專利名稱：用于對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸進(jìn)行調(diào)度的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸進(jìn)行控制的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
近來，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)吸引力越來越多的注意力，例如用于照明系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制、建筑自動(dòng)化、監(jiān)視應(yīng)用、傳感器系統(tǒng)和醫(yī)療應(yīng)用。特別地，被稱作遠(yuǎn)端管理(telemanagement)的戶外照明器的遠(yuǎn)程管理變得日益重要。這一方面是被環(huán)境關(guān)注所驅(qū)使，因?yàn)檫h(yuǎn)端管理系統(tǒng)使得能夠使用例如時(shí)間功能、天氣調(diào)節(jié)和季節(jié)的不同調(diào)光模式，這允許更為高效能地使用戶外照明系統(tǒng)。另一方面，這也被經(jīng)濟(jì)原因所驅(qū)使，因?yàn)樘岣叩哪芰啃室步档土诉\(yùn)行成本。此外，該系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)程監(jiān)視電力使用并檢測燈具故障，這允許確定維修照明器或更換燈具的最佳時(shí)間。當(dāng)前基于射頻(RF)的無線解決方案使用星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠蚓W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。在星形網(wǎng)絡(luò)中，控制器具有到網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的直接通信路徑。然而，這通常需要在很高的位置(例如，建筑物頂端)放置高功率/高敏感度的類似基站的控制器，這使得該解決方案難以部署且昂貴。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，多個(gè)節(jié)點(diǎn)通常并不直接與控制器進(jìn)行通信，而是經(jīng)由所謂的多跳(mult1-hop)通信與控制器通信。在多跳通信中，數(shù)據(jù)分組從發(fā)送方節(jié)點(diǎn)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)被傳送至目的地節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)作為路由器以將數(shù)據(jù)分組從相鄰節(jié)點(diǎn)傳送至距離過遠(yuǎn)而無法以單跳到達(dá)的節(jié)點(diǎn)，這使得網(wǎng)絡(luò)能夠擴(kuò)展至更遠(yuǎn)距離。通過將長距離分解為一系列更短的跳，信號強(qiáng)度保持不變。結(jié)果，由網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)來執(zhí)行路由，決定數(shù)據(jù)分組要被發(fā)送至哪個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)。因此，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是非常魯棒且穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，其具有高度連接性并且因此具有很高冗余度和可靠性。在現(xiàn)有技術(shù)中，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)可以被劃分為兩組:基于洪泛(flooding)和基于路由的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。在基于洪泛的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，所有數(shù)據(jù)分組被網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。因此，節(jié)點(diǎn)并不必進(jìn)行復(fù)雜的路由決策，而是僅對數(shù)據(jù)分組進(jìn)行廣播。通過這些手段，該技術(shù)十分魯棒。然而，在大型網(wǎng)絡(luò)中，轉(zhuǎn)發(fā)造成的數(shù)據(jù)開銷影響到了整體數(shù)據(jù)速率。此外，更加可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)分組的沖突，這進(jìn)一步降低了整體性能。因此，該解決方案主要的問題在于可擴(kuò)展性?；诼酚傻木W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)一步被劃分為前攝式和反應(yīng)式方案。在前攝式的基于路由的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，所有需要的網(wǎng)絡(luò)路徑都存儲在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由表中。該路由表例如通過向相鄰節(jié)點(diǎn)定期發(fā)送信標(biāo)消息以發(fā)現(xiàn)有效路由路徑而被保持為最新。雖然數(shù)據(jù)傳輸在這種類型的網(wǎng)絡(luò)中非常具有效率，但是可擴(kuò)展性仍然很低，這是因?yàn)樵诖笮途W(wǎng)絡(luò)中，路由表的前攝更新耗費(fèi)了大部分網(wǎng)絡(luò)資源。此外，路由表將隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增長而增長。另外，網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置需要時(shí)間和資源以便構(gòu)建路由表。與之相比，反應(yīng)式方案通過按需要發(fā)現(xiàn)路線而避免了持久性開銷和大的路由表。