專利名稱：用于在基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)中共享信道的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)中共享信道的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前的網(wǎng)絡(luò)概念不僅包括連接個(gè)人電腦的網(wǎng)絡(luò)，而且包括將所有裝置連接到想要交換數(shù)據(jù)的另外的裝置的網(wǎng)絡(luò)。過去，有線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是主要的爭端。然而，由于新的線路安裝，以及有線網(wǎng)絡(luò)的有限移動(dòng)性，所以需要無線通信技術(shù)。目前，正將覆蓋50到100m范圍的無線局域網(wǎng)(WLAN)和作為少于10m的短距離無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)作為無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化?？紤]到家居面積或在家里的移動(dòng)性，能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗和裝置之間的自組織聯(lián)網(wǎng)的WPAN比WLAN更適合于家用電器。
基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)是指無線網(wǎng)絡(luò)的通信時(shí)間和競爭模式由協(xié)調(diào)器管理的網(wǎng)絡(luò)。基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)具有由IEEE 802.15工作組定義的多個(gè)協(xié)議。
IEEE 802.15工作組已將WPAN發(fā)展為構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，并且具有四個(gè)任務(wù)組(TG)TG1到TG4。TG1基于藍(lán)牙1.x建立WPAN，TG2研究無線網(wǎng)絡(luò)的共存。TG3研究提供低功耗和高數(shù)據(jù)速率(200Mbps或更高)的超寬帶(UWB)，TG4研究適合于以極低功耗達(dá)到最高250Kbps的低數(shù)據(jù)速率傳輸?shù)腪igBee。
IEEE 802.15.4執(zhí)行以在要求低數(shù)據(jù)速率的應(yīng)用中的簡單、低成本的無線通信網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)的低速率WPAN(LR-WPAN)的標(biāo)準(zhǔn)化。IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)化(ZigBee)組成立于2000年7月以建立適合于無線集成遙控器、家用電器控制器、樓宇控制、遙控玩具等的低數(shù)據(jù)速率、低成本、低功耗無線傳輸技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee工作組最終確定了物理層(PHY)和介質(zhì)訪問控制(MAC)層的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)指定在三種頻帶中的任何一種頻帶中的操作。2.4GHz工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)(ISM)頻帶提供16個(gè)信道和250Kbps的數(shù)據(jù)速率，915MHz頻帶提供10個(gè)信道和40Kbps的數(shù)據(jù)速率，868MHZ頻帶提供1個(gè)信道和20Kbps的數(shù)據(jù)速率。傳輸范圍是1到100m。
基于IEEE 802.15.4工作組的標(biāo)準(zhǔn)化工作的結(jié)果，ZigBee聯(lián)盟執(zhí)行包括網(wǎng)絡(luò)層在內(nèi)的上層的標(biāo)準(zhǔn)化工作。ZigBee聯(lián)盟是一個(gè)開放的行業(yè)聯(lián)盟，包括作為發(fā)起者一起工作以對(duì)現(xiàn)有的分布式裝置和自組織無線聯(lián)網(wǎng)之中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)充的Philips、Motorola、Honeywell、Mitsubishi、Invensys和Samsung，以及參加起草用于測試互操作性的檢查清單和應(yīng)用定義的大約50個(gè)成員公司。IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)以1)低功耗，2)低成本，和3)減少的基礎(chǔ)架構(gòu)為目標(biāo)以滿足與無線傳感器和控制器互操作的要求。
為了滿足低功耗和低成本要求，無線網(wǎng)絡(luò)不總是需要處于活動(dòng)狀態(tài)。即，無線網(wǎng)絡(luò)僅在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)保持活動(dòng)模式以交換必要的信息，而在其余時(shí)間內(nèi)保持休眠模式，從而減少功耗。已提出了一種使得無線網(wǎng)絡(luò)在有限時(shí)間內(nèi)保持活動(dòng)的技術(shù)來減少功耗。
圖1是用于解釋在基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)中的信道的利用的示例性示圖。
參考圖1，信道被分為活動(dòng)周期10和休眠周期20，在活動(dòng)周期10期間，在基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，在休眠周期20期間，不發(fā)送也不接收數(shù)據(jù)。當(dāng)活動(dòng)周期10和休眠周期20的持續(xù)時(shí)間分別是300ms和900ms時(shí)，無線網(wǎng)絡(luò)僅使用信道的四分之一(25％)，這可使信道利用率降低。
