(clustered)成多個簇，其中多個簇中的每個簇包括多個節(jié)點。
【背景技術(shù)】
[0002]在低功率傳感器網(wǎng)絡(luò)中，特別是在電池操作的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，很重要的是在傳感器節(jié)點的空閑時段關(guān)閉它們的無線電收發(fā)器以節(jié)能?？臻e時段是其中節(jié)點沒有什么要發(fā)送或接收的時段。進(jìn)一步重要的方面是避免當(dāng)傳送消息時的碰撞或最小化不去往相應(yīng)節(jié)點的串首消息。
[0003]在此類的環(huán)境中，基于TDMA的系統(tǒng)本質(zhì)上是高能效的，因為系統(tǒng)的節(jié)點具有明確定義地調(diào)度，該調(diào)度定義了其中系統(tǒng)的節(jié)點需要打開它們的無線電收發(fā)器以用于發(fā)送或接收消息的時隙。在所有其他的時隙中，相應(yīng)的節(jié)點可以關(guān)閉它的無線電收發(fā)器。通過合適的時隙分配，可以在相同的時隙處喚醒發(fā)送方和接收方，從而它們可以通過網(wǎng)絡(luò)來交換消息。
[0004]多跳網(wǎng)絡(luò)中的多對一通信是傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一個常見要求，例如，在環(huán)境監(jiān)控或數(shù)據(jù)采集的領(lǐng)域中，其中傳感器節(jié)點與本質(zhì)上并且通常并在它們之間的匯聚節(jié)點(sinknode)交換信息。在這方面，傳感器節(jié)點通常產(chǎn)生周期性的數(shù)據(jù)樣本并且向匯聚節(jié)點發(fā)送這些產(chǎn)生的周期性數(shù)據(jù)樣本以便進(jìn)一步處理。也可以使用從匯聚節(jié)點到其他傳感器節(jié)點的反方向，例如用于從匯聚節(jié)點向其他節(jié)點發(fā)送控制信息。匯聚節(jié)點和另外的傳感器節(jié)點之間的路由或支路可以形成在匯聚節(jié)點處路由并且跨所有的節(jié)點的多跳樹。
[0005]對于網(wǎng)絡(luò)中的通信，TDMA機制可以通過周期性超幀來組織。周期性超幀的每個超幀可以具有多個幀，例如包括廣播幀和采集幀。
[0006]—個巾貞包括固定長度的多個時隙?？梢栽谝粫r隙期間發(fā)送N個消息。在一時隙期間，節(jié)點可以處于下面三種狀態(tài)中的一種:發(fā)送、接收或休眠。節(jié)點僅在分配給它們的用于發(fā)送或接收的時隙期間醒著。
[0007]—個常規(guī)的TDMA超幀結(jié)構(gòu)可能與具有多數(shù)目節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)不相稱，因為廣播幀和采集幀的長度隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)目而增加，而超幀的長度受延遲要求的限制。特別地，廣播幀可以由父節(jié)點用于廣播信息，例如同步信息。為此目的，每個父節(jié)點分配有廣播幀內(nèi)的一個時隙并且使用該時隙來向它們的子節(jié)點來廣播它們的消息，即，廣播幀包含與網(wǎng)絡(luò)中的父節(jié)點相同數(shù)目的時隙。
[0008]采集幀中的時隙可以由傳感器節(jié)點用于向匯聚節(jié)點發(fā)送它們的周期性數(shù)據(jù)。分配給一個節(jié)點的時隙數(shù)目取決于它們的后代節(jié)點(如果有的話)所生成的業(yè)務(wù)量，加上由其自身所生成的業(yè)務(wù)量。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點具有每超幀要向匯聚節(jié)點傳送的至少一個消息，則采集幀所需的時隙數(shù)目將總是大于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的數(shù)目。
[0009]該伸縮性問題可以通過簇集(clustering)來解決,其是一種公知的方法,其中具有多數(shù)目的節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)被劃分成稱為簇的更小數(shù)目節(jié)點的多個組。每個簇接著可以具有它自己的匯聚節(jié)點，它自己的路由樹，以及它自己的TDMA調(diào)度，因此其比單個的大的網(wǎng)絡(luò)更
易管理。
[0010]進(jìn)一步，頻(FDMA ;頻分多址)或碼(⑶MA ;碼分多址)復(fù)用可以用于允許不同簇中的節(jié)點的并發(fā)傳輸。例如，IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)在2.4GHz ISM頻帶中定義16個獨立的FDMA信道，每個信道可以由不同的簇來使用，使得不同簇中的節(jié)點可以并行地傳送而不彼此干擾。
[0011]簇集已經(jīng)在科學(xué)文獻(xiàn)中被廣泛地研究，參見例如參考文獻(xiàn)[I]或[2]。它們中的大多數(shù)處理如何形成簇或如何選擇簇頭的算法。進(jìn)一步，還存在對于MAC協(xié)議的一個大的工作團體。然而，沒有其他的MAC解決方案將常見的TDMA廣播樹用于同步以及將不同頻率上的附加的時隙化的幀用于簇數(shù)據(jù)采集?？梢栽趨⒖嘉墨I(xiàn)[4]中獲得當(dāng)前的概覽。
[0012]進(jìn)一步，文檔US6, 034，966A描述了一種用于多路復(fù)用總線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品椒āＴ诰W(wǎng)絡(luò)中使用的傳輸控制方法包括時分復(fù)用信道和爭用控制信道。至少一個站和中央控制單元二者連接到爭用控制信道和時分多路復(fù)用(TDMA)信道。當(dāng)站開始時分多路復(fù)用會話時，其經(jīng)由爭用控制信道向中央控制單元傳送接入請求。在中央控制單元接收到接入請求后，傳送接收請求的站被包括在時分多路復(fù)用(TDMA)的順序中。中央控制單元根據(jù)時分多路復(fù)用的順序來重復(fù)地經(jīng)由TDMA信道向站傳送傳輸允許令牌。接收到傳輸允許令牌的站經(jīng)由第二通信信道向另一站或中央控制單元傳送數(shù)據(jù)實體(如果存在的話)，并且也經(jīng)由第二通信信道向中央控制單元傳送傳輸終止令牌。當(dāng)中央控制單元接收到傳輸終止令牌時，其按時分多路復(fù)用的順序來經(jīng)由第二通信信道向下一站傳送傳輸允許令牌。
[0013]文檔US6，735，630B1示出了一種使用緊密互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的無線集成網(wǎng)絡(luò)傳感器(WINS)來采集數(shù)據(jù)的方法。此外，US7，830，834B2描述了一種無線通信網(wǎng)絡(luò)和用于此類網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)聚集方法。