它們使用洪泛來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路徑并且對活動(dòng)路線或節(jié)點(diǎn)進(jìn)行高速緩存。當(dāng)路線僅針對單個(gè)數(shù)據(jù)分組而很少地被使用時(shí)，令該數(shù)據(jù)分組洪泛而并不執(zhí)行路線發(fā)現(xiàn)可能更為有效。如果路線被保持為足夠長以避免頻繁路由，則反應(yīng)式方案就退化為前攝式方案。在Zigbee中使用了基于反應(yīng)式路由的網(wǎng)站網(wǎng)絡(luò)的示例。然而，該協(xié)議方案的主要問題仍然是網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。因此，無線網(wǎng)站網(wǎng)絡(luò)中的大多數(shù)傳輸以多跳模式來執(zhí)行。因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)分組或消息因此由于轉(zhuǎn)發(fā)而被多次傳送，所以降低了整體的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性非常有限。而且，更加可能發(fā)生數(shù)據(jù)分組沖突，這進(jìn)一步降低了整體性能。特別地，當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)起的例如統(tǒng)計(jì)報(bào)告數(shù)據(jù)或其它非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)之類的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)被多個(gè)節(jié)點(diǎn)選擇在幾乎相同的時(shí)刻發(fā)送至數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)或控制中心，則會出現(xiàn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)沖突和丟失的過載問題。此外，在諸如RF網(wǎng)絡(luò)的非可靠網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)分組還會由于沖突之外的其它原因而在傳輸期間丟失，例如由于網(wǎng)絡(luò)過載或者惡化的鏈路質(zhì)量。重傳會減少這種可能性，但是不會始終保證成功傳輸。分組丟失的可能性在分組必須通過多跳行進(jìn)時(shí)進(jìn)行累加。在大規(guī)模的多跳網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)分組所必須行進(jìn)的跳數(shù)相當(dāng)大。例如，在包括數(shù)千節(jié)點(diǎn)的大型RF遠(yuǎn)端管理系統(tǒng)中，可能出現(xiàn)20-40跳。因此，單個(gè)數(shù)據(jù)分組的傳遞機(jī)會隨著其跳躍距離增加而下降，因?yàn)槊恳惶即嬖趤G失數(shù)據(jù)分組的機(jī)會。此外，由于路由層面的擁塞和臨時(shí)錯(cuò)誤，在多跳情況下丟失分組的可能性進(jìn)一步增大。如果應(yīng)用要求傳遞保證，則這使數(shù)據(jù)確認(rèn)在傳輸或應(yīng)用層成為必要。然而，確認(rèn)模式的缺陷在于數(shù)據(jù)確認(rèn)增加了網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)負(fù)載并且所經(jīng)歷的延遲明顯增加，特別當(dāng)數(shù)據(jù)分組必須在傳輸或應(yīng)用層重傳的時(shí)候。此外，當(dāng)由許多或所有接收方節(jié)點(diǎn)在短的時(shí)間段內(nèi)對組播或廣播數(shù)據(jù)分組進(jìn)行響應(yīng)(確認(rèn))，則會出現(xiàn)所謂的確認(rèn)風(fēng)暴，這在發(fā)送方節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致過載問題并且因此導(dǎo)致數(shù)據(jù)沖突和丟失。這在全局調(diào)度的網(wǎng)絡(luò)中可以被避免，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有用于傳輸?shù)墓潭▎为?dú)時(shí)隙。但是該全局調(diào)度需要全局協(xié)同和配置，因此涉及麻煩的設(shè)置過程。另外，通過全局調(diào)度進(jìn)行發(fā)送以及為所有節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建全局調(diào)度分別產(chǎn)生了高的數(shù)據(jù)開銷和管理開銷。此外，當(dāng)時(shí)隙僅被不頻繁地使用時(shí)，這大幅降低了可能帶寬。結(jié)果，該方法也不適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。因此，常見無線網(wǎng)絡(luò)中的重大缺陷一方面由于冗長的部署和配置以及另一方面由于非常有限的網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性所構(gòu)成。特別地，RF遠(yuǎn)端管理網(wǎng)絡(luò)尤其在其本地層面由于其拓?fù)浜痛笮《艿矫黠@過載的影響，這限制了它們的可擴(kuò)展性。它的發(fā)生是因?yàn)橄⒂赏ㄐ艞５亩鄬铀刹魉投鴽]有考慮到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。因此，提高傳輸成功和可靠性在諸如具有大量照明器節(jié)點(diǎn)的街道照明系統(tǒng)之類的大型網(wǎng)絡(luò)中是至關(guān)重要的。這是因?yàn)橥ǔＴ谕ㄐ艞５妮^高層進(jìn)行的端對端重傳是成本高得多且延遲密集的。結(jié)果，針對大規(guī)模無線網(wǎng)絡(luò)需要有效的路由協(xié)議以便使得數(shù)據(jù)分組沖突以及隨之出現(xiàn)的數(shù)據(jù)丟失最小化，并且實(shí)現(xiàn)所需要的吞吐量、響應(yīng)時(shí)間和魯棒性。US2006/0187836A1描述了一種通信設(shè)備，其通過引入虛擬瓶頸隊(duì)列而在時(shí)間關(guān)鍵業(yè)務(wù)之前延遲或丟棄時(shí)間不敏感的業(yè)務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的以上缺陷和問題，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于在無線網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)據(jù)分組的設(shè)備、系統(tǒng)和方法，其解決了過載問題并且提供了高級別的可擴(kuò)展性以及傳輸可靠性而在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中并不需要高的處理功率。該目標(biāo)通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征而解決。
