專利名稱：用于局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)發(fā)射的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)發(fā)射的方法以及涉及對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
對于許多應(yīng)用來說，局域網(wǎng)必須滿足相關(guān)網(wǎng)絡(luò)中，例如無線的工廠自動化傳感器系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)發(fā)射的某些要求，其中在無線的工廠自動化傳感器系統(tǒng)中局域網(wǎng)包括傳感器節(jié)點和從傳感器節(jié)點收集數(shù)據(jù)的基站，循環(huán)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特性必須保持相對低的等待時間和包損失率。為了滿足這些要求，在眾所周知的OSI參考模型的L2或MAC層(MAC =媒體訪問控制)中提供某些用于數(shù)據(jù)發(fā)射的機制。在定義用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)發(fā)射的MAC層的標準IEEE802. 15. 4 (IEEE = 電氣和電子工程師協(xié)會)中，描述了使用確認來證實成功的數(shù)據(jù)發(fā)射。在數(shù)據(jù)發(fā)射之后，發(fā)送者和接收者切換發(fā)送方向，且接收者在正確接收到數(shù)據(jù)時發(fā)送確認。如果發(fā)送者在某一時間間隔內(nèi)未接收到確認，那么其可試圖重發(fā)數(shù)據(jù)。關(guān)于上文提及的標準的文獻[1]提出 MAC幀結(jié)構(gòu)，該幀結(jié)構(gòu)包含確認以及保留用于未成功發(fā)射的數(shù)據(jù)的重發(fā)的時隙。根據(jù)此文獻中的時間幀結(jié)構(gòu)，需要在數(shù)據(jù)發(fā)射期間執(zhí)行一個時間幀內(nèi)多次耗時的發(fā)射方向變化。文獻[2]涉及提出標準IEEE 802. 15. 4e作為標準IEEE 802. 15. 4的延伸，其是針對可用于工廠自動化環(huán)境中的傳感器網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計。此文獻描述了用于在單一確認內(nèi)確認若干發(fā)射的群組確認的發(fā)射。此群組確認包含于作為時間幀開始時的同步消息的信標中。文獻[2]未描述用于重發(fā)丟失數(shù)據(jù)的機制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的是提供一種用于局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)發(fā)射的方法，其基于MAC層中的機制實現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)的有效重發(fā)。此目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法或通過根據(jù)權(quán)利要求16所述的網(wǎng)絡(luò)來解決。附屬權(quán)利要求中定義本發(fā)明的優(yōu)選實施例。根據(jù)本發(fā)明的方法，在作為客戶端節(jié)點的多個第一節(jié)點與作為所述第一節(jié)點的協(xié)調(diào)節(jié)點的第二節(jié)點之間在連續(xù)時間幀(也稱為超幀)內(nèi)在MAC層上發(fā)射數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)前時間幀包括用于將來自第二節(jié)點的同步消息發(fā)送到第一節(jié)點以便使第一節(jié)點與第二節(jié)點之間的數(shù)據(jù)發(fā)射同步的同步時隙。此外，在當(dāng)前時間幀中提供多個時隙。這多個時隙包括若干第一時隙和第二時隙，每一第一時隙用于初次將數(shù)據(jù)從第一節(jié)點發(fā)射到第二節(jié)點，且每一第二時隙用于第二次或之后將數(shù)據(jù)從第一節(jié)點重發(fā)到第二節(jié)點。根據(jù)本發(fā)明的幀結(jié)構(gòu)，同步時隙包含針對第一時隙的第一確認，當(dāng)前時間幀之前的先前時間幀的每一第一時隙與第一確認相關(guān)聯(lián)，其中針對第一時隙的肯定第一確認指示第一時隙中的數(shù)據(jù)發(fā)射成功且其中否定第一確認指示數(shù)據(jù)發(fā)射不成功，其中，如果第一節(jié)點在同步時隙中接收到針對第一時隙的否定第一確認，那么當(dāng)前時間幀的第二時隙由第一節(jié)點使用以重發(fā)先前由第一節(jié)點在先前時間幀的第一時隙中發(fā)射的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的方法實現(xiàn)了用于重發(fā)數(shù)據(jù)的簡單且有效的機制。