[0014]相應(yīng)地，本發(fā)明的一個方面是改進(jìn)向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]根據(jù)第一方面，建議一種用于向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的方法。網(wǎng)絡(luò)被簇集成N個簇，其中N個簇中的每個簇具有節(jié)點中的至少一個節(jié)點。在第一步驟中，由周期性超幀來組織TDMA機制。周期性超幀的每個超幀具有多個幀，該多個幀包括用于N個簇的至少一個廣播幀和一個采集幀。在第二步驟中，一個專用通信信道由N個簇在廣播幀內(nèi)共享。在第三步驟中，N個分離的通信信道由N個簇在采集幀內(nèi)使用。
[0016]根據(jù)一些實施例，提供一種TDMA超幀結(jié)構(gòu)，其可以被提供用于集中式的和簇集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在本TDMA超幀結(jié)構(gòu)中，一個單個的同步信道即廣播信道由N個簇來共享，并且多個信道用于采集幀中的數(shù)據(jù)采集。
[0017]在一個實施例中，N個簇中的每個簇具有充當(dāng)基站的一個節(jié)點，其中在N個簇的N個基站間，一個節(jié)點充當(dāng)主基站。
[0018]在另外的實施例中，在配置階段內(nèi)，向網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點的每個節(jié)點提供信道指示，其中信道指示指示出采集幀內(nèi)發(fā)配給節(jié)點的通信信道。
[0019]在進(jìn)一步的實施例中，在廣播幀內(nèi)，跨N個簇的所有節(jié)點的一個單個廣播樹由主基站用于向網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點分發(fā)信息。
[0020]在進(jìn)一步的實施例中，從具有主基站作為根的網(wǎng)絡(luò)的整個拓?fù)鋪碛嬎銖V播樹。
[0021]在進(jìn)一步的實施例中，在采集幀內(nèi)，N個簇的每個簇具有其自己的采集樹，該采集樹僅跨屬于該簇的節(jié)點并且由該簇的節(jié)點用于與該簇的基站交換信息。
[0022]在進(jìn)一步的實施例中，從具有簇的基站作為根的簇的拓?fù)鋪碛嬎愦氐牟杉瘶洹?br> [0023]在進(jìn)一步的實施例中，周期性超幀的每個超幀具有至少廣播幀、采集幀和監(jiān)聽幀。在廣播幀內(nèi)，由N個簇來共享一個專用的通信信道。在采集幀內(nèi)，由N個簇來使用N個分離的通信信道。進(jìn)一步，在監(jiān)聽幀內(nèi)，由N個簇來共享一個專用的通信信道。
[0024]在進(jìn)一步的實施例中，在監(jiān)聽幀內(nèi)使用CSMA或MACA (參見參考文獻(xiàn)[5])來交換信息，以便將未同步的節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步。
[0025]在進(jìn)一步的實施例中，為了同步網(wǎng)絡(luò)內(nèi)未同步的節(jié)點，在監(jiān)聽幀的開始處傳送黑關(guān)發(fā)。
[0026]在進(jìn)一步的實施例中，廣播幀由超幀內(nèi)的監(jiān)聽幀跟隨。
[0027]在進(jìn)一步的實施例中，周期性超幀的每個超幀包括廣播幀、采集幀、監(jiān)聽幀、下樹(downtree)幀和上樹(uptree)^。在廣播幀內(nèi)并且在監(jiān)聽幀內(nèi)，由N個簇共享一個專用的通信信道。在采集幀內(nèi)，在下樹幀內(nèi)，并且在上樹幀內(nèi)，由N個簇使用N個分離的通信信道。
[0028]在進(jìn)一步的實施例中，對于廣播樹和對于每個采集`樹，多跳網(wǎng)絡(luò)被分等級地布置在具有一個根節(jié)點的不同層中，至少一個父節(jié)點是被布置在比父節(jié)點和至少一個子節(jié)點更低層中的至少一個子節(jié)點的父節(jié)點。
[0029]特別地，采集幀被配置成周期性地向根節(jié)點傳送數(shù)據(jù)。采集幀中的時隙可以由節(jié)點用于向根或匯聚節(jié)點發(fā)送它們的數(shù)據(jù)，特別是周期性數(shù)據(jù)。分配給節(jié)點的時隙的數(shù)目取決于由它們的后代節(jié)點(如果有的話)所生成的業(yè)務(wù)量，加上其自己生成的業(yè)務(wù)量。采集幀的長度是使得由節(jié)點生成的所有消息(特別是所有周期性消息)可以在采集幀的持續(xù)期間內(nèi)到達(dá)根節(jié)點。
[0030]因此，根節(jié)點可以是用于周期性數(shù)據(jù)的匯聚節(jié)點。例如，如果多跳網(wǎng)絡(luò)由低功率傳感器網(wǎng)絡(luò)來體現(xiàn)，則周期性數(shù)據(jù)可以是周期性傳感器數(shù)據(jù)。
[0031]采集幀被配置成提供用于上樹消息(B卩，從節(jié)點向根發(fā)送的消息)的多跳、無碰撞、周期性采集的裝置。采集幀可以由節(jié)點(特別是由傳感器節(jié)點)用于向根節(jié)點發(fā)送它們的常規(guī)數(shù)據(jù)，該根節(jié)點可以耦合到基站。分配給節(jié)點的時隙數(shù)目可以取決于由它們的后代節(jié)點所生成的業(yè)務(wù)量加上由其自己生成的業(yè)務(wù)量。采集幀的長度足夠長，從而在采集幀的持續(xù)期間內(nèi)由節(jié)點所生成的所有消息可以到達(dá)根節(jié)點。時隙分配算法可以計算所需的時隙的總數(shù)目并且向節(jié)點分配它們。
[0032]關(guān)于時隙分配算法，可以假設(shè)在采集幀的開始處，節(jié)點Ni具有要向根節(jié)點發(fā)送的MiA消息。算法將不得不在節(jié)點間分發(fā)幀的時隙，使得在幀的結(jié)束處，所有的消息已經(jīng)到達(dá)根節(jié)點。
[0033]滿足上述要求的簡單調(diào)度算法可以是首先考慮在最高層處的節(jié)點，即，離根節(jié)點最遠(yuǎn)的節(jié)點，并且給予它們多到它們發(fā)送所有它們的消息所需要的時隙。這些節(jié)點的父節(jié)點將具有作為接收時隙的分配的時隙。接著，考慮在下一較低層的節(jié)點。因為除了它們自己的消息，這些節(jié)點也不得不中繼它們的后代的消息，它們可以獲得多到它們傳送它們的后代和它們自己的消息所需的發(fā)送時隙。再次，這些節(jié)點的父節(jié)點將這些時隙作為接收時隙。所述的分配算法被重復(fù)至到在第一層處的節(jié)點分配有發(fā)送時隙。
[0034]如上所述,超幀包括多個幀,該多個幀包括至少一個廣播幀和一個采集幀。例如廣播幀的相應(yīng)幀可以包括具有固定長度的多個時隙。在一個時隙期間，可以傳輸多個消息。進(jìn)一步，在一個時隙期間，節(jié)點可以處于下面的三種狀態(tài)或模式中:發(fā)送、接收或休眠(空閑)。節(jié)點可以僅在分配給它們用于發(fā)送或接收的時隙期間醒著。