本發(fā)明基于這樣的思想:對往來于數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)的消息進(jìn)行調(diào)度以跨時(shí)間和/或網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)鬏斬?fù)載進(jìn)行平衡。優(yōu)選地，這以跨層方法而實(shí)現(xiàn)，其中網(wǎng)絡(luò)組件和協(xié)議例如可以利用跨層通信而使用可從彼此獲得的信息，因此緩解了數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)或控制中心的相鄰節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)負(fù)載并且提高了網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性。在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸進(jìn)行控制的設(shè)備，該設(shè)備包括控制單元，其被配置為在所確定的應(yīng)答間隙內(nèi)隨機(jī)選擇時(shí)隙以便向所接收數(shù)據(jù)分組的發(fā)送方傳送應(yīng)答數(shù)據(jù)分組。特別地，如果所接收的數(shù)據(jù)分組是組播或廣播數(shù)據(jù)分組，當(dāng)已經(jīng)接收了組播或廣播數(shù)據(jù)分組的一些或所有接收方利用非常短的時(shí)間遲延進(jìn)行響應(yīng)時(shí)，這有助于避免發(fā)送方處的數(shù)據(jù)分組沖突。例如，所接收的數(shù)據(jù)分組可以是針對數(shù)據(jù)傳遞的請求，接收方針對其傳送所請求的數(shù)據(jù)作為應(yīng)答。接收方和發(fā)行方分別可以任意是控制中心、數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)。因此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在對所接收的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行響應(yīng)時(shí)對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)度以便跨時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)區(qū)域平衡傳輸負(fù)載。優(yōu)選地，該設(shè)備可以被添加或耦合到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)和控制中心中的至少一個(gè)。因此，該設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，其也可以是數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)可以是被配置為與網(wǎng)絡(luò)的控制中心進(jìn)行通信的任意節(jié)點(diǎn)并且可以作為一種網(wǎng)關(guān)。例如，該設(shè)備可以被適配以插入已有電路板或者被連接至節(jié)點(diǎn)的已有控制器。特別地，當(dāng)該設(shè)備被添加至已有網(wǎng)絡(luò)組件時(shí)，作為街道照明系統(tǒng)的已有無線網(wǎng)絡(luò)可以被升級為本發(fā)明的概念。處理控制單元之外，該設(shè)備可以進(jìn)一步包括存儲器和/或用于接收和傳送數(shù)據(jù)分組的收發(fā)單元。無線網(wǎng)絡(luò)可以具有網(wǎng)狀拓?fù)?。此外，無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)可以是靜止的并且節(jié)點(diǎn)在無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置可以是已知的。在該網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)分組傳輸可以以具有針對每一跳的確認(rèn)的逐跳(hop-by-hop)確認(rèn)模式或者以端對端確認(rèn)模式而作為多跳傳輸來執(zhí)行。因此，成功的數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)靡员或?yàn)證并且避免了不必要的數(shù)據(jù)分組傳輸。在優(yōu)選實(shí)施例中，所接收的網(wǎng)絡(luò)分組是被發(fā)送至多于一個(gè)接收器的組播或廣播數(shù)據(jù)分組，例如針對數(shù)據(jù)傳遞的請求。應(yīng)答可以是所接收數(shù)據(jù)分組的非時(shí)間關(guān)鍵的響應(yīng)數(shù)據(jù)分組和/或確認(rèn)。因此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以被適配以通過調(diào)度確認(rèn)的傳輸而對數(shù)據(jù)分組確認(rèn)進(jìn)行優(yōu)化。以這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的確認(rèn)模式而不會導(dǎo)致數(shù)據(jù)沖突數(shù)量的增加。