特定來說，通過包含針對同步時隙內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)射的確認，時間幀中發(fā)射方向上的改變的數(shù)目非常低。因此，切換發(fā)射方向的延遲減少，因此實現(xiàn)以低數(shù)據(jù)損失率進行數(shù)據(jù)的快速發(fā)射。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在無線個域網(wǎng)，尤其在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射數(shù)據(jù)，其中每一第一節(jié)點表示將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)射到第二節(jié)點的傳感器，所述第二節(jié)點表示傳感器網(wǎng)絡(luò)中的基站。此傳感器網(wǎng)絡(luò)的一實例描述于文獻[2]中。下文中，傳感器指代具有發(fā)送數(shù)據(jù)的功能的無線裝置。如果此裝置還具有從基站接收數(shù)據(jù)的功能，那么其也可稱為執(zhí)行器。 在優(yōu)選實施例中，無線個域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)是根據(jù)標準IEEE 802. 15. 4，尤其根據(jù)針對用于工廠自動化的傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)提供的標準IEEE 802. 15. 4e發(fā)射。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，第一確認包含于同步消息中。然而，也有可能在同步消息之前或之后立即發(fā)送第一確認。在本發(fā)明的另一實施例中，第一時隙布置成時間幀中的連續(xù)第一時隙的序列中， 且第二時隙布置成時間幀中的連續(xù)第二時隙的序列中，其中第二時隙的序列優(yōu)選地布置在第一時隙的序列之前。此實施例能夠有效實現(xiàn)針對用于將數(shù)據(jù)重發(fā)到第一節(jié)點的第二時隙的指派方案。還確保重發(fā)在第一節(jié)點的下次數(shù)據(jù)發(fā)射之前發(fā)生。將當(dāng)前時間幀中的第二時隙指派到在先前時間幀的第一時隙中的數(shù)據(jù)發(fā)射不成功的第一節(jié)點的指派可由第二節(jié)點執(zhí)行，為此，關(guān)于第二時隙到第一節(jié)點的關(guān)聯(lián)的對應(yīng)的信息將例如在同步時隙內(nèi)從第二節(jié)點發(fā)射到第一節(jié)點。在本發(fā)明的另一實施例中，以當(dāng)前時間幀中第一時隙的出現(xiàn)的時間次序?qū)⑦B續(xù)時隙編號指派給第一時隙，其中每一時隙編號將第一時隙指派給預(yù)定第一節(jié)點，所述節(jié)點使用所述第一時隙來進行數(shù)據(jù)發(fā)射。連續(xù)的時隙編號也可以當(dāng)前時間幀中第二時隙的出現(xiàn)的時間次序指派給第二時隙。通過使用時隙編號，可實施用于指派第二時隙的基于規(guī)則的程序以將數(shù)據(jù)重發(fā)到第一節(jié)點。特定來說，第一節(jié)點因針對具有給定時隙編號的第一時隙的否定第一確認而既定重發(fā)數(shù)據(jù)，這時該第一節(jié)點通過以下步驟確定待用于重發(fā)的第二時隙的時隙編號i)在同步時隙中掃描第一確認以便確定在具有小于給定時隙編號的時隙編號的第一時隙中的不成功的數(shù)據(jù)發(fā)射的數(shù)目；ii)將待用于重發(fā)的第二時隙的時隙編號確定為不成功的發(fā)射的數(shù)目加關(guān)于哪一第一節(jié)點使用第二時隙的信息可在相應(yīng)的第二時隙內(nèi)發(fā)射到第二節(jié)點。 然而，在優(yōu)選實施例中，第二節(jié)點使用相同的基于規(guī)則的程序以便確定在第二時隙內(nèi)發(fā)射數(shù)據(jù)的第一節(jié)點。為此，在同步時隙中發(fā)射第一確認的第二節(jié)點通過以下步驟為具有給定時隙編號且與否定第一確認相關(guān)聯(lián)的第一時隙確定用于重發(fā)先前在第一時隙中發(fā)射的數(shù)據(jù)的第二時隙的時隙編號a)在同步時隙中掃描第一確認以便確定在具有小于給定時隙編號的時隙編號的第一時隙中的不成功的數(shù)據(jù)發(fā)射的數(shù)目；b)將用于重發(fā)的第二時隙的時隙編號確定為不成功的發(fā)射的數(shù)目加一。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，萬一以上程序的步驟i)中確定的不成功的數(shù)據(jù)發(fā)射的數(shù)目不小于當(dāng)前時間幀中的第二時隙的總數(shù)，則第一節(jié)點不再因針對具有給定時隙編號的第一時隙的否定第一確認而重發(fā)數(shù)據(jù)。此實施例避免了萬一第二時隙的數(shù)目小于不成功的數(shù)據(jù)發(fā)射的數(shù)目時的數(shù)據(jù)沖突。