[0035]進(jìn)一步，如上所述，每個父節(jié)點分配有廣播幀內(nèi)的一個時隙并且使用該時隙來向它的子節(jié)點廣播消息。這些消息可以特別是源路由(source-routed)的，從而它們不會向整個網(wǎng)絡(luò)廣播，而僅僅是向它們的最終目的地節(jié)點或多個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)。特別地，子節(jié)點可以在它們的父節(jié)點的廣播基站喚醒以接收由它們的父節(jié)點所發(fā)送的消息。特別地，以這樣的方式來分配廣播幀的時隙，即由匯聚節(jié)點在幀的開始處發(fā)送的消息在所述廣播幀的持續(xù)期間內(nèi)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中的其目的地節(jié)點。
[0036]在一個實施例中，多跳網(wǎng)絡(luò)提供有一個根節(jié)點，至少一個父節(jié)點是被布置在比父節(jié)點和至少一個子節(jié)點更低層中的至少一個子節(jié)點的父節(jié)點。
[0037]在進(jìn)一步的實施例中，具有層N的節(jié)點被布置有遠(yuǎn)離根節(jié)點的N個跳，其中每個父節(jié)點根據(jù)它的層N分配有其在廣播幀中的時隙。
[0038]在進(jìn)一步的實施例中，該方法進(jìn)一步包括步驟:
[0039]-向每個父節(jié)點Ni分配多跳網(wǎng)絡(luò)中的層Li,
[0040]-根據(jù)其層Li,向每個父節(jié)點Ni分配廣播幀中的時隙Si,
[0041]其中根據(jù)條件對于所有的Li(Ni) ( Lj(Nj)和所有的Ni, Si ( Sj，按順序?qū)r隙布置在廣播幀中。
[0042]在進(jìn)一步的實施例中，每個父節(jié)點分配有其用于重分發(fā)在多跳網(wǎng)絡(luò)中從其自己的父節(jié)點所接收的同步信息的時隙。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種用于向具有時分多址(TDMA)的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的方法，所述節(jié)點被分等級地布置在不同的層中，并且方法包括:
[0044]-通過多跳網(wǎng)絡(luò)來傳送同步信息，以便通過上述用于同步多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點的方法來同步該多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點。
[0045]在進(jìn)一步的實施例中，除了同步信息以外，在廣播幀的至少一個時隙內(nèi)傳送至少一個下樹消息。
[0046]在進(jìn)一步的實施例中，通過廣播幀的相應(yīng)時隙內(nèi)的一個單個消息來傳送下樹消息和同步息。
[0047]在進(jìn)一步的實施例中，通過廣播幀的相應(yīng)時隙內(nèi)的兩個分離的消息來傳送下樹消息和同步信息。
[0048]在進(jìn)一步的實施例中，向多跳網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點廣播至少一個下樹消息。
[0049]在進(jìn)一步的實施例中，向一個定義的接收機節(jié)點單播至少一個下樹消息，或向定義數(shù)目的接收機節(jié)點多播至少一個下樹消息，其中所述至少一個下樹消息由布置在所述根節(jié)點和相應(yīng)的接收收節(jié)點之間的任意中間節(jié)點來中繼。[0050]在進(jìn)一步的實施例中，在用于激活所述下樹幀的下樹幀請求的情形中，超幀附加地提供有下樹幀，其中所述下樹幀被配置成向多跳網(wǎng)絡(luò)中的至少一個匯聚節(jié)點傳送至少一個下樹消息。
[0051]在進(jìn)一步的實施例中，通過廣播幀中分配的時隙來向子節(jié)點傳送用于激活下樹幀的下樹幀請求，使得激活多跳網(wǎng)絡(luò)的一個單個支路。
[0052]在進(jìn)一步的實施例中，通過廣播幀中分配的時隙來向子節(jié)點傳送用于激活下樹幀的下樹幀請求，使得激活多跳網(wǎng)絡(luò)的多個支路。
[0053]在此類的情形中，下樹幀請求可以包括一列節(jié)點，該列節(jié)點將在相應(yīng)的下樹幀期間被激活。
[0054]類似于下樹幀，可以通過廣播幀中分配的時隙來向子節(jié)點傳送用于激活上樹幀的上樹幀請求，使得激活多跳網(wǎng)絡(luò)的一個單個支路。
[0055]在進(jìn)一步的實施例中，通過廣播幀中分配的時隙來向子節(jié)點傳送用于激活上樹幀的上樹幀請求，使得激活多跳網(wǎng)絡(luò)的一個單個支路。
[0056]在進(jìn)一步的實施例中，通過廣播幀中分配的時隙來向子節(jié)點傳送用于激活上樹幀的上樹幀請求，使得激活多跳網(wǎng)絡(luò)的多個支路。
[0057]在此類的情形中，上樹幀請求可以包括一列節(jié)點，該列節(jié)點將在相應(yīng)的上樹幀期間被激活。
[0058]可選的下樹和上樹幀可以用于傳輸來往于根節(jié)點的附加消息。本質(zhì)上，可以在廣播幀和采集幀的期間傳輸常規(guī)業(yè)務(wù)?？蛇x的幀接著用于例外情形，例如發(fā)送在廣播幀或采集幀期間不能傳輸?shù)母郊酉ⅰ？蛇x的幀的存在可以由在前述的廣播幀或采集幀中發(fā)送的消息內(nèi)設(shè)置的標(biāo)記來指示。
[0059]特別地，下樹幀可以由父節(jié)點用于向其子節(jié)點發(fā)送附加的消息。父節(jié)點可以通過其在廣播幀中發(fā)送的消息中設(shè)置前面提到的標(biāo)志來指示對于下樹幀的需要。僅看見由它們的父節(jié)點所設(shè)置的標(biāo)志的子節(jié)點將接著在下樹幀的持續(xù)期間處于接收模式。
[0060]此外，上樹幀可以由子節(jié)點用于向其父節(jié)點發(fā)送附加的消息。類似于下樹幀，子節(jié)點可以通過在其在前述的采集幀期間向其父節(jié)點發(fā)送的消息中設(shè)置的合適標(biāo)志來請求上樹幀。僅看見由其子節(jié)點之一所設(shè)置的標(biāo)志的父節(jié)點將接著在上樹幀的持續(xù)期間被激活。
[0061]多個節(jié)點可以在可選的幀期間的相同時間處發(fā)送。因此，它們可以使用載波偵聽多路訪問(CSMA)來減小碰撞和干擾。
[0062]在進(jìn)一步的實施例中，在分配給父節(jié)點的采集幀的時隙內(nèi)由相應(yīng)的子節(jié)點向其父節(jié)點傳送用于激活所述上樹幀的上樹幀請求。
[0063]因此,可以提供從初始請求的節(jié)點，子節(jié)點，到其父節(jié)點的上樹巾貞請求的傳輸。
[0064]在進(jìn)一步的實施例中，從初始請求的節(jié)點向根節(jié)點中繼用于激活所述上樹巾貞的上樹幀請求。
[0065]在此類的情形中，可以在該可選的上樹幀期間激活被布置在從所述初始請求的節(jié)點到根節(jié)點的路徑上的網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點。
[0066]在進(jìn)一步的實施例中，下樹幀和上樹幀是時隙化的。替代地，下樹幀和上樹幀可以不是時隙化的。