如圖1所示，無線網(wǎng)絡(luò)在某個(gè)時(shí)間內(nèi)保持活動(dòng)周期，而在其余時(shí)間內(nèi)保持休眠周期，并且當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)處于休眠周期時(shí)，沒有信道被使用，從而導(dǎo)致信道的浪費(fèi)。為了解決這種局限性，需要開發(fā)一種用于在無線網(wǎng)絡(luò)之間共享信道的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于在多個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)中共享單個(gè)信道的方法和設(shè)備。
本發(fā)明還提供了一種通過允許另一無線網(wǎng)絡(luò)使用未使用的信道周期來提高信道利用率的方法和設(shè)備。
當(dāng)一回顧下面的描述時(shí)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員就會(huì)清楚本發(fā)明的上述目的和其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于在基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)中共享信道的方法，該方法包括以下步驟第一無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器選擇通過其發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的信道；選擇在其期間選擇的信道處于休眠周期的周期；將選擇的周期設(shè)置為第一無線網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)周期；和將包含關(guān)于活動(dòng)周期的信息的數(shù)據(jù)發(fā)送給第一無線網(wǎng)絡(luò)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于在在基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)中共享信道的設(shè)備，該設(shè)備包括控制器，選擇通過其發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的信道；接收器，接收通過選擇的信道發(fā)送的數(shù)據(jù)；周期選擇單元，分析由接收器接收的數(shù)據(jù)，選擇在其期間選擇的信道處于休眠周期的周期，并將選擇的周期設(shè)置為無線網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)周期；管理信息產(chǎn)生單元，產(chǎn)生包含關(guān)于由周期選擇單元設(shè)置的活動(dòng)周期的信息的數(shù)據(jù)；和發(fā)送器，將由管理信息產(chǎn)生單元產(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送給無線網(wǎng)絡(luò)。


通過參考附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明的以上和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚，其中圖1是基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)上的信道的使用的示例性示圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例多個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)共享信道的示例性示圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器設(shè)置活動(dòng)周期的過程的流程圖；圖4A和4B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的802.15.4信標(biāo)幀的示例性示圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所有無線網(wǎng)絡(luò)使用具有相同長度的超幀的示例性示圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例無線網(wǎng)絡(luò)使用可變長度超幀的示例性示圖；圖7A和7B是無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器使用最佳適合算法來選擇活動(dòng)周期的示例性示圖；圖8A和8B是無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器使用最大適合算法來選擇活動(dòng)周期的示例性示圖；和圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線網(wǎng)絡(luò)裝置的方框圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中顯示了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
在解釋本發(fā)明之前，現(xiàn)在將簡要地描述說明書中所使用的術(shù)語。
-基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)包括擔(dān)當(dāng)協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)裝置的網(wǎng)絡(luò)(“基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)”)是以協(xié)調(diào)器為中心的獨(dú)立的單個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)在給定空間內(nèi)存在多個(gè)基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，這些多個(gè)基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)具有將其與其它無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)分的唯一ID信息?