在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備的控制單元能夠在時(shí)間關(guān)鍵和非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組之間進(jìn)行區(qū)分。例如，控制單元執(zhí)行分析步驟以便確定應(yīng)答數(shù)據(jù)分組是時(shí)間關(guān)鍵還是非時(shí)間關(guān)鍵的數(shù)據(jù)分組。通過這些手段，能夠確保時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組在沒有延遲甚至相對非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組有所優(yōu)先地進(jìn)行傳送。此外，非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組將不會阻礙時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組的傳輸。當(dāng)在所確定的應(yīng)答間隙內(nèi)隨機(jī)選擇用于傳送應(yīng)答數(shù)據(jù)分組的時(shí)隙時(shí)，應(yīng)答間隙的確定優(yōu)選地由該設(shè)備的控制單元來執(zhí)行。該應(yīng)答間隙可以特定于所接收的數(shù)據(jù)分組。例如，如果應(yīng)答數(shù)據(jù)分組是非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組，則應(yīng)答間隙可以被確定為比用于時(shí)間關(guān)鍵的應(yīng)答數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答間隙更長。如果所接收數(shù)據(jù)分組是組播數(shù)據(jù)或廣播數(shù)據(jù)，則應(yīng)答間隙的確定還基于所接收數(shù)據(jù)分組的接收方的數(shù)量。除此之外或可替換地，應(yīng)答間隙的確定可以基于應(yīng)答數(shù)據(jù)分組的接收方數(shù)量，即基于對其傳送數(shù)據(jù)分組的節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。此外，應(yīng)答間隙可以基于諸如網(wǎng)絡(luò)容量、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?dāng)前網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、預(yù)期網(wǎng)絡(luò)負(fù)載之類的網(wǎng)絡(luò)特性來確定?？赡艿?，在該設(shè)備中存儲有調(diào)度表并且控制單元能夠利用該調(diào)度表來確定應(yīng)答間隙。用于確定應(yīng)答間隙的另外其它或可替換標(biāo)準(zhǔn)可以是所接收數(shù)據(jù)分組中包括的信息，例如發(fā)送方所確定或估計(jì)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，發(fā)送方所確定的截止期限，指示在發(fā)送方已經(jīng)在何時(shí)生成或發(fā)送數(shù)據(jù)分組的時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)簽，等等。當(dāng)發(fā)送方定義了應(yīng)答數(shù)據(jù)必須在此之前被發(fā)送的截止期限時(shí)，發(fā)送方?jīng)Q定最遲預(yù)期何時(shí)應(yīng)答。這允許發(fā)送方更好地調(diào)節(jié)重傳計(jì)時(shí)器。該截止期限應(yīng)當(dāng)定義比接收數(shù)據(jù)分組并傳送應(yīng)答數(shù)據(jù)分組正常所需時(shí)間更長的應(yīng)答間隙。在要對組播數(shù)據(jù)分組進(jìn)行應(yīng)答的情況下，發(fā)送方處出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突以及后續(xù)的數(shù)據(jù)丟失的概率隨應(yīng)答間隙更長而降低。此外，控制單元可以被適配以通過基于跳距(hop distance)、網(wǎng)絡(luò)區(qū)、相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址中的至少一個(gè)對來自網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的針對數(shù)據(jù)請求消息的應(yīng)答進(jìn)行調(diào)度而在不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域上分布網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)該設(shè)備與到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)具有低跳距的節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)時(shí)，該設(shè)備的控制節(jié)點(diǎn)可以對數(shù)據(jù)分組傳輸進(jìn)行調(diào)度以使其早于到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)具有高跳距的網(wǎng)絡(luò)區(qū)中的設(shè)備的數(shù)據(jù)分組傳輸。因此，該設(shè)備能夠在考慮到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那闆r下對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行整形。以這種方式，確保了要由低跳距區(qū)中的節(jié)點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)分組不會累積，從而低跳距區(qū)中的節(jié)點(diǎn)能夠作為從較高跳距的區(qū)中的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組的路由器。因此，降低了低跳距區(qū)中的節(jié)點(diǎn)的負(fù)載。