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，以時隙出現(xiàn)的時間次序?qū)⑦B續(xù)的時隙編號指派給所有時隙。因此，相同的編號方案用于第一時隙和第二時隙兩者。在本發(fā)明的另一實施例中，至少一些第一時隙串聯(lián)成一個或多個連續(xù)第一時隙的群組，其中如果第一時隙的群組中的數(shù)據(jù)發(fā)射不成功，那么重發(fā)第一時隙的所述群組中的數(shù)據(jù)。為此，可提供一種機制，其在第一時隙的群組中的數(shù)據(jù)發(fā)射不成功的情況下產(chǎn)生針對此群組中的所有第一時隙的否定第一確認。如果此群組中的數(shù)據(jù)發(fā)射成功，那么針對所述群組的所有第一時隙產(chǎn)生肯定第一確認。在本發(fā)明的另一實施例中，當(dāng)前時間幀的同步時隙包含針對第二時隙的第二確認，當(dāng)前時間幀之前的先前時間幀的每一第二時隙與第二確認相關(guān)聯(lián)，其中針對第二時隙的肯定第二確認指示第二時隙中的數(shù)據(jù)發(fā)射成功，且其中否定第二確認指示第二時隙中的數(shù)據(jù)發(fā)射不成功。通過使用針對第二時隙的確認，可執(zhí)行相同數(shù)據(jù)的若干重發(fā)。為此，如果第一節(jié)點在同步時隙中接收到針對第二時隙的否定第二確認，那么第二時隙由第一節(jié)點使用以重發(fā)先前由第一節(jié)點在先前時間幀的第二時隙中發(fā)射的數(shù)據(jù)。除了以上描述的方法外，本發(fā)明還涉及一種局域網(wǎng)，其包括作為客戶端節(jié)點的多個第一節(jié)點和作為所述第一節(jié)點的協(xié)調(diào)節(jié)點的第二節(jié)點，其中網(wǎng)絡(luò)經(jīng)調(diào)適使得可執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的用于數(shù)據(jù)發(fā)射的方法。


現(xiàn)將參看附圖詳細描述本發(fā)明的實施例，附圖中圖1展示其中實施根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的個域網(wǎng)的實例；圖2展示本發(fā)明的實施例中使用的時間幀的實例；圖3展示根據(jù)本發(fā)明的實施例的信標中包含的第一和第二確認的實例；以及圖4到圖6展示根據(jù)本發(fā)明的實施例的連續(xù)時間幀的信標中的第一和第二確認的不同狀態(tài)。
具體實施例方式下文中，將基于根據(jù)標準IEEE 802. 15. 4e的提議的數(shù)據(jù)發(fā)射描述本發(fā)明的實施例。一般來說，標準IEEE 802. 15. 4根據(jù)用于傳感器數(shù)據(jù)的無線和低功率發(fā)射的OSI參考模型定義MAC層。標準IEEE 802. 15. 的提議是用于工廠自動化中的傳感器與執(zhí)行器之間的數(shù)據(jù)發(fā)射的標準IEEE 802. 15. 4的特定版本。傳感器指代設(shè)計成將數(shù)據(jù)發(fā)射到基站或網(wǎng)關(guān)的無線裝置。具有傳感器的功能性且另外能夠處置從基站到裝置的數(shù)據(jù)發(fā)射的所述裝置稱為執(zhí)行器。因此，執(zhí)行器可視為額外具有從網(wǎng)關(guān)到執(zhí)行器的下行鏈路發(fā)射功能性的傳感器。在下文中還使用的權(quán)利要求1的術(shù)語中，傳感器或執(zhí)行器對應(yīng)于第一節(jié)點，而網(wǎng)關(guān)或基站對應(yīng)于第二節(jié)點。如上所提及，標準IEEE 802. 15. 4e是針對工廠自動化而設(shè)計，其中傳感器和執(zhí)行器位于例如汽車工業(yè)中的機械手、懸吊式軌道和便攜式工具處，收集關(guān)于機床(例如，銑床或車床)的數(shù)據(jù)，且控制旋轉(zhuǎn)的機械手。其它應(yīng)用領(lǐng)域為控制貨運或物流情境中的傳送帶， 或控制特殊的工程機器。依據(jù)對不同工廠自動化分支的特定需要，可指定更多的實例。與工廠自動化中的傳感器應(yīng)用共同的是低等待時間和高循環(huán)確定性的要求。因此，性能應(yīng)容許在10毫秒內(nèi)從20個傳感器讀取傳感器數(shù)據(jù)。標準IEEE 802. 15. 4e通過使用細粒度TDMA 接入(TDMA=時分多址)而滿足工廠自動化的需要，其中在超幀結(jié)構(gòu)中，將用于確定性接入的有保證的時隙指派給對應(yīng)的第一節(jié)點。圖1展示標準IEEE 802. 15. 4e的星形拓撲中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實例。在此實例中，節(jié)點Ni、N2. . . N7對應(yīng)于第一節(jié)點，即傳感器或執(zhí)行器，其與作為無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)的第二節(jié)點N8通信?；趫D1所示的拓撲，將描述根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)發(fā)射方法的實施例。