；趨f(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)不同于通過接入點(diǎn)(AP)或基站進(jìn)行無線通信的基礎(chǔ)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。廣義上，基于協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)可被認(rèn)為是自組織網(wǎng)絡(luò)，但是它包括一個(gè)或多個(gè)協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器可發(fā)送無線網(wǎng)絡(luò)所需的定時(shí)信息。接收信息的無線網(wǎng)絡(luò)裝置可被連接到網(wǎng)絡(luò)，然后將接收的信息發(fā)送給另一網(wǎng)絡(luò)裝置。當(dāng)前基于協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的示例包括藍(lán)牙、超寬帶(UWB，802.15.3)和ZigBee(802.15.4)，它們的標(biāo)準(zhǔn)化正在進(jìn)行或已最終確定。在下面的描述中，將基于802.15.4協(xié)議描述本發(fā)明。然而，802.15.4協(xié)議只是作為說明而提供的，本發(fā)明還可被應(yīng)用于其它協(xié)議。
-信標(biāo)幀信標(biāo)幀被用于通知網(wǎng)絡(luò)的存在并在網(wǎng)絡(luò)維護(hù)中起重要作用。信標(biāo)幀包含網(wǎng)絡(luò)裝置加入網(wǎng)絡(luò)所需的參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器周期性地發(fā)送信標(biāo)幀，以使參與無線網(wǎng)絡(luò)的裝置確定該網(wǎng)絡(luò)的位置并標(biāo)識(shí)該網(wǎng)絡(luò)。
-裝置/網(wǎng)絡(luò)裝置裝置或網(wǎng)絡(luò)裝置是指形成無線網(wǎng)絡(luò)并具有執(zhí)行與另一裝置的通信的能力的裝置。802.15.4網(wǎng)絡(luò)中的裝置可為無線集成遙控器、家用電器控制器、用于樓宇控制的裝置、遙控玩具、鼠標(biāo)或烹飪用具。所述裝置還可在家庭網(wǎng)絡(luò)或普遍存在的環(huán)境中執(zhí)行諸如通信、控制和傳感器功能的主要功能。
-活動(dòng)/休眠為了最小化功耗，當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)中的裝置一結(jié)束在其期間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的活動(dòng)周期時(shí)，該裝置就進(jìn)入休眠周期。這可適用于少量數(shù)據(jù)被發(fā)送和接收時(shí)，或者實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收不是被嚴(yán)格要求時(shí)。以下，認(rèn)為活動(dòng)周期包含發(fā)送和接收管理和控制網(wǎng)絡(luò)所需的諸如信標(biāo)幀的信息所需的時(shí)間以及在無線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)所需的時(shí)間。
-超幀兩個(gè)連續(xù)的信標(biāo)幀之間的時(shí)間段被稱作超幀。超幀被分為兩個(gè)時(shí)間段休眠周期以及包含發(fā)送信標(biāo)幀所需的時(shí)間和在裝置之間發(fā)送和接收無線數(shù)據(jù)所需的時(shí)間的活動(dòng)周期。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例多個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)110、120和130共享信道的示例性示圖。
參考圖2，無線網(wǎng)絡(luò)110、120和130彼此部分重疊。通常，當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)110、120和130同時(shí)使用相同的信道時(shí)，在它們之間會(huì)發(fā)生沖突。然而，當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)110、120和130不同時(shí)使用相同的信道時(shí)不會(huì)發(fā)生沖突。
網(wǎng)絡(luò)110、120和130分別在第一、第二和第三周期使用信道。由于在不同的時(shí)間段使用相同的信道，所以在網(wǎng)絡(luò)110、120和130之間不會(huì)發(fā)生發(fā)送的和接收的數(shù)據(jù)的沖突。
因此，無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器檢查其它無線網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)周期，并將該無線網(wǎng)絡(luò)在不同于其它網(wǎng)絡(luò)裝置的活動(dòng)周期的部分設(shè)置為活動(dòng)周期，從而使得兩個(gè)或更多個(gè)網(wǎng)絡(luò)共存于相同的信道上。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器設(shè)置活動(dòng)周期的過程的流程圖。
參考圖3，在步驟S101中，無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器選擇信道。該協(xié)調(diào)器可選擇信道以開始新的無線網(wǎng)絡(luò)，移到現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)中的新的信道，或者重新設(shè)置當(dāng)前信道的活動(dòng)周期。
在步驟S102中，一旦信道被選擇，協(xié)調(diào)器就檢查是否存在使用相同信道的另一無線網(wǎng)絡(luò)。其它無線網(wǎng)絡(luò)的存在可根據(jù)是否在該信道上檢測到無線信號(hào)來確定?；蛘?，協(xié)調(diào)器可通過經(jīng)由該信道從其它無線網(wǎng)絡(luò)接收信標(biāo)幀來檢查其它無線網(wǎng)絡(luò)的存在。