此外，控制單元能夠基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪碓O(shè)置回退延遲，所述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲T如設(shè)備和數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)之間的空間或地理距離、設(shè)備到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)的跳距、設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置、與設(shè)備相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)地址或者它們的組合?；赝搜舆t可以是指由MAC層或網(wǎng)絡(luò)層所引入的數(shù)據(jù)重傳的回退延遲。優(yōu)選地，接近于數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)的設(shè)備中的回退延遲短于遠(yuǎn)離數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)的設(shè)備中的回退延遲。在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例中，控制單元被配置為在接收到多于一個(gè)的數(shù)據(jù)分組時(shí)將應(yīng)答數(shù)據(jù)分組整合為一個(gè)應(yīng)答批次。通過這些手段，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備被適配以通過將多個(gè)響應(yīng)整合為一個(gè)應(yīng)答批次而對數(shù)據(jù)分組響應(yīng)進(jìn)行了優(yōu)化。因此，可以省略冗余報(bào)頭并且能夠降低數(shù)據(jù)開銷，從而能夠提高傳輸?shù)挠行лd荷因此節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。這里，可以關(guān)于不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)對網(wǎng)絡(luò)負(fù)載進(jìn)行非常有效的控制。當(dāng)針對所接收數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答被聚集在一個(gè)應(yīng)答批次中時(shí)，針對所接收數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答可以被分別延期以便被整合在一個(gè)應(yīng)答批次中。優(yōu)選地，考慮所確定的應(yīng)答間隙以使得該應(yīng)答批次在所確定的應(yīng)答間隙內(nèi)進(jìn)行傳送。當(dāng)確定了所接收的數(shù)據(jù)分組是從單個(gè)發(fā)送方接收時(shí)，該應(yīng)答批次被單播傳輸至一個(gè)發(fā)送方。類似地，當(dāng)確定了所接收的數(shù)據(jù)分組是從多個(gè)發(fā)送方接收，該應(yīng)答批次可以被組播或廣播傳輸至多個(gè)發(fā)送方節(jié)點(diǎn)中的多于一個(gè)的節(jié)點(diǎn)。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制單元可以針對單獨(dú)節(jié)點(diǎn)和/或預(yù)定節(jié)點(diǎn)群組整合應(yīng)答數(shù)據(jù)分組以便避免不必要的數(shù)據(jù)開銷。特別地，如果應(yīng)答數(shù)據(jù)分組對應(yīng)于幾乎不包含有效載荷但是仍然需要完整的網(wǎng)絡(luò)層和MAC層報(bào)頭的確認(rèn)，則明顯降低了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)開銷并且節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源。在針對預(yù)定群組形成應(yīng)答批次的情況下，例如可以基于網(wǎng)絡(luò)效率或相應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的距離適當(dāng)確定節(jié)點(diǎn)群組。然而，也可能基于節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置或者其網(wǎng)絡(luò)地址等確定它們的群組?？商鎿Q地，可以預(yù)先確定多個(gè)適當(dāng)群組并存儲在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該設(shè)備在用于例如街道照明系統(tǒng)的照明系統(tǒng)的遠(yuǎn)端管理的控制網(wǎng)絡(luò)中使用。利用這樣的遠(yuǎn)端管理系統(tǒng)，照明器節(jié)點(diǎn)可以被輕易開關(guān)和/或其調(diào)光模式可以基于諸如日期-時(shí)間、季節(jié)、天氣、環(huán)境亮度、發(fā)生交通事故、存在道路作業(yè)等的參數(shù)而得以被控制。這些參數(shù)可以由隨照明器節(jié)點(diǎn)所提供的傳感器來確定并且隨后可以被報(bào)告給控制中心。本發(fā)明的另外的方面，提供了一種用于對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸進(jìn)行控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括控制中心和多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中該控制中心和/或至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)包括根據(jù)以上所描述實(shí)施例中的一個(gè)的設(shè)備。優(yōu)選地，在無線網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)由多跳傳輸來執(zhí)行分組傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)與戶外照明系統(tǒng)的照明器相關(guān)聯(lián)。