下文描述的方法涉及IEEE標準802. 15. 4e的改進，其實現(xiàn)在所謂的超幀內(nèi)進行數(shù)據(jù)包的重發(fā)。信標幀、數(shù)據(jù)幀和超幀的一般格式是基于文獻[2]中描述的格式。圖2展示沿著水平時間軸t的本文描述的方法中使用的超幀SF的結(jié)構(gòu)，且該結(jié)構(gòu)能夠在從第一節(jié)點到第二節(jié)點的發(fā)射路徑上實現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)包的重發(fā)。圖2所示的超幀SF對應(yīng)于權(quán)利要求1的術(shù)語中的時間幀，且該超幀在開頭包括信標時隙BS，所述信標時隙BS包含信標B，信標B用于使第一節(jié)點同步以便實現(xiàn)從第一節(jié)點到第二節(jié)點的基于TDMA的數(shù)據(jù)發(fā)射。下文描述的重發(fā)方案是基于信標B中積累和集成的確認。那些確認指示針對先前超幀中的某一第一節(jié)點的數(shù)據(jù)發(fā)射成功(對應(yīng)于肯定確認)還是不成功(對應(yīng)于否定確認)。 最后超幀的確認由第二節(jié)點收集并包含于信標B中，如將參看圖3描述的那樣。因此，除用于使第一節(jié)點同步的功能外，信標還確保向所有第一節(jié)點通知先前數(shù)據(jù)發(fā)射的成功或失敗。在本文描述的實例中，確認包含于信標消息B本身中。然而，也有可能使用單獨的消息。具體而言，可在信標時隙內(nèi)或附近在信標B之前或之后立即發(fā)射確認。在圖2的超幀結(jié)構(gòu)中，信標時隙BS之后是時隙序列RS和SS。時隙RS對應(yīng)于用于重發(fā)數(shù)據(jù)包的時隙， 即針對在先前超幀內(nèi)未成功發(fā)射的數(shù)據(jù)包。根據(jù)圖2，將重發(fā)時隙指定為Rl、R2...Rm。重發(fā)時隙的數(shù)目m可為任意的，但應(yīng)實質(zhì)上小于位于時間序列SS中的發(fā)射時隙(即，用于對應(yīng)數(shù)據(jù)的初次發(fā)射的時隙)的數(shù)目。那些發(fā)射時隙指定為S1、S2... Sn，即η對應(yīng)于發(fā)射時隙的數(shù)目。根據(jù)圖2中的超幀結(jié)構(gòu)，存在每一發(fā)射時隙到第一節(jié)點的固定指派，使得每一第一節(jié)點在預(yù)定發(fā)射時隙中發(fā)射數(shù)據(jù)。此外，對于超幀中的每一重發(fā)，還存在重發(fā)時隙到重發(fā)數(shù)據(jù)的第一節(jié)點的確定性指派。然而，此基于TDMA的方案不是強制的，且本發(fā)明也可針對所謂的CSMA方案(CSMA=載波感測多路接入)實施，其中在基于爭用的隨機接入方案上將重發(fā)時隙指派到第一節(jié)點。然而，CSMA機制所需時隙要顯著大于必需的時隙，原因在于爭用需要時間而且因為發(fā)送者的地址必須包含在數(shù)據(jù)包中以使得第二節(jié)點被告知所接收數(shù)據(jù)包的來源。與此相反，當(dāng)使用基于TDMA的方案時發(fā)送者地址無需包含在數(shù)據(jù)包中，因為可歸因于超幀內(nèi)時隙的位置來識別發(fā)送者。圖2所示的到第一節(jié)點的重發(fā)時隙的指派可由第二節(jié)點基于關(guān)于先前超幀內(nèi)失敗的數(shù)據(jù)發(fā)射(即，未接收到的數(shù)據(jù)包)的信息來調(diào)度。此指派的信息可接著在信標B內(nèi)或信標時隙BS內(nèi)發(fā)射到第一節(jié)點。然而，在優(yōu)選實施例中，使用分布式算法(即，針對第一節(jié)點上重發(fā)時隙的使用的規(guī)則)以使得每一第一節(jié)點本身確定重發(fā)時隙。此分布式算法還用于第二節(jié)點中，使得第二節(jié)點也具有關(guān)于重發(fā)時隙到相應(yīng)的第一節(jié)點的指派的信息。根據(jù)用于將重發(fā)時隙指派到第一節(jié)點的分布式算法的優(yōu)選實施例，從信標B中包含的對應(yīng)的否定確認的位置導(dǎo)出重發(fā)時隙數(shù)目。圖3展示信標B中的確認的布置。每一確認由數(shù)字1、2. . . m以及m+l、m+2. . . m+n指示的對應(yīng)的位表示。位數(shù)字m+1到m+n指代確認 Al，其為針對圖2所示的發(fā)射時隙Sl到Sn的確認。換句話說，位m+1指代針對時隙Sl的確認，位m+2指代針對時隙S2的確認，...，且位m+n指代針對時隙Sn的確認。位1到m是可選的且指代針對重發(fā)時隙Rl到Rm的確認A2。S卩，位1指代針對重發(fā)時隙Rl的確認，位 2指代針對重發(fā)時隙R2的確認，...，且位m指代針對重發(fā)時隙Rm的確認。確認A2具有第一節(jié)點被告知關(guān)于失敗的重發(fā)的信息的優(yōu)點。此信息可給予MAC層以上的層以便啟動用于在較高層中重發(fā)那些失敗的數(shù)據(jù)包的對應(yīng)的算法。所有確認Al和A2通過對應(yīng)的位值指示數(shù)據(jù)發(fā)射是否成功。