當(dāng)在步驟S111中存在使用相同信道的其它無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在步驟S112中協(xié)調(diào)器檢查在其期間其它無線網(wǎng)絡(luò)處于休眠周期的周期的存在?？赏ㄟ^參考存儲(chǔ)在經(jīng)由所述信道從其它無線網(wǎng)絡(luò)接收的信標(biāo)幀中的值來獲得休眠周期?？赏ㄟ^計(jì)算在超幀周期期間使用或激活信道的時(shí)間來獲得未使用的周期或休眠周期。
在步驟S113中，當(dāng)存在滿足協(xié)調(diào)器的預(yù)期要求的休眠周期時(shí)，協(xié)調(diào)器選擇該休眠周期。如果存在滿足協(xié)調(diào)器的預(yù)期要求的兩個(gè)或更多個(gè)休眠周期，則協(xié)調(diào)器可確定是選擇具有與期望的活動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間最接近的持續(xù)時(shí)間的休眠周期，還是選擇最長的休眠周期。
稍后將參考圖7A和圖7B以及圖8A和圖8B來詳細(xì)描述用于在多個(gè)休眠周期中選擇一個(gè)休眠周期的方法。
在步驟S120中，在步驟S113中選擇的休眠周期被設(shè)置為與無線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的活動(dòng)周期。在步驟S130中，協(xié)調(diào)器將關(guān)于設(shè)置為活動(dòng)周期的周期的信息通知給無線網(wǎng)絡(luò)中的其它裝置。該信息可被包含在信標(biāo)幀中。
當(dāng)在步驟S111中不存在使用相同信道的其它無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在步驟S115中選擇無線網(wǎng)絡(luò)所需的預(yù)定周期。以與上述相同的方式執(zhí)行隨后的步驟S120和S130。
圖4A和圖4B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的IEEE 802.15.4信標(biāo)幀400的示例性示圖。
圖4A示出信標(biāo)幀400的格式。信標(biāo)幀400包含關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和管理的信息。超幀說明字段為16位(2個(gè)8位位組)長，并且包括如491中所示的幾個(gè)子字段。
信標(biāo)級(jí)數(shù)(BO)子字段為4位長，指定兩個(gè)連續(xù)的信標(biāo)之間的周期。當(dāng)BO表示信標(biāo)級(jí)數(shù)時(shí)，作為超幀的長度的信標(biāo)間隔(BI)被定義如下BI＝aBaseSuperframe_Duration*2BO4位超幀級(jí)數(shù)(SO)子字段指定包含信標(biāo)幀傳輸時(shí)間的活動(dòng)超幀周期的持續(xù)時(shí)間。僅在活動(dòng)超幀持續(xù)時(shí)間期間，協(xié)調(diào)器將數(shù)據(jù)發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)或從無線網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)。當(dāng)SO表示超幀級(jí)數(shù)時(shí)，超幀持續(xù)時(shí)間(SD)被定義如下0≤SO≤BO≤14，SD＝aBaseSuperframe_Duration*2SO如果SO＝15，則在發(fā)送信標(biāo)之后，超幀將不再處于活動(dòng)周期。用于計(jì)算BI和SD的術(shù)語aBaseSuperframe_Duration表示用于發(fā)送信號(hào)的碼元的數(shù)量。為了與其它網(wǎng)絡(luò)共享相同的信道，當(dāng)前正被發(fā)送的信標(biāo)幀被接收，從而識(shí)別網(wǎng)絡(luò)什么時(shí)候?qū)⑻幱诨顒?dòng)周期。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，元素“492”表示固定超幀(FS)子字段。當(dāng)超幀具有固定長度時(shí)，F(xiàn)S被設(shè)置為1，當(dāng)超幀具有可變長度時(shí)，F(xiàn)S被設(shè)置為0。
圖4B示出從圖4A中所示的信標(biāo)幀400獲得關(guān)于活動(dòng)周期的信息的過程。元素“500”顯示活動(dòng)和休眠周期。使用如元素“592”中所示的SO來獲得活動(dòng)超幀周期的持續(xù)時(shí)間。使用BO來獲得兩個(gè)連續(xù)的信標(biāo)幀在其期間被發(fā)送的間隔。在活動(dòng)周期期間信標(biāo)幀400被發(fā)送。以下，將結(jié)合圖4B中所示的元素“500”來詳細(xì)地描述活動(dòng)和休眠周期。
盡管圖4B顯示了由IEEE 802.15.4協(xié)議定義的信標(biāo)幀400，但是可根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)上使用的協(xié)議將關(guān)于在其期間無線網(wǎng)絡(luò)保持活動(dòng)周期的時(shí)間的信息包括在包含關(guān)于網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和控制的信息的幀中。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所有無線網(wǎng)絡(luò)使用具有相同長度的超幀的示例性示圖。
超幀是兩個(gè)連續(xù)的信標(biāo)幀之間的時(shí)間段。當(dāng)單個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)使用一個(gè)信道時(shí)，它可自由地選擇超幀。然而，當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)通過調(diào)整活動(dòng)/休眠周期來共享單個(gè)信道時(shí)，包括不同周期的超幀的使用使得難以檢測休眠周期。圖5顯示了所有使用相同長度的超幀的無線網(wǎng)絡(luò)的示例。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，可假定所有無線網(wǎng)絡(luò)使用預(yù)定長度的超幀?；蛘撸畛跤梢咽褂眯诺赖臒o線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器設(shè)置的超幀長度可被期望使用相同信道的其它無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器使用。