[0067]在進(jìn)一步的實施例中，超幀提供有廣播幀、至少一個采集幀、至少一個下樹幀、至少一個上樹幀、至少一個監(jiān)聽幀和空幀。監(jiān)聽幀可以由未同步的節(jié)點用于與匯聚節(jié)點或根節(jié)點交換管理消息。未同步的節(jié)點是這樣的節(jié)點，它們要不已經(jīng)丟失與它們的父節(jié)點的同步，要不它們還不具有父節(jié)點，例如，新近加入到運行的網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點。在該幀期間，所有的同步節(jié)點處于監(jiān)聽模式或接收模式，并且經(jīng)由它們的父節(jié)點向根節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)在該幀期間接收到的消息。為了幫助未同步節(jié)點檢測到監(jiān)聽幀的開始，由同步的節(jié)點發(fā)送的所有消息可以包含下一監(jiān)聽幀何時將開始的指示。例如，新近添加到網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點可以監(jiān)聽信道并且解碼所有接收到的消息以確定下一監(jiān)聽幀何時開始。接著，在監(jiān)聽幀期間，其可以向其相鄰節(jié)點之一例如使用CSMA發(fā)送管理消息，例如加入到網(wǎng)絡(luò)的請求。在其分配的發(fā)送時隙之一期間，例如在采集幀期間，相鄰節(jié)點可以向根轉(zhuǎn)發(fā)該消息。
[0068]用于幀和時隙的持續(xù)長度的值的例子如下:
[0069]-超幀:5秒到10分鐘；
[0070]-時隙:10毫秒到50毫秒；
[0071]-廣播幀:與網(wǎng)絡(luò)中父節(jié)點相同數(shù)目的時隙；
[0072]-采集幀:取決于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湟约八鼈兠砍瑤坏貌幌蚋?jié)點發(fā)送的消息的數(shù)目，通常50到200個時隙；
[0073]-監(jiān)聽幀:2到5個時隙；
[0074]-下樹幀:2到5個時隙；以及
[0075]-上樹幀:5到100個時隙
[0076]第一方面的任何實施例可以與第一方面的任何實施例合并以獲得第一方面的另一實施例。
[0077]根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及包括程序代碼的計算機程序，當(dāng)運行在至少一個計算機上時，該程序代碼用于執(zhí)行第一方面的用于向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的方法。
[0078]根據(jù)第三方面，建議用于向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的裝置。該網(wǎng)絡(luò)由N個簇來簇集，N個簇的每個簇具有多個節(jié)點。該裝置包括組織器、提供器和選擇器。組織器被配置成將TDMA機制組織成周期性超幀，其中周期性超幀中的每個超幀具有多個幀，該多個幀包括用于N個簇的至少一個廣播幀和一個采集幀。提供器被配置成提供將要由N個簇在采集幀內(nèi)使用的N個分離的通信信道。此外，選擇器被配置成從將要由N個簇在廣播幀內(nèi)共享的N個分離的通信信道選擇一個通信信道，并且將分離的N個通信信道之一分配給N個簇之一以便在采集幀內(nèi)使用。
[0079]組織器可以是任意的組織裝置。提供器可以是任意的提供裝置。此外，選擇器可以是任意的選擇裝置。
[0080]相應(yīng)的裝置，特別是組織器、提供器和選擇器，可以實現(xiàn)在硬件或軟件中。如果所述裝置實現(xiàn)在硬件中，其可以體現(xiàn)為裝置，例如，作為計算機、或作為處理器或作為系統(tǒng)例如計算機系統(tǒng)的一部分。如果所述裝置實現(xiàn)在軟件中，其可以體現(xiàn)為計算機程序產(chǎn)品、體現(xiàn)為函數(shù)、體現(xiàn)為例程、體現(xiàn)為程序代碼或體現(xiàn)為可執(zhí)行對象。
[0081]根據(jù)第四方面，建議一種多跳網(wǎng)絡(luò)，其包括多個節(jié)點。多個節(jié)點的每個節(jié)點具有處理器，其使得節(jié)點根據(jù)第一方面的方法來遵從TDMA機制。
[0082]在下文中，參考所附附圖來描述本發(fā)明的示例性實施例?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0083]圖1示出用于向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的方法步驟的序列的第一實施例；
[0084]圖2示出基于TDMA的多跳網(wǎng)絡(luò)的一個實施例的示圖；
[0085]圖3示出超幀的一個實施例的示圖；
[0086]圖4示出用于向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的方法步驟的序列的第二實施例；
[0087]圖5示出用于向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的方法步驟的序列的第三實施例；
[0088]圖6示出用于向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的裝置的框圖；
[0089]圖7示出具有廣播幀、采集幀、監(jiān)聽幀和三個通信信道的示意TDMA機制；以及
[0090]圖8示出適于執(zhí)行用于向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的方法的系統(tǒng)的一個實施例的示意性框圖。
[0091]如果沒有另外的指出，附圖中的類似或功能類似的單元已分配有相同的參考標(biāo)號。
【具體實施方式】
[0092]本發(fā)明可以適合于基于TDMA的多跳網(wǎng)絡(luò)?？梢栽诓煌膶又胁贾枚嗵W(wǎng)絡(luò)的節(jié)點。
[0093]在這方面，圖1示出用于向和從基于TDMA的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的方法步驟的序列的第一實施例。參考圖2來討論圖1的方法，圖2示出基于TDMA的多跳網(wǎng)絡(luò)的一個實施例的示圖。
[0094]關(guān)于圖2，每個節(jié)點具有包括兩個字符的參考編號。第一個字符示出相應(yīng)的節(jié)點在多跳網(wǎng)絡(luò)中的層，其中根節(jié)點具有“O”作為第一個字符。第二個字符示出相應(yīng)層中的連續(xù)編號。例如，在層LI中，第一節(jié)點由11指示而第二節(jié)點由12指示。
[0095]朝著根節(jié)點或匯聚節(jié)點01的路由形成以匯聚節(jié)點01為根的樹。在這方面，假設(shè)已經(jīng)執(zhí)行了樹構(gòu)造。進(jìn)一步，節(jié)點01-37可以能夠根據(jù)包括在消息的頭部中的源路由信息來路由消息。因此，可以中繼消息，該消息由匯聚節(jié)點向多跳網(wǎng)絡(luò)中的目的地節(jié)點發(fā)送。
[0096]圖2的網(wǎng)絡(luò)被簇集成兩個簇Cl、C2 (N=2)。不失一般性，圖2的網(wǎng)絡(luò)具有兩個簇C1、C2。第一個簇Cl具有節(jié)點01、11、21、22、31、32和33。因此，第一個簇Cl包括主基站