特定來說，否定的確認可對應(yīng)于位值0，且肯定的確認可對應(yīng)于位值1， 或反之亦然。圖3所示的形成先前超幀的所有時隙的群組確認的確認能夠?qū)⒅匕l(fā)時隙指派給先前超幀中失敗的數(shù)據(jù)發(fā)射，例如，如果時隙S7、SlO和S13中的發(fā)射已失敗，那么重發(fā)時隙Rl將用于時隙S7的重發(fā)，時隙R2將用于時隙SlO的重發(fā)，且時隙R3將用于時隙S13的重發(fā)。此指派是通過掃描圖3所示的確認Al以便確定失敗的發(fā)射來完成。根據(jù)圖3，在發(fā)射時隙之前在群組確認中確認重發(fā)時隙。因此，時隙的掃描不在位1處開始，而是在群組確認中的位m+1處開始。因此，與重發(fā)時隙中已重發(fā)的數(shù)據(jù)相比，實現(xiàn)了對于初次發(fā)射的新數(shù)
據(jù)的較高的重發(fā)可能性。第一節(jié)點例如經(jīng)由配置而知曉重發(fā)時隙的數(shù)目和傳感器時隙的數(shù)目。在以上實例中，僅發(fā)射時隙Sl到Sn的確認可經(jīng)掃描以映射重發(fā)時隙。因此，對于失敗的發(fā)射，僅一次重發(fā)是可能的。為了允許多次重發(fā)，還可在掃描針對發(fā)射時隙Sl到Sn 的確認之后掃描重發(fā)時隙Rl到Rm的確認。在此情況下，第一節(jié)點應(yīng)對重發(fā)的數(shù)目強加限制以使得其不會始終重發(fā)。用于定義針對時隙S7、SlO和S13中的失敗的發(fā)射的重發(fā)的上文描述的實例可通過用于獲得第一節(jié)點上的重發(fā)時隙的數(shù)目的算法來公式化。此算法的偽碼可構(gòu)造如下假定以下一般超幀結(jié)構(gòu)(TS =時隙)m =重發(fā)時隙Rl到Rm的數(shù)目η =發(fā)射時隙Sl到Sn的數(shù)目TS_0 =信標TS_1到TS_m =重發(fā)時隙TS_(m+l)到 TS_(m+n)=發(fā)射時隙ack_k =針對 TS_k 的確認假定，第一節(jié)點S_p在TS_(m+p)中發(fā)送了數(shù)據(jù)幀。If (ack_(m+p) == false (假)){
num—failed: =時隙TS—(m+1)到TS—(m+p-1)中失敗的發(fā)射的數(shù)目 if (num—failed < m) {
retransmission_possible (重發(fā)可能)=true (真) q = num—failed + 1
else {
retransmission_possible = false
if (retransmission_possible == true) {
在TS—q處重發(fā)如果超幀架構(gòu)允許將鄰近的時隙串聯(lián)到單一較大時隙，那么在此串聯(lián)的時隙通過將確認置于串聯(lián)的所有時隙的對應(yīng)字段中而經(jīng)確認的情況下，上文描述的算法仍可使用。 例如，如果時隙TS_14到TS_16串聯(lián)且發(fā)射成功，那么群組確認將含有針對三個時隙TS_14、 TS_15和TS_16的每一者的肯定確認。如果包括時隙TS_14到TS_16的較大時隙的發(fā)射不成功，那么群組確認將不含有三個時隙TS_14、TS_15和TS_16的每一者中的肯定確認。為了針對串聯(lián)的時隙的失敗的發(fā)射應(yīng)用以上算法，以上偽碼中的段“if(num_ failed < m) ”必須改變?yōu)椤癷f ((num_failed+(Sl_l)) < m) ”，其中Sl為失敗的發(fā)射中的串聯(lián)的時隙的數(shù)目。這確保串聯(lián)的時隙適合重發(fā)的時隙的區(qū)域而不會干擾發(fā)射時隙。以上算法可以利用例如移位等基本位操作來有效地實施。對失敗的發(fā)射的數(shù)目進行計數(shù)同時獨立于對應(yīng)的第一節(jié)點S_p的確認的值而掃描確認，可能是有利的。在此情況下，以上偽碼中，行“num_failed := · · · ”在行“If (ack_m+p == false) ”外部且在其之前。依據(jù)執(zhí)行以上算法的第一節(jié)點的CPU功率和處理速度，第一節(jié)點的速度可能不足以及時計算出其所分配的重發(fā)時隙是圖2所示的超幀結(jié)構(gòu)中的第一重發(fā)時隙R1。在此情況下，時隙Sl到Sn的群組的發(fā)射時隙的塊可包含在信標時隙BS與重發(fā)時隙Rl到Rm之間。 此方式將導(dǎo)致需要更多時間來計算相應(yīng)第一節(jié)點中的重發(fā)時隙的數(shù)目。下文中，將描述上文描述的用于將重發(fā)時隙指派到第一節(jié)點的算法的實例。根據(jù)此實例，工廠自動化系統(tǒng)包含16個第一節(jié)點，使得圖2所示的超幀結(jié)構(gòu)具有針對每一第一節(jié)點的發(fā)射時隙Si、S2. . . S160此外，在每一超幀中，存在保留用于重發(fā)數(shù)據(jù)的四個時隙 Rl到R4。因此，在以上偽碼的術(shù)語中，TS_0指代信標、TS_1到TS_4指代四個重發(fā)時隙，且 TS_5到TS_20指代16個發(fā)射時隙。此外，假定每個第一節(jié)點在每個超幀SF中發(fā)射。每一超幀中的信標B將含有用于重發(fā)時隙的確認A2的位字段，和用于發(fā)射時隙的確認Al的位字段。