參考圖5，兩個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)110和120共享相同的信道，想要?jiǎng)?chuàng)建無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器230檢查該信道的狀態(tài)，然后創(chuàng)建無線網(wǎng)絡(luò)130。
元素“510”顯示無線網(wǎng)絡(luò)110的活動(dòng)/休眠周期。關(guān)于元素510中所示的活動(dòng)/休眠周期的信息被包含在正被無線網(wǎng)絡(luò)110的協(xié)調(diào)器發(fā)送的信標(biāo)幀410中。元素“410”顯示圖4A的信標(biāo)幀400的部分，即，BO、SO和FS子字段。因?yàn)锽O和SO子字段被分別設(shè)置為5和2，所以無線網(wǎng)絡(luò)110的超幀的長度為32 aBaseSuperframe_Duration(“aBSD”)(＝aBSD*25)，活動(dòng)超幀持續(xù)時(shí)間為4aBSD (＝aBSD*22)。FS子字段被設(shè)置為1，指示超幀為固定長度。
元素“420”顯示由無線網(wǎng)絡(luò)120的協(xié)調(diào)器發(fā)送的信標(biāo)幀的格式，在該信標(biāo)幀中BO和SO分別被設(shè)置為5和1。元素“520”顯示無線網(wǎng)絡(luò)120的活動(dòng)/休眠周期。超幀的長度為32aBSD，活動(dòng)超幀持續(xù)時(shí)間為2aBSD。FS子字段被設(shè)置為1，指示超幀為固定長度。
基于從無線網(wǎng)絡(luò)110和120發(fā)送的信標(biāo)幀，使用FS子字段可知道新近參與無線網(wǎng)絡(luò)130使用固定長度的超幀。另外，可使用BO和SO子字段來知道超幀的長度和活動(dòng)超幀持續(xù)時(shí)間。在超幀持續(xù)時(shí)間持續(xù)的同時(shí)，可通過檢查網(wǎng)絡(luò)110和120的發(fā)送和接收狀態(tài)來檢測休眠周期。
為了使用無線網(wǎng)絡(luò)110和120的超幀的長度，無線網(wǎng)絡(luò)130的協(xié)調(diào)器230將BO子字段設(shè)置為5。然后，協(xié)調(diào)器230將SO子字段(8aBSD)設(shè)置為3，以避開無線網(wǎng)絡(luò)110和120的活動(dòng)周期，并在休眠周期發(fā)送信標(biāo)幀430。在本發(fā)明中，由于信標(biāo)幀在休眠周期中被發(fā)送，所以如元素“530”的活動(dòng)周期可被保持。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線網(wǎng)絡(luò)使用可變長度超幀的示例性示圖。
所有無線網(wǎng)絡(luò)使用相同長度的超幀可能不是有效的。可不必要經(jīng)常發(fā)送信標(biāo)幀的無線網(wǎng)絡(luò)可在不同于在其期間其它無線網(wǎng)絡(luò)處于活動(dòng)周期的間隔的周期期間，在發(fā)送信標(biāo)幀的同時(shí)，設(shè)置超幀的長度以適應(yīng)于其自有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
參考圖6，三個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)110、120和130共享特定的信道。元素510、520和530分別顯示三個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)110、120和130的活動(dòng)/休眠周期。與圖5中不同，對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)110和120，超幀的長度和活動(dòng)超幀持續(xù)時(shí)間分別為16aBSD(BO＝4)和2aBSD(SO＝1)，而對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)130，超幀的長度和活動(dòng)超幀持續(xù)時(shí)間為32aBSD(BO＝5)和4aBSD(SO＝2)。即，圖5顯示了所有無線網(wǎng)絡(luò)110、120和130以相等的間隔發(fā)送信標(biāo)幀410、420和430，而圖6顯示了無線網(wǎng)絡(luò)110和120以不同于無線網(wǎng)絡(luò)130的間隔發(fā)送信標(biāo)幀，這是因?yàn)槌瑤L度分別為16aBSD和32aBSD。新近參與無線網(wǎng)絡(luò)140被允許使用間隔‘a(chǎn)’和‘b’。由無線網(wǎng)絡(luò)110、120和130發(fā)送的信標(biāo)幀中的FS子字段都被設(shè)置為0，指示它們不必使用固定長度的超幀。
無線網(wǎng)絡(luò)140的協(xié)調(diào)器240可將間隔”a”用作活動(dòng)周期，將BO子字段設(shè)置為4，以使超幀的長度等于無線網(wǎng)絡(luò)110和120的超幀的長度，將指示活動(dòng)超幀周期的持續(xù)時(shí)間的SO子字段設(shè)置為1，從而允許無線網(wǎng)絡(luò)140如541中所示操作?；蛘?，協(xié)調(diào)器240可將BO子字段設(shè)置為5，以使超幀長度等于無線網(wǎng)絡(luò)130的超幀的長度，并將SO子字段設(shè)置為1，從而使無線網(wǎng)絡(luò)140如542中所示操作。協(xié)調(diào)器240還可將BO子字段設(shè)置為6，并將間隔”a”或”b”選擇為活動(dòng)周期。即，協(xié)調(diào)器240可選擇超幀長度以適應(yīng)于無線網(wǎng)絡(luò)140的環(huán)境和特性。
與顯示了在與超幀的長度相應(yīng)的時(shí)間期間協(xié)調(diào)器檢查信道的狀態(tài)的圖5中不同，當(dāng)如圖6中所示無線網(wǎng)絡(luò)使用可變長度超幀時(shí)，協(xié)調(diào)器檢查活動(dòng)周期的存在，直到BO達(dá)到14，即，最大信標(biāo)間隔?？筛鶕?jù)信道環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)特性選擇所述兩種方法之一。