此外，從節(jié)點(diǎn)到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)或者到控制中心的數(shù)據(jù)分組傳輸可以基于節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置、節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址以及節(jié)點(diǎn)到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)或控制中心的跳距中的至少一個(gè)而進(jìn)行調(diào)度。優(yōu)選地，調(diào)度由位于節(jié)點(diǎn)中的設(shè)備來執(zhí)行，從而該節(jié)點(diǎn)可以利用節(jié)點(diǎn)特定延遲而對控制中心或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)組播傳輸?shù)臄?shù)據(jù)請求消息進(jìn)行報(bào)告。除此之外或可替換地，可以由控制中心或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)基于其網(wǎng)絡(luò)地址和/或基于到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)或控制中心的跳距對網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行輪詢。該輪詢可以在控制中心或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層或應(yīng)用層來執(zhí)行，或者由其中所包括的設(shè)備來執(zhí)行。隨后，在輪詢之后，節(jié)點(diǎn)在不同時(shí)刻進(jìn)行報(bào)告，因此避免了數(shù)據(jù)分組沖突。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸進(jìn)行控制的方法，其中在所確定的應(yīng)答間隙內(nèi)隨機(jī)選擇用于向傳送針對所接收數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答數(shù)據(jù)分組的時(shí)隙。通過這些手段，能夠關(guān)于傳輸時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)區(qū)域而對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)度以便避免網(wǎng)絡(luò)過載和數(shù)據(jù)丟失。


在附圖中:
圖1A圖示了無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的示例；
圖1B圖示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示意 圖2圖示了組播傳輸；
圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒? 圖4A圖示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒? 圖4B圖示了根據(jù)圖4A所示實(shí)施例的修改形式的優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒? 圖5A圖示了戶外照明遠(yuǎn)端管理系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的空間分布；和 圖5B示出了圖示節(jié)點(diǎn)到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)的跳距的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選應(yīng)用是致動(dòng)器網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)或者照明系統(tǒng)，諸如戶外照明系統(tǒng)(例如，用于街道、停車場和公共區(qū))和用于一般區(qū)照明的室內(nèi)照明系統(tǒng)(例如，用于商場、體育館、停車場、車站、隧道等)。在下文中，將使用用于街道照明的戶外照明系統(tǒng)的示例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行解釋，然而，其并不局限于該應(yīng)用。在照明控制領(lǐng)域，經(jīng)由射頻網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對戶外照明器進(jìn)行遠(yuǎn)端管理已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注，特別是具有用于200個(gè)照明器以上的區(qū)段的大規(guī)模安裝適用性的解決方案。在圖1A中，示出了具有網(wǎng)狀拓?fù)涞牡湫途W(wǎng)絡(luò)。多個(gè)節(jié)點(diǎn)10 (N)通過無線通信路徑40互相連接。一些節(jié)點(diǎn)10用作數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50(N/DC)，其經(jīng)由單跳或多跳傳輸從周圍節(jié)點(diǎn)10接收數(shù)據(jù)分組并且將它們傳送至控制中心60，反之亦然。因此，數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50可以以節(jié)點(diǎn)10和控制中心60之間的網(wǎng)關(guān)的方式運(yùn)行。節(jié)點(diǎn)10和數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50之間的無線通信路徑40可以由RF傳輸所構(gòu)成，而數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50和控制中心60之間的連接70可以使用互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、無線電系統(tǒng)或者其它有線或無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。