萬一第一節(jié)點進行的所有發(fā)射均成功，則基于圖3所示的結(jié)構(gòu)的信標中的確認將看上去如圖4所示。在圖4中以及圖5和圖6中，位值“1”指代數(shù)據(jù)發(fā)射的肯定確認，且位值“0”指代不成功的數(shù)據(jù)發(fā)射。 如從圖4可見，不重發(fā)數(shù)據(jù)以使得所有重發(fā)時隙的位字段均設(shè)定為“0”。與此相反，發(fā)射時隙中的發(fā)射成功，由設(shè)定為值“ 1 ”的對應(yīng)的位指示。萬一第一節(jié)點6、7、10、13和16 (即，具有所指派的發(fā)射時隙S6、S7、S10、S13和S16 的第一節(jié)點)的發(fā)射在超幀η中已失敗，則針對時隙S6、S7、S10、S13和S16的由位10、11、 14、17和20指示的對應(yīng)的確認在超幀n+1中設(shè)定為位值0，如圖5所示。因此，上文描述的算法現(xiàn)將把重發(fā)時隙指派給第一節(jié)點6、7、10和13，而不指派給第一節(jié)點16，因為超幀中僅存在四個重發(fā)時隙。針對圖5的確認的以上偽碼中使用的變量的對應(yīng)的值的指派在下表中概述
權(quán)利要求
1.一種用于局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)發(fā)射的方法，其中在作為客戶端節(jié)點的多個第一節(jié)點(N1、N2.....N7)與作為所述第一節(jié)點(N1、N2.....N7)的協(xié)調(diào)節(jié)點的第二節(jié)點(N8)之間在連續(xù)時間幀(SF)內(nèi)在MAC層上發(fā)射數(shù)據(jù)，其中當(dāng)前時間幀(SF)包括同步時隙(BS)，其用于將同步消息(B)從所述第二節(jié)點(N8)發(fā)送到所述第一節(jié)點(N1、N2.....N7)以便使所述第一節(jié)點(N1、N2.....N7)與所述第二節(jié)點(N8)之間的所述數(shù)據(jù)發(fā)射同步；多個時隙，其包括若干第一時隙(S1、S2.....Sn)和第二時隙(R1、R2.....Rm)，每一第一時隙(S1、S2.....Sn)用于初次將數(shù)據(jù)從第一節(jié)點(N1、N2.....N7)發(fā)射到所述第二節(jié)點(N8)，且每一第二時隙(R1、R2.....Rm)用于第二次或之后將數(shù)據(jù)從所述第一節(jié)點(Ni、N2.....N7)重發(fā)到所述第二節(jié)點(N8)；其中所述同步時隙(BS)包含針對第一時隙(Si、S2.....Sn)的第一確認(Al)，所述當(dāng)前時間幀(SF)之前的先前時間幀的每一第一時隙(S1、S2.....Sn)與第一確認(Al)相關(guān)聯(lián)，其中針對第一時隙(S1、S2.....Sn)的肯定的第一確認(Al)指示所述第一時隙(Si、S2.....Sn)中的數(shù)據(jù)發(fā)射成功且其中否定的第一確認(Al)指示所述數(shù)據(jù)發(fā)射不成功，在所述情況下，如果所述第一節(jié)點(N1、N2.....N7)在所述同步時隙(BQ中接收到針對所述第一時隙(S1、S2.....Sn)的否定的第一確認(Al)，那么第二時隙(R1、R2.....Rm)由第一節(jié)點(NU N2.....N7)使用以重發(fā)先前在所述先前時間幀的第一時隙(S1、S2.....Sn)中發(fā)射的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在無線個域網(wǎng)，尤其在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射所述數(shù)據(jù)，其中每一第一節(jié)點(N1、N2.....N7)表示將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)射到所述第二節(jié)點(N8)的傳感器，所述第二節(jié)點(N8)表示所述傳感器網(wǎng)絡(luò)中的基站。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中根據(jù)標準IEEE802. 15. 4，尤其根據(jù)標準IEEE 802. 15. 4e發(fā)射所述無線個域網(wǎng)中的所述數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中將所述第一確認(Al)包含于所述同步消息(B)中，和/或在所述同步消息(B)之前或之后立即發(fā)送。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中將所述第一時隙(S1、S2.....Sn)布置成時間幀(SF)中的連續(xù)的第一時隙(S1、S2.....Sn)的序列，且將所述第二時隙布置成所述時間幀(SF)中的連續(xù)的第二時隙(R1、R2.....Rm)的序列，其中第二時隙(R1、R2.....Rm)的所述序列優(yōu)選地布置在第一時隙(S1、S2.....Sn)的所述序列之前。