01。第二個簇C2包括節(jié)點12、23、24、34、35、36和37。圖2的多跳網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點01-37具有處理器(未示出)，其使得節(jié)點01-37來遵從如在圖1的步驟101-103中所描述的TDMA機制。
[0097]在步驟101中，TDMA機制由周期性超幀來組織。相應(yīng)的超幀具有多個幀，該多個幀包括至少廣播幀和采集幀。
[0098]在這方面，圖3示出超幀300的一個實施例的示圖。圖3的超幀300具有廣播幀310、采集幀320、監(jiān)聽幀330、下樹幀340、上樹幀350和空幀360。廣播幀310可以特別地被布置在超幀300的開始處。[0099]可以在接收下樹幀請求的情形中激活下樹幀340。下樹幀340可以被配置成向多跳網(wǎng)絡(luò)中的至少一個節(jié)點傳送至少一個下樹消息。
[0100]特別地，可以通過廣播幀310中分配的時隙來向子節(jié)點傳送下樹幀請求，使得激活多跳網(wǎng)絡(luò)的一個單個支路。替代地，可以通過廣播幀310中分配的時隙來向子節(jié)點傳送下樹幀請求，使得激活多跳網(wǎng)絡(luò)的多個支路。
[0101]在多跳網(wǎng)絡(luò)的上樹幀請求的情形中，可以激活所述上樹幀350。
[0102]特別地，可以通過廣播幀310中分配的時隙來向子節(jié)點傳送所述上樹幀請求，使得激活多跳網(wǎng)絡(luò)的一個單個支路。替代地，可以通過廣播幀310中分配的時隙來向子節(jié)點傳送上樹幀請求，使得激活多跳網(wǎng)絡(luò)的多個支路。
[0103]進(jìn)一步，所述采集幀320可以被適配成向根節(jié)點01周期性地傳送明確數(shù)據(jù)。所述周期性傳送的明確數(shù)據(jù)可以是傳感器數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，可以由相應(yīng)的子節(jié)點在分配給父節(jié)點的采集幀320的時隙內(nèi)向其父節(jié)點傳送用于激活所述上樹幀350的所述上樹幀請求。在這方面，可以從初始請求的節(jié)點直到根節(jié)點01來中繼上樹巾貞請求350。
[0104]進(jìn)一步，可以適配監(jiān)聽幀330以與多跳網(wǎng)絡(luò)中的同步的節(jié)點交換管理消息。
[0105]在空幀360或超幀300的空部分期間，節(jié)點01_37處于休眠模式。
[0106]進(jìn)一步，超幀300的不同幀310-360可以具有不同的時間持續(xù)長度T1-T6。
[0107]在步驟102中，一個專用通信信道由兩個簇C1、C2在廣播幀310內(nèi)共享。特別地，在廣播幀310內(nèi)，跨兩個簇C1、C2的所有節(jié)點01-37的一個單個廣播樹由主基站01用于向網(wǎng)絡(luò)的所有另外的節(jié)點11-37分發(fā)信息。這里，可以從主基站01在其中作為根的網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋪碛嬎銖V播樹。
[0108]在步驟103中，兩個分離的通信信道由兩個簇Cl、C2在采集幀320內(nèi)使用。特別地，在采集幀320內(nèi)，每個簇Cl、C2具有它自己的采集樹，對于簇Cl具有節(jié)點O1、11、21、22、31、32和33，對于簇C2具有節(jié)點12、23、24、34、35、36、37，該樹僅跨屬于相應(yīng)的簇C1、C2的節(jié)點并且由該簇C1、C2的節(jié)點用于與所述簇C1、C2的基站01、12交換信息。對于簇Cl，節(jié)點01是基站。進(jìn)一步，對于族C2，節(jié)點12是基站。
[0109]進(jìn)一步，從具有簇Cl、C2的相應(yīng)基站01、12作為根的相應(yīng)簇Cl、C2的拓?fù)溆嬎阆鄳?yīng)的簇C1、C2的相應(yīng)采集樹。例如，從具有簇Cl的基站01作為根的簇Cl的拓?fù)溆嬎愦谻l的采集樹。進(jìn)一步，從具有簇C2的基站12作為根的簇C2的拓?fù)溆嬎愦谻2的采集樹。簇C1、C2的采集樹的拓?fù)洳⒉槐嘏c圖2中所示的廣播樹重疊。例如，節(jié)點35也可以通過23向基站12發(fā)送其數(shù)據(jù)。
[0110]在圖4中，示出用于向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的方法步驟的序列的第二實施例。圖4的實施例具有方法步驟401-404:
[0111]在步驟401中，由周期性超幀來組織TDMA機制，使得每個超幀300至少具有廣播幀310、采集幀320和監(jiān)聽幀330。
[0112]在步驟402中，由兩個簇Cl、C2在廣播幀310內(nèi)共享一個專用通信信道。
[0113]在步驟403中，由兩個簇Cl、C2在采集幀320內(nèi)使用兩個分離的通信信道。
[0114]進(jìn)一步，在步驟404中，由兩個簇Cl、C2在監(jiān)聽幀330內(nèi)共享一個專用的信道。
[0115]為了將未同步的節(jié)點01-37與網(wǎng)絡(luò)同步，在監(jiān)聽幀330中使用CSMA或MACA交換信息。替代地，為了將未同步的節(jié)點01-37與網(wǎng)絡(luò)同步，可以在監(jiān)聽幀330的開始處傳送黑關(guān)發(fā)。
[0116]在圖5中，示出用于向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點01-37傳送數(shù)據(jù)的方法步驟的序列的第三實施例。圖5的實施例具有方法步驟501-506:
[0117]在步驟501中，由周期性超幀來組織TDMA機制，使得每個超幀300具有至少廣播幀310、采集幀320、監(jiān)聽幀330、下樹幀340和上樹幀350。
[0118]在步驟502中，由兩個簇Cl、C2在廣播幀內(nèi)共享一個專用通信信道。
[0119]在步驟503中，由兩個簇Cl、C2在采集幀內(nèi)使用兩個分離的通信信道。
[0120]在步驟504中，由兩個簇Cl、C2在監(jiān)聽幀330內(nèi)共享一個專用的通信信道。
[0121]在步驟505中，由兩個簇Cl、C2在下樹幀340內(nèi)使用兩個分離的通信信道。
[0122]以類似的方式，在步驟506中，由兩個簇C1、C2在上樹幀350內(nèi)使用兩個分離的通
Ir In Xs ο
[0123]圖6示出用于向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的裝置60的框圖。網(wǎng)絡(luò)由N個簇C1、C2來簇集。每個簇C1、C2具有多個節(jié)點01、11、21、22、31、32、33 ;12、
23、24、34、35、36、37 (參見圖 2)。
[0124]該裝置60包括組織器61、提供器62和選擇器63。組織器61被配置成將TDMA機制組織成周期性超幀，其中周期性超幀中的每個超幀具有多個幀，該多個幀包括用于N個簇的至少一個廣播幀和一個采集幀。
[0125]提供器62被配置成提供將要由N個簇在采集幀內(nèi)使用的N個分離的通信信道。
[0126]此外，選擇器63被配置成從將要由N個簇在廣播幀內(nèi)共享的N個分離的通信信道選擇一個通信信道，并且將分離的N個通信信道之一分配給N個簇之一以便在采集幀內(nèi)使用。