圖7A和圖7B是無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器使用最佳適合算法來選擇活動(dòng)周期的示例性示圖。
參考圖7A，無線網(wǎng)絡(luò)在其期間處于活動(dòng)周期的間隔之間的間距必須大于1aBSD以最小化無線網(wǎng)絡(luò)之間的信號(hào)干擾。
當(dāng)在信道的休眠周期中隨機(jī)選擇活動(dòng)周期時(shí)，信道利用率可降低。例如，參考圖7A，第一到第三網(wǎng)絡(luò)分別具有有著如元素“510”、“520”和“530”中所示的2aBSD、4aBSD和1aBAD的持續(xù)時(shí)間的活動(dòng)周期。因?yàn)樾菝咧芷谑洽俸廷?，所以如元?41中所示，間隔①的一部分可被選擇為第四無線網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)周期。結(jié)果，因?yàn)閮H可利用具有1aBSD的持續(xù)時(shí)間的休眠周期②，所以具有2aBSD的活動(dòng)周期的另一網(wǎng)絡(luò)不能使用所述信道。
另一方面，當(dāng)使用最佳適合算法將休眠周期②用作第四網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)周期時(shí)，可提高信道利用率。從圖7B中顯而易見的是，第五無線網(wǎng)絡(luò)被允許將具有2aBSD的持續(xù)時(shí)間的休眠周期①選擇為活動(dòng)周期。
圖8A和圖8B是無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器使用最大適合算法來選擇活動(dòng)周期的示例性示圖。
圖7B中所示的最佳適合算法允許選擇最適合的間隔，但是可能經(jīng)歷間隔的斷開。
參考圖8A，三個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)共享一個(gè)信道，并且具有如元素“510”、“520”和“530”中所示的活動(dòng)周期?；顒?dòng)周期之間的間距必須至少為1aBSD以減少無線網(wǎng)絡(luò)之間的干擾。當(dāng)新近參與的三個(gè)網(wǎng)絡(luò)期望選擇分別具有1aBSD、2aBSD和1aBSD的持續(xù)時(shí)間的活動(dòng)周期時(shí)，可如圖8B中所示應(yīng)用最大適合算法。
首先，第四無線網(wǎng)絡(luò)將最適合的間隔①的一部分用作活動(dòng)周期(見元素541)。然后，因?yàn)殚g隔①的剩余部分比期望的活動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間短，所以第五無線網(wǎng)絡(luò)將間隔②的一部分用作活動(dòng)周期(見元素551)。因此，由于沒有可利用的休眠周期，所以期望設(shè)置具有1aBSD的持續(xù)時(shí)間的活動(dòng)周期的第六無線網(wǎng)絡(luò)不能使用所述信道。然而，當(dāng)如圖8B中所示最大適合算法被用于優(yōu)選地將最大的間隔選擇為活動(dòng)周期時(shí)，第四無線網(wǎng)絡(luò)將間隔②的一部分用作活動(dòng)周期(元素542)，第五無線網(wǎng)絡(luò)同樣地使用間隔①(元素552)。因此，第六無線網(wǎng)絡(luò)被允許通過將間隔②的另一部分選擇為活動(dòng)周期來共享信道。
可根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)的特性來使用最佳適合或最大適合算法。當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間幾乎相等時(shí)，優(yōu)選圖7B中所示的最佳適合算法。相反，當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)周期具有不同的持續(xù)時(shí)間時(shí)，優(yōu)選圖8B中所示的最大適合算法。盡管圖7B和圖8B顯示了最佳適合和最大適合算法的使用，但是僅是為示例性的目的，并且本發(fā)明可被應(yīng)用于各種其它機(jī)制。
當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器在創(chuàng)建無線網(wǎng)絡(luò)之前檢查信道的狀態(tài)并設(shè)置活動(dòng)周期時(shí)，也可應(yīng)用上述用于信道共享的方法。當(dāng)在形成無線網(wǎng)絡(luò)之后協(xié)調(diào)器修改活動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間時(shí)，也可應(yīng)用所述方法，所述無線網(wǎng)絡(luò)是通過以下方式形成的，即，由于將被發(fā)送的數(shù)據(jù)量或裝置的數(shù)量的增加而擴(kuò)大活動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間，或者由于數(shù)據(jù)量或裝置的數(shù)量的減少而減小持續(xù)時(shí)間。在這種情況下，當(dāng)使用可變長度超幀時(shí)，還可調(diào)整兩個(gè)連續(xù)的信標(biāo)幀之間的間隔。活動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間可以以與用于當(dāng)新網(wǎng)絡(luò)被創(chuàng)建時(shí)通過檢查無線信道的狀態(tài)來檢測休眠周期的機(jī)制相同的方式來修改，除非將被修改的活動(dòng)周期被認(rèn)為是休眠周期。
圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線網(wǎng)絡(luò)裝置200的方框圖。
參考圖9，無線網(wǎng)絡(luò)裝置200包括接收器201、周期選擇單元202、管理信息產(chǎn)生單元203、控制器204和發(fā)送器205。
接收器201和發(fā)送器205發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)包含用于管理無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。