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述第二節(jié)點(N8)將當(dāng)前時間幀(SF)中的第二時隙(R1、R2.....Rm)的使用指派給所述先前時間幀的第一時隙(Si、S2.....Sn)中的所述數(shù)據(jù)發(fā)射針對其不成功的第一節(jié)點(N1、N2.....N7)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中以所述當(dāng)前時間幀(SF)中所述第一時隙(S1、S2.....Sn)的出現(xiàn)的時間次序?qū)⑦B續(xù)時隙編號指派給所述第一時隙(Si、S2.....Sn)，其中每一時隙編號將第一時隙(Si、S2.....Sn)指派給使用所述第一時隙(S1、S2.....Sn)來進行數(shù)據(jù)發(fā)射的預(yù)定第一節(jié)點(NU N2.....N7)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中以所述當(dāng)前時間幀(SF)中所述第二時隙(R1、R2.....Rm)的出現(xiàn)的時間次序?qū)⑦B續(xù)時隙編號指派給所述第二時隙(R1、R2、…、Rm)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7和8所述的方法，其中由于針對具有給定時隙編號的第一時隙(Si、S2.....Sn)的否定第一確認(Al)而既定重發(fā)數(shù)據(jù)的第一節(jié)點(N1、N2.....N7)通過以下步驟確定待用于重發(fā)的所述第二時隙(R1、R2.....Rm)的所述時隙編號i)在所述同步時隙(BS)中掃描所述第一確認(Al)以便確定具有小于所述給定時隙編號的時隙編號的第一時隙(S1、S2.....Sn)中的不成功的數(shù)據(jù)發(fā)射的數(shù)目； )將待用于重發(fā)的所述第二時隙(R1、R2.....Rm)的所述時隙編號確定為所述不成功的發(fā)射的所述數(shù)目加一。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在所述同步時隙(BQ中發(fā)射所述第一確認(Al) 的所述第二節(jié)點(N8)通過以下步驟針對具有給定時隙編號且與否定第一確認(Al)相關(guān)聯(lián)的第一時隙(S1、S2.....Sn)確定用于重發(fā)先前在所述第一時隙(S1、S2.....Sn)中發(fā)射的所述數(shù)據(jù)的所述第二時隙(R1、R2.....Rm)的所述時隙編號a)在所述同步時隙(BS)中掃描所述第一確認(Al)以便確定具有小于所述給定時隙編號的時隙編號的第一時隙(S1、S2.....Sn)中的不成功的數(shù)據(jù)發(fā)射的數(shù)目；b)將用于重發(fā)的所述第二時隙(R1、R2.....Rm)的所述時隙編號確定為所述不成功的發(fā)射的所述數(shù)目加一。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，萬一步驟i)中確定的不成功的數(shù)據(jù)發(fā)射的所述數(shù)目不小于所述當(dāng)前時間幀(SF)中的第二時隙(R1、R2.....Rm)的總數(shù)，則第一節(jié)點(N1、N2.....N7)不再因針對具有給定時隙編號的第一時隙(S1、S2.....Sn)的否定第一確認而重發(fā)數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7和8或根據(jù)權(quán)利要求9到11中任一權(quán)利要求所述的方法，其中以所述時隙(S1、S2.....Sn;Rl、R2.....Rm)出現(xiàn)的時間次序?qū)⑦B續(xù)的時隙編號指派給所有時隙(S1、S2、...、Sn ；R1、R2、...、Rm)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中至少一些所述第一時隙(Si、S2.....Sn)串聯(lián)成第一時隙(S1、S2.....Sn)的一個或一個以上群組，其中如果第一時隙(S1、S2.....Sn)的群組中的所述數(shù)據(jù)發(fā)射不成功，那么重發(fā)第一時隙(S1、S2.....Sn)的所述群組中發(fā)射的所述數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中當(dāng)前時間幀(SF)的同步時隙(BS)包含針對第二時隙(Rl、R2.....Rm)的第二確認(A2)，所述當(dāng)前時間幀(SF)之前的先前時間幀的每一第二時隙(R1、R2.....Rm)與第二確認(A2)相關(guān)聯(lián)，其中針對第二時隙(R1、R2.....Rm)的肯定第二確認(A2)指示所述第二時隙(R1、R2.....Rm)中的數(shù)據(jù)發(fā)射成功，且其中否定第二確認(A2)指示所述第二時隙(R1、R2.....Rm)中的數(shù)據(jù)發(fā)射不成功。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中如果第一節(jié)點(N1、N2.....N7)在所述同步時隙(BS)中接收到針對第二時隙(Rl、R2.....Rm)的否定第二確認(A2)，那么所述第二時隙(RU R2.....Rm)由所述第一節(jié)點(Ni、N2.....N7)使用以重發(fā)由所述第一節(jié)點(Ni、N2.....N7)在先前時間幀的所述第二時隙(R1、R2.....Rm)中發(fā)射的數(shù)據(jù)。