[0127]圖7示出具有廣播幀310、采集幀320、監(jiān)聽幀330以及用于三個簇C1、C2和C3的三個通信信道A、B、C的示意性TDMA機制。廣播幀310、采集幀320和監(jiān)聽幀330的每個被時隙化為具有多個時隙S。
[0128]在廣播幀310內(nèi)，并且在監(jiān)聽幀330內(nèi)，通信信道B由三個簇C1、C2和C3來共享。相比而言，在采集幀320內(nèi)，每個簇Cl、C2、C3使用信道A、B、C中的分離的一個。假設(shè)有三個信道A、B、C用于三個簇Cl、C2、C3，并且在采集幀320內(nèi)，簇Cl可以使用信道A、簇C2可以使用信道B而簇C3可以使用信道C。
[0129]用于共享的廣播幀310和監(jiān)聽幀330的共享信道B也可以被稱為同步信道，因為其可以用于向網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點分發(fā)時間基準(zhǔn)。因此，提供了用于時間同步簇C1、C2、C3的一種容易和簡單方式。
[0130]詳細(xì)地，每個簇Cl、C2、C2具有它自己的采集幀320，其通過不同的信道A、B、C來發(fā)送。進(jìn)一步，簇C2可以使用與同步信道B不同的另一信道來用于其的采集幀320。
[0131]關(guān)于圖7中的監(jiān)聽幀330的位置，可以注意到監(jiān)聽幀330跟隨采集幀320。在該情形中，關(guān)于其位置的信息可以由葉節(jié)點在它們的采集時隙中發(fā)送。關(guān)于其位置的信息也在廣播幀310中廣播，使得可以轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)聽幀330，例如直接跟隨廣播幀310。
[0132]計算機化的裝置可適合于設(shè)計用于實現(xiàn)這里所述的本發(fā)明的實施例。在這方面，可以理解這里所述的方法主要是非交互和自動化的。在示例性的實施例中，這里所述的方法可以在交互式、部分地交互或非交互式系統(tǒng)中實現(xiàn)。這里所述的方法可以實現(xiàn)在軟件(例如，固件)、硬件或其組合中。在示例性的實施例中，這里所述的方法可以作為可執(zhí)行程序?qū)崿F(xiàn)在軟件中，該可執(zhí)行程序由合適的數(shù)字處理裝置來執(zhí)行。在另外的示例性實施例中，圖1、4或5的上述方法的至少一個步驟或所有的步驟可以作為可執(zhí)行程序?qū)崿F(xiàn)在軟件中，該可執(zhí)行程序由合適的數(shù)字處理裝置來執(zhí)行。更具體地，本發(fā)明的實施例可以實現(xiàn)在其中使用通用數(shù)字計算機例如個人計算機、工作站等中。
[0133]例如，圖8中示出的系統(tǒng)800示意性代表計算機化的單元801，例如通用計算機。例如，系統(tǒng)800可以包括如圖2中示出的節(jié)點01-37。在示例性的實施例中，就硬件架構(gòu)而言，如圖8中所示，單元801包括處理器805、耦合到存儲器控制器815的存儲器810以及經(jīng)由本地輸入/輸出控制器835通信地耦合的一個或多個輸入和/或輸出(I/O)裝置840、845、850,855 (或外圍設(shè)備)。輸入/輸出控制器835可以是但不限于一個或多個總線或其他有線的或無線的連接，如現(xiàn)有技術(shù)所知的。輸入/輸出控制器835可以具有為了簡化而未示出的附加單元以支持通信，例如控制器、緩沖器(高速緩沖器)、驅(qū)動器、中繼器和接收器。進(jìn)一步，本地接口可以包括地址、控制和/或數(shù)據(jù)連接以支持上述組件間的合適通信。例如，處理器805可以被配置成使得節(jié)點01-37遵從如圖1、4或5的實施例之一所述的TDMA機制。
[0134]處理器805是用于執(zhí)行特別是存儲在存儲器810中的軟件的硬件裝置。處理器805可以是任意定做的或商業(yè)上可獲得的處理器、中央處理單元(CPU)、與計算機801關(guān)聯(lián)的若干處理器間的輔助處理器、基于半導(dǎo)體的微處理器(以微芯片或芯片組的形式)或通常用于執(zhí)行軟件指令的任意裝置。
[0135]存儲器810可以包括易失性存儲單元(例如，隨機存取存儲器)和非易失性存儲器的任意一個或組合。此外，存儲器810可以結(jié)合電的、磁的、光的和/或其他類型的存儲介質(zhì)。注意存儲器810可以具有分布式的架構(gòu)，其中各種組件彼此遠(yuǎn)離，但可以由處理器805訪問。
[0136]存儲器810中的軟件可以包括一個或多個分離的程序，每個分離的程序包括用于實現(xiàn)邏輯功能的可執(zhí)行指令的排序的列表。在圖8的例子中，存儲器810中的軟件包括這里根據(jù)示例性實施例所述的方法和合適的操作系統(tǒng)(OS) 811。0S811本質(zhì)上控制其他計算機程序的執(zhí)行，例如這里所述的方法(例如，圖1、4或5)，并且提供調(diào)度、輸入-輸出控制、文件和數(shù)據(jù)管理、存儲器管理和通信控制和相關(guān)服務(wù)。
[0137]這里所述的方法可以是包含將要被執(zhí)行的一組指令的源程序、可執(zhí)行程序(目標(biāo)代碼)、腳本或任意其他實體。當(dāng)采取源程序的形式時，則程序需要經(jīng)由編譯器、匯編器、注釋器或類似(本身已知的)等來翻譯，其可以或可以不包括在存儲器810中，從而結(jié)合0S811來正確操作。進(jìn)一步，該方法可以被寫為面向?qū)ο缶幊陶Z言，其具有數(shù)據(jù)和方法的類，或過程編程語言，其具有例程、子例程和/或函數(shù)。
[0138]可能地，常規(guī)的鍵盤850和鼠標(biāo)855可以被耦合到輸入/輸出控制器835。其他的I/O裝置840-855可以包括傳感器(特別地在網(wǎng)元的情形中)，即，產(chǎn)生對物理條件像溫度或壓力(要被監(jiān)控的物理數(shù)據(jù))中的改變的可測量反饋的硬件裝置。典型地，由傳感器產(chǎn)生的模擬信號由模數(shù)轉(zhuǎn)換器來數(shù)字化并且向控制器835發(fā)送以進(jìn)行進(jìn)一步處理。傳感器節(jié)點理想地是小的、消耗低的能量，自動化的，并且操作起來無需值守。
[0139]另外，I/O裝置840-855可以進(jìn)一步包括傳送輸入和輸出二者的裝置。系統(tǒng)800可以進(jìn)一步包括耦合到顯示器830的顯示器控制器825。在示例性實施例中，系統(tǒng)800可以進(jìn)一步包括用于耦合到網(wǎng)絡(luò)865的網(wǎng)絡(luò)接口或收發(fā)器860。
[0140]網(wǎng)絡(luò)865傳送和接收單元801和外部系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)?？梢砸詿o線方式來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)865，例如使用無線協(xié)議和技術(shù)，例如IEEE802.15.4或類似等。網(wǎng)絡(luò)865可以是固定無線網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)(LAN)、無線廣域網(wǎng)(WAN)、個域網(wǎng)(PAN)、虛擬專用網(wǎng)(VPN)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或其他合適的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并且包括用于接收和傳送信號的設(shè)備。