在用于戶外照明控制的遠(yuǎn)端管理系統(tǒng)中，通信是非常不對稱的。大多數(shù)業(yè)務(wù)由節(jié)點(diǎn)10所生成，例如向控制中心60報(bào)告其狀態(tài)、其調(diào)光概況(profile)、傳感器數(shù)值或電力使用。其它業(yè)務(wù)由從控制中心60到不同節(jié)點(diǎn)10的控制命令所構(gòu)成，例如用于調(diào)節(jié)調(diào)光模式或開關(guān)燈具。因此，大多數(shù)業(yè)務(wù)由N:1業(yè)務(wù)(單播)所構(gòu)成，而從控制中心60到節(jié)點(diǎn)10的業(yè)務(wù)則由單播、組播或廣播模式的1:N業(yè)務(wù)組成。此外，照明器節(jié)點(diǎn)10的數(shù)量在諸如街道照明系統(tǒng)的戶外照明系統(tǒng)中極高。因此，網(wǎng)絡(luò)大小非常龐大，特別是與通常包含少于200個(gè)節(jié)點(diǎn)的普通無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)相比時(shí)更是如此。此外，節(jié)點(diǎn)10由于成本考慮而通常具有有限的處理能力，從而照明器節(jié)點(diǎn)10中的處理和存儲器資源將是有限的。因此，用于在單個(gè)節(jié)點(diǎn)10之間傳送數(shù)據(jù)分組的通信協(xié)議應(yīng)當(dāng)考慮有限資源以便進(jìn)行有效且快速的數(shù)據(jù)分組傳輸。此外，與其它所謂的ad-hoc網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)相比，用于戶外照明控制網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)端管理系統(tǒng)是靜態(tài)的，即節(jié)點(diǎn)10并不移動(dòng)。而且，所有節(jié)點(diǎn)10可以連接至主電源。結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)變化將主要是由于環(huán)境變化，例如交通。如果節(jié)點(diǎn)10是靜止的，則例如GPS坐標(biāo)的節(jié)點(diǎn)10的物理位置在系統(tǒng)中可以是已知的，這使得能夠進(jìn)行基于地理或位置的路由。此外，戶外照明系統(tǒng)的遠(yuǎn)端管理并不需要高的數(shù)據(jù)速率。這意味著大部分?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)由例如，狀態(tài)報(bào)告數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)等的非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組所組成。然而，具有一些情形，其中針對某種類型的消息或數(shù)據(jù)分組(時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組)需要低的響應(yīng)時(shí)間。例如，當(dāng)檢測到交通事故時(shí)，能夠?qū)ο鄬?yīng)區(qū)的節(jié)點(diǎn)10進(jìn)行控制以立即切換至全功率。在圖1B中，示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備100。設(shè)備100可以與無線多跳網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)10、數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50或控制中心60相關(guān)聯(lián)。設(shè)備100包括控制單元200。此外，節(jié)點(diǎn)10、數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50或控制中心60分別或者設(shè)備100包括用于經(jīng)由無線通信路徑40(例如，經(jīng)由RF傳輸)傳送或接收數(shù)據(jù)分組的收發(fā)單元300。由于RF傳輸并不需要高的傳輸功率并且易于實(shí)施和部署，所以使用該設(shè)備設(shè)置并運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)的成本會降低。這對于例如用于照明系統(tǒng)的RF遠(yuǎn)端管理網(wǎng)絡(luò)的大型RF網(wǎng)絡(luò)而言是特別重要的。然而，數(shù)據(jù)分組傳輸可以可替換地使用紅外通信、自由空間可見光通信或電力線路通信。如圖2所示，從發(fā)送方A到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)10中的若干具體接收方B的數(shù)據(jù)分組傳輸可以作為組播(箭頭)執(zhí)行。發(fā)送方A或至少一個(gè)接收方B也可以被稱作數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50或控制中心60。然而，優(yōu)選地，從數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50到相應(yīng)照明器節(jié)點(diǎn)10的數(shù)據(jù)分組傳輸通過洪泛來執(zhí)行，其中所有數(shù)據(jù)分組被網(wǎng)絡(luò)中的所有照明器節(jié)點(diǎn)10所轉(zhuǎn)發(fā)。該數(shù)據(jù)分組至少包含與發(fā)送方A以及一個(gè)或多個(gè)目的地節(jié)點(diǎn)10或接收方B相關(guān)的信息。該數(shù)據(jù)分組隨后由至少一個(gè)目的地節(jié)點(diǎn)10進(jìn)行解碼。對于從照明器節(jié)點(diǎn)10到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50的數(shù)據(jù)分組傳輸而言，基于路由的解決方案是優(yōu)選的。