此外，接收器201感知通過信道發(fā)送或接收的無線信號(hào)，并接收包含通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的管理信息的信標(biāo)幀。接收的信號(hào)或包含在信標(biāo)幀中的信息然后被發(fā)送給周期選擇單元202，周期選擇單元202使用包含在信標(biāo)幀中的信息或接收的信號(hào)的規(guī)律性來檢查信道上休眠周期的存在?？扇鐖D4中所示獲得關(guān)于活動(dòng)周期的信息。周期選擇單元202在多個(gè)休眠周期中將特定周期選擇為活動(dòng)周期，并將關(guān)于選擇的周期的信息發(fā)送給管理信息產(chǎn)生單元203。
管理信息產(chǎn)生單元203產(chǎn)生用于管理網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。如圖4中所示的實(shí)施例中，可通過檢查在其期間發(fā)送諸如信標(biāo)的管理數(shù)據(jù)的間隔來選擇無線網(wǎng)絡(luò)在其期間處于活動(dòng)周期的周期。關(guān)于選擇的周期的信息可被包含在信標(biāo)幀中。
控制器204通過發(fā)送器205發(fā)送由管理信息產(chǎn)生單元203產(chǎn)生的幀。這里，在由周期選擇單元202選擇的周期期間，控制器204允許發(fā)送器205發(fā)送所述幀。為了防止選擇的周期與另一無線網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)周期重疊，控制器204必須控制發(fā)送器205在選擇的周期期間精確地發(fā)送諸如信標(biāo)幀的管理數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明，多個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)能共享單個(gè)信道。
另外，無線網(wǎng)絡(luò)被允許使用信道上不被另一無線網(wǎng)絡(luò)使用的間隔，從而提高信道利用率。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對(duì)其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的各種改變。因此，應(yīng)該理解，上述示例性的實(shí)施例僅為說明的目的，而不被解釋為本發(fā)明的限制。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求給出，而不是由前面的描述給出，并且落在權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有變化和等同物都被包含于此。
權(quán)利要求
1.一種用于在基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)中共享信道的方法，該方法包括第一無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器選擇通過其發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的信道；選擇在其期間選擇的信道處于休眠周期的周期；將選擇的周期設(shè)置為第一無線網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)周期；和將包含關(guān)于所述活動(dòng)周期的信息的數(shù)據(jù)發(fā)送給第一無線網(wǎng)絡(luò)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述選擇休眠周期的步驟包括選擇在其期間使用所述信道的第二無線網(wǎng)絡(luò)處于休眠周期的周期。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述選擇信道的步驟包括選擇在第二無線網(wǎng)絡(luò)上通過其發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的信道。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在選擇所述信道之后，檢查使用所述信道的第二無線網(wǎng)絡(luò)是否存在。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一無線網(wǎng)絡(luò)基于IEEE 802.15.4協(xié)議。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述選擇休眠周期的步驟包括當(dāng)存在至少兩個(gè)休眠周期時(shí)，選擇具有與第一無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器期望設(shè)置的活動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間最接近的持續(xù)時(shí)間的休眠周期。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述選擇休眠周期的步驟包括當(dāng)存在至少兩個(gè)休眠周期時(shí)，選擇最長的休眠周期。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，在將所述數(shù)據(jù)發(fā)送給第一無線網(wǎng)絡(luò)之后，還包括第一無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器重新選擇在其期間所述信道處于休眠周期的周期；將重新選擇的周期重新設(shè)置為第一無線網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)周期；和將包含關(guān)于所述活動(dòng)周期的信息的數(shù)據(jù)再次發(fā)送給第一無線網(wǎng)絡(luò)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述休眠周期是在其期間沒有數(shù)據(jù)被發(fā)送或被接收的周期。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述包含關(guān)于活動(dòng)周期的信息的數(shù)據(jù)是信標(biāo)幀。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述選擇休周期的步驟包括選擇在其期間使用所述信道的第二無線網(wǎng)絡(luò)處于休眠周期的周期，和其中，將所述數(shù)據(jù)發(fā)送給第一無線網(wǎng)絡(luò)的步驟包括以與第二無線網(wǎng)絡(luò)的信標(biāo)幀傳輸間隔相等的間隔發(fā)送信標(biāo)幀。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述選擇休眠周期的步驟包括在與由第一無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議提供的最大信標(biāo)幀傳輸間隔相應(yīng)的最長的間隔期間，檢查所述信道的狀態(tài)；和在最長的間隔內(nèi)選擇在其期間使用所述信道的第二無線網(wǎng)絡(luò)處于休眠周期的周期。