16.一種局域網(wǎng)，其包括作為客戶端節(jié)點的多個第一節(jié)點(N1、N2.....N7)和作為所述第一節(jié)點(N1、N2.....N7)的協(xié)調(diào)節(jié)點的第二節(jié)點(N8)，其中所述網(wǎng)絡(luò)經(jīng)布置以在所述多個第一節(jié)點(N1、N2.....N7)與所述第二節(jié)點(N8)之間在連續(xù)時間幀(SF)內(nèi)在MAC層上進行數(shù)據(jù)發(fā)射，其中當(dāng)前時間幀(SF)包括同步時隙(BS)，其用于將同步消息(B)從所述第二節(jié)點(N8)發(fā)送到所述第一節(jié)點(N1、N2.....N7)以便使所述第一節(jié)點(N1、N2.....N7)與所述第二節(jié)點(N8)之間的所述數(shù)據(jù)發(fā)射同步；多個時隙，其包括若干第一時隙(S1、S2.....Sn)和第二時隙(R1、R2.....Rm)，每一第一時隙(S1、S2.....Sn)用于初次將數(shù)據(jù)從第一節(jié)點(N1、N2.....N7)發(fā)射到所述第二節(jié)點(N8)，且每一第二時隙(R1、R2.....Rm)用于第二次或之后將數(shù)據(jù)從所述第一節(jié)點(Ni、N2.....N7)重發(fā)到所述第二節(jié)點(NS)；其中所述同步時隙(BS)包含針對第一時隙(Si、S2.....Sn)的第一確認(Al)，所述當(dāng)前時間幀(SF)之前的先前時間幀的每一第一時隙(S1、S2.....Sn)與第一確認(Al)相關(guān)聯(lián)，其中針對第一時隙(Si、S2.....Sn)的肯定第一確認(Al)指示所述第一時隙(Si、S2.....Sn)中的數(shù)據(jù)發(fā)射成功且其中否定第一確認(Al)指示所述數(shù)據(jù)發(fā)射不成功，在所述情況下，如果所述第一節(jié)點(N1、N2.....N7)在所述同步時隙(BS)中接收到針對所述第一時隙(S1、S2.....Sn)的否定第一確認(Al)，那么第二時隙(R1、R2.....Rm)由第一節(jié)點(NU N2.....N7)使用以重發(fā)先前在所述先前時間幀的第一時隙(S1、S2.....Sn)中發(fā)射的數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的網(wǎng)絡(luò)，其中所述網(wǎng)絡(luò)適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求2到15中任一權(quán)利要求所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)發(fā)射的方法，其中在作為客戶端節(jié)點的多個第一節(jié)點(N1、N2、...、N7)到作為所述第一節(jié)點(N1、N2、...、N7)的協(xié)調(diào)節(jié)點的第二節(jié)點(N8)之間在連續(xù)時間幀(SF)內(nèi)在MAC層上發(fā)射數(shù)據(jù)。本發(fā)明的所述方法使用所述時間幀(SF)的特定結(jié)構(gòu)，其中用于將同步消息(B)從所述第二節(jié)點(N8)發(fā)送到所述第一節(jié)點(N1、N2、...、N7)的同步時隙(BS)包含用于在先前時間幀中從所述第一節(jié)點(N1、N2、...、N7)到所述第二節(jié)點(N8)的數(shù)據(jù)發(fā)射的時隙(S1、S2、...、Sn；R1、R2、...、Rm)的確認(A1、A2)。那些確認指示所述先前時間幀中的數(shù)據(jù)發(fā)射是否成功?；谀切┐_認(A1、A2)，使用當(dāng)前時間幀(SF)中包含的重發(fā)時隙(R1、R2、...、Rm)來重發(fā)在所述先前時間幀的時隙(S1、S2、...、Sn；R1、R2、...、Rm)中未成功發(fā)射的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的所述方法實現(xiàn)以低丟包率在所述MAC層中進行數(shù)據(jù)發(fā)射，以及所述第一節(jié)點(N1、N2、...、N7)與所述第二節(jié)點(N8)之間的發(fā)射方向上的較少數(shù)目的變化。優(yōu)選地，本發(fā)明的所述方法與適于無線傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)發(fā)射的標準IEEE802.15.4組合使用。
文檔編號H04L12/28GK102210191SQ200980144562
公開日2011年10月5日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者米夏埃爾·巴爾, 諾貝特·維卡里 申請人:西門子公司