[0141]當(dāng)單元801處于操作中時，處理器805被配置成執(zhí)行存儲在存儲器810內(nèi)的軟件，以向和從存儲器810傳送數(shù)據(jù)，并且通常被配置成根據(jù)軟件來控制計算機801的操作。這里所述的方法和0S811整體地或部分地由處理器805來讀取，通常緩沖在處理器805內(nèi)并且接著被執(zhí)行。當(dāng)這里所述的方法(例如，參考圖1、4或5)實現(xiàn)在軟件中時，方法可以存儲在任意的計算機可讀介質(zhì)中(例如存儲器820)以便由任意計算機相關(guān)的系統(tǒng)或方法來使用或結(jié)合任意計算機相關(guān)的系統(tǒng)或方法來使用。
[0142]所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員知道，本發(fā)明的各個方面可以實現(xiàn)為系統(tǒng)、方法或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明的各個方面可以具體實現(xiàn)為以下形式，即:完全的硬件實施方式、完全的軟件實施方式(包括固件、駐留軟件、微代碼等)，或硬件和軟件方面結(jié)合的實施方式。另外，本發(fā)明的各個方面可以采取計算機程序產(chǎn)品的形式，該計算機程序產(chǎn)品包括在具有包括在其上的計算機可讀程序代碼的一個或多個計算機可讀介質(zhì)中。可以采用一個或多個計算機可讀介質(zhì)的任意組合。計算機可讀介質(zhì)可以是計算機可讀信號介質(zhì)或者計算機可讀存儲介質(zhì)。計算機可讀存儲介質(zhì)例如可以是一但不限于一電、磁、光、電磁、紅外線、或半導(dǎo)體的系統(tǒng)、裝置或器件，或者任意以上的組合。計算機可讀存儲介質(zhì)的更具體的例子(非窮舉的列表)包括:具有一個或多個導(dǎo)線的電連接、硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦式可編程只讀存儲器(EPR0M或閃存)、光纖、便攜式緊湊盤只讀存儲器(CD-ROM)、光存儲器件、磁存儲器件、或者上述的任意合適的組合。在本文件中，計算機可讀存儲介質(zhì)可以是任何包含或存儲程序的有形介質(zhì)，該程序可以被指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用。
[0143]計算機可讀的信號介質(zhì)可以包括在基帶中或者作為載波一部分傳播的數(shù)據(jù)信號，其中承載了計算機可讀的程序代碼。這種傳播的數(shù)據(jù)信號可以采用多種形式，包括——但不限于——電磁信號、光信號或上述的任意合適的組合。計算機可讀的信號介質(zhì)還可以是計算機可讀存儲介質(zhì)以外的任何計算機可讀介質(zhì)，該計算機可讀介質(zhì)可以傳送、傳播或者傳輸用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用的程序。計算機可讀介質(zhì)上包含的程序代碼可以用任何適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)傳輸，包括一但不限于一無線、有線、光纜、RF等等，或者上述的任意合適的組合。
[0144]用于執(zhí)行用于本發(fā)明的各個方面的操作的計算機程序代碼可以被編寫在一個或多個編程語目的任意組合中，該編程語目包括面向?qū)ο缶幊陶Z目，例如Java、Smalltalk、C++或類似等以及常規(guī)的過程編程語言，例如“C”編程語言或類似的編程語言。程序代碼可以完全在單元801上、部分在其上、部分地在單元801和另一單元801 (類似與否)上執(zhí)行。
[0145]上面參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、裝置(系統(tǒng))和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或框圖描述本發(fā)明的各個方面。將理解到流程圖和/或框圖的每個方框可以由一個或多個計算機程序指令實現(xiàn)。這些計算機程序指令可以提供給通用計算機、專用計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器，從而生產(chǎn)出一種機器，使得這些計算機程序指令在通過計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器執(zhí)行時，產(chǎn)生了實現(xiàn)流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作的裝置。
[0146]計算機程序指令也可以被加載在計算機、其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備或其他裝置上以造成一系列的操作步驟在計算機上執(zhí)行，加載在其他可編程設(shè)備或其他裝置上以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，使得在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖和/或框圖框或多個框中規(guī)定的功能/動作。
[0147]附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用于實現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實現(xiàn)中，方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，兩個連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能和算法優(yōu)化而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現(xiàn)。
[0148]更一般地，盡管已經(jīng)參考某些實施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到可以做出各種修改并且等同物可以被替換而沒有偏離本發(fā)明的范圍。另外，可以做出許多修改以使得特定的情形適應(yīng)于本發(fā)明的教導(dǎo)而不偏離其范圍。因此，意圖在于本發(fā)明不限于所公開的特定實施例，而是本發(fā)明將包括落入到所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實施例。
[0149]參考文獻(xiàn)
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【權(quán)利要求】