13.一種用于在基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)中共享信道的設(shè)備，該設(shè)備包括控制器，選擇通過其發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的信道；接收器，接收通過選擇的信道發(fā)送的數(shù)據(jù)；周期選擇單元，分析由接收器接收的數(shù)據(jù)，選擇在其期間選擇的信道處于休眠周期的周期，并將選擇的周期設(shè)置為無線網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)周期；管理信息產(chǎn)生單元，產(chǎn)生包含關(guān)于由周期選擇單元設(shè)置的活動(dòng)周期的信息的數(shù)據(jù)；和發(fā)送器，將由管理信息產(chǎn)生單元產(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送給無線網(wǎng)絡(luò)。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述周期選擇單元選擇在其期間不存在由接收器接收的數(shù)據(jù)的周期。
15.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述控制器選擇在第二無線網(wǎng)絡(luò)上通過其發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的信道。
16.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，在選擇所述信道之后，控制器使用由接收器通過所述信道接收的數(shù)據(jù)來檢查使用所述信道的第二無線網(wǎng)絡(luò)是否存在。
17.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是基于IEEE 802.15.4協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)裝置。
18.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，當(dāng)存在至少兩個(gè)休眠周期時(shí)，周期選擇單元選擇具有與第一無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器期望設(shè)置的活動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間最接近的持續(xù)時(shí)間的休眠周期。
19.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，當(dāng)存在至少兩個(gè)休眠周期時(shí)，周期選擇單元選擇最長的休眠周期。
20.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述休眠周期是在其期間沒有數(shù)據(jù)被發(fā)送或被接收的周期。
21.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述包含關(guān)于活動(dòng)周期的信息的數(shù)據(jù)是信標(biāo)幀。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述周期選擇單元選擇在其期間使用所述信道的第二無線網(wǎng)絡(luò)處于休眠周期的周期，和其中，發(fā)送器以與第二無線網(wǎng)絡(luò)的信標(biāo)幀傳輸間隔相等的間隔發(fā)送信標(biāo)幀。
23.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，在與由第一無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議提供的最大信標(biāo)幀傳輸間隔相應(yīng)的最長的間隔期間，周期選擇單元檢查所述信道的狀態(tài)，并在最長的間隔內(nèi)選擇在其期間使用所述信道的第二無線網(wǎng)絡(luò)處于休眠周期的周期。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于在基于協(xié)調(diào)器的無線網(wǎng)絡(luò)中共享信道的方法和設(shè)備。該方法包括第一無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器選擇通過其發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的信道；選擇在其期間所述信道處于休眠周期的周期；將選擇的周期設(shè)置為第一無線網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)周期；和將包含關(guān)于活動(dòng)周期的信息的數(shù)據(jù)發(fā)送給第一無線網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)H04J3/16GK1780200SQ20051012390
公開日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2005年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者金仁煥, 裴大奎, 成玹妸, 洪真佑 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社