1.一種用于向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(01-37)傳送數(shù)據(jù)的方法，所述網(wǎng)絡(luò)被簇集成N個簇(Cl，C2)，其中所述N個簇(Cl，C2)中的每個簇(Cl，C2)包括所述節(jié)點(01-37)中的至少一個節(jié)點，所述方法包括: 將所述TDMA機制組織(301，401，501)成周期性超幀(300 )，所述周期性超幀(300 )的每個超幀(300)具有多個幀，所述多個幀包括用于所述N個簇(Cl，C2)的至少一個廣播幀(310)和一個采集幀(320)， 由所述N個簇(Cl，C2)在所述廣播幀(310)內(nèi)共享一個專用通信信道(B)，以及 由所述N個簇(Cl，C2)在所述采集幀(320)內(nèi)使用N個分離的通信信道(A，B，C)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中所述N個簇中的每個簇(CI，C2 )具有充當(dāng)基站的一個節(jié)點(OI，12 )，其中在所述N個簇(C1，C2)的N個基站(01，12)間，一個節(jié)點充當(dāng)主基站(01)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法， 其中在配置階段內(nèi)，向所述網(wǎng)絡(luò)的所述節(jié)點的每個節(jié)點(01-37)提供信道指示，其中所述信道指示指示出所述采集幀(320)內(nèi)分配給所述節(jié)點(01-37)的所述通信信道(A，B, C)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3的任意一項所述的方法， 其中，在所述廣播幀(310)內(nèi)，跨所述N個簇(Cl，C2)的所有節(jié)點(01-37)的一個單個廣播樹由所述主基站(01)用于向所述網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(01-37)分發(fā)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其中從具有所述主基站(01)作為根的所述網(wǎng)絡(luò)的整個拓?fù)鋪碛嬎銖V播樹。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5的任意一項所述的方法， 其中，在所述采集幀(320)內(nèi)，所述N個簇的每個簇(Cl，C2)具有其自己的采集樹，所述采集樹僅跨屬于所述簇的節(jié)點并且由所述簇的節(jié)點用于與所述簇(Cl，C2)的所述基站(01，12)交換信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法， 其中，從具有所述簇(CI，C2 )的所述基站(OI，12 )作為根的簇(CI，C2 )的拓?fù)鋪碛嬎闼龃?Cl，C2)的所述采集樹。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7的任意一項所述的方法， 其中所述周期性超幀的每個超幀(300)具有至少所述廣播幀(310)、所述采集幀(320)和監(jiān)聽幀(330)， 其中，在所述廣播幀(310)內(nèi)，由所述N個簇(Cl，C2)來共享所述一個專用通信信道(B)， 其中，在所述采集幀(320)內(nèi)，由所述N個簇(Cl，C2)來使用所述N個分離的通信信道(A, B，C)，以及 其中，在所述監(jiān)聽幀(330)內(nèi)，由所述N個簇(Cl，C2)來共享所述一個專用通信信道(B)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法， 其中，為了將未同步的節(jié)點與所述網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步，在所述監(jiān)聽幀(330)內(nèi)使用CSMA或MACA來交換信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，為了同步所述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的未同步的節(jié)點，在所述監(jiān)聽幀(330)的開始處傳送黑突發(fā)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法， 其中，在所述超幀(300)內(nèi)，所述廣播幀(310)由所述監(jiān)聽幀(330)跟隨。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11的任意一項所述的方法， 其中，所述周期性超幀(300)的每個超幀(300)具有所述廣播幀(310)、所述采集幀(320)、監(jiān)聽幀(330)、下樹幀(340)和上樹幀(350)， 其中，在所述廣播幀(310)內(nèi)，并且在所述監(jiān)聽幀(330)內(nèi)，由所述N個簇(Cl，C2)共享一個專用通信信道(B)，并且 其中，在所述采集幀(320)內(nèi)，在所述下樹幀(340)內(nèi)，并且在所述上樹幀(350)內(nèi)，由所述N個簇(Cl，C2)使用N個分離的通信信道(A，B, C)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12所述的方法， 其中，對于所述廣播樹和對于每個采集樹，所述多跳網(wǎng)絡(luò)被分等級地布置在具有一個根節(jié)點(01)的不同層(L0-L3)中，至少一個父節(jié)點(01-24)是被布置在比所述父節(jié)點(01-24)和至少一個子節(jié)點(11-37)更低層(L1-L3)中的至少一個子節(jié)點(11_37)的父節(jié)點。
14.一種用于向和從具有TDMA機制的多跳網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)的裝置(60)，所述網(wǎng)絡(luò)被簇集成N個簇(Cl，C2)，所述N個簇的每個簇(Cl，C2)包括所述節(jié)點(01-37)中的至少一個節(jié)點，所述裝置(60)包括: 組織器(61)，其用于將所述TDMA機制組織成周期性超幀(300)，其中所述周期性超幀中的每個超幀(300)包括用于所述N個簇(Cl，C2)的至少一個廣播幀(310)和一個采集幀(320)， 提供器(62 )，其用于提供將要由所述N個簇(Cl，C2 )在所述采集幀(320 )內(nèi)使用的N個分離的通信信道(A, B, C),以及 選擇器(63)，其用于從將要由所述N個簇(Cl，C2)在所述廣播幀(310)內(nèi)共享的所述N個分離的通信信道(A, B, C)選擇一個通信信道(B),并且將分離的N個通信信道(A, B, C)之一分配給所述N個簇(Cl，C2)之一以便在所述采集幀(320)內(nèi)使用。
15.一種包括多個節(jié)點(01-37)的多跳網(wǎng)絡(luò)，其中所述多個節(jié)點的每個節(jié)點(01-37)具有處理器，其使得所述節(jié)點遵從根據(jù)權(quán)利要求1到13的任意一項所述的方法。
【文檔編號】H04W72/04GK103814614SQ201280045930
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】H·L·特魯翁, C·隆布里澤 申請人:國際商業(yè)機器公司