優(yōu)選地，使用前攝式路由結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)槎ㄆ谑褂玫綌?shù)據(jù)收集器節(jié)點(diǎn)50的路線。在前攝式路由結(jié)構(gòu)中，路由表存儲在每個(gè)節(jié)點(diǎn)10中，其指示哪個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)10能夠作為指向數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50的連接。因此，數(shù)據(jù)分組可以以非常有效且快捷的方式被發(fā)送至最接近的數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50。有利地，每個(gè)節(jié)點(diǎn)10保留與作為可替換路線的多個(gè)下行鏈路相鄰節(jié)點(diǎn)10相關(guān)的信息以便提高可靠性。如果一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)10由于強(qiáng)烈干擾或完全故障而無法到達(dá)，則路由協(xié)議具有將數(shù)據(jù)分組路由至數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50的另外選擇。因此，在無線網(wǎng)絡(luò)中，通過廣播或組播傳輸數(shù)據(jù)分組能夠有效實(shí)現(xiàn)相同數(shù)據(jù)分組到多個(gè)節(jié)點(diǎn)10(群組或者甚至所有節(jié)點(diǎn)10)的傳輸(見圖2)。然而，如果需要傳遞保證并且因此以確認(rèn)模式來執(zhí)行廣播或組播傳輸，則會在發(fā)送方A處出現(xiàn)所謂的確認(rèn)風(fēng)暴而導(dǎo)致數(shù)據(jù)沖突和丟失。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖3所示，數(shù)據(jù)確認(rèn)由每個(gè)接收方B隨機(jī)進(jìn)行調(diào)度。在圖3中，針對確認(rèn)傳輸而示例性圖示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸。在接收方B已經(jīng)從發(fā)送方A接收到組播或廣播數(shù)據(jù)分組(S30)之后，每個(gè)接收方B確定應(yīng)答間隙(S31)。在確定了應(yīng)答間隙(S31)之后，接收方B在該應(yīng)答間隙內(nèi)隨機(jī)選擇時(shí)隙(S32)并且在所選擇的時(shí)隙中向發(fā)送方A傳送確認(rèn)數(shù)據(jù)分組(S33)，其確證所接收數(shù)據(jù)分組的成功接收。該應(yīng)答間隙可以基于對其發(fā)送了組播或廣播數(shù)據(jù)分組的接收方B的數(shù)量來確定。例如，如果數(shù)據(jù)分組被發(fā)送至大量接收方B，則該應(yīng)答間隙可以被確定為比將數(shù)據(jù)分組僅發(fā)送至數(shù)個(gè)接收方B的應(yīng)答時(shí)間更長。接收方B的數(shù)量可以針對某種類型的數(shù)據(jù)分組預(yù)先確定。例如，在使用群組地址來組播傳輸數(shù)據(jù)分組時(shí)，該群組地址可以指具有預(yù)定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)10的接收方B的預(yù)定群組。特別地，當(dāng)由數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50或控制中心60組播或廣播傳輸數(shù)據(jù)請求消息時(shí)，每個(gè)接收方節(jié)點(diǎn)10可以獲知將對所接收數(shù)據(jù)請求進(jìn)行響應(yīng)的接收方B的數(shù)量。還可以基于所接收數(shù)據(jù)分組中包括的信息來確定應(yīng)答間隙。因此，發(fā)送方A可以獲知或估計(jì)群組中接收方B的數(shù)量并且將該信息添加至組播或廣播數(shù)據(jù)分組。除此之外或可替換地，發(fā)送方A可以估計(jì)或確定當(dāng)前或預(yù)期的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載?？赡艿兀瑧?yīng)答間隙被確定為對于每個(gè)接收方B是類似的。然而，由于每個(gè)接收方B隨機(jī)從應(yīng)答間隙挑出時(shí)隙并且在所選擇時(shí)隙中傳送其應(yīng)答數(shù)據(jù)分組，所以較不可能在發(fā)送方節(jié)點(diǎn)10處出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突。當(dāng)然，應(yīng)答間隙越長或者接收方節(jié)點(diǎn)B的數(shù)量越低，就越不可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突。因此，減少了數(shù)據(jù)丟失并且能夠避免重傳。在另外的實(shí)施例中，發(fā)送方A隨數(shù)據(jù)分組一起傳送最遲何時(shí)必須傳送例如確認(rèn)的應(yīng)答數(shù)據(jù)分組的截止期限。隨后，應(yīng)答間隙將被確定為從接收數(shù)據(jù)分組的時(shí)間到預(yù)定截止期限的時(shí)間間隙。每個(gè)接收方B在該應(yīng)答間隙內(nèi)，即截止期限之前，隨機(jī)選擇時(shí)隙并且隨后在所選擇的時(shí)隙內(nèi)傳送其應(yīng)答數(shù)據(jù)分組?？商鎿Q地，所接收的數(shù)據(jù)分組包括時(shí)間標(biāo)簽，例如指示由發(fā)送方A完成數(shù)據(jù)分組或傳送數(shù)據(jù)分組的時(shí)間，每個(gè)接收方B隨后使用它作為基準(zhǔn)以便確定應(yīng)答間隙。例如，例如可以根據(jù)所接收數(shù)據(jù)分組的類型而在每個(gè)節(jié)點(diǎn)10中存儲預(yù)定時(shí)間間隙，以使得每個(gè)接收方B能夠利用時(shí)間標(biāo)簽和預(yù)定時(shí)間間隙來容易地確定必須在其之前發(fā)送針對所接收數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答數(shù)據(jù)分組的截止期限。因此，通過在數(shù)據(jù)分組中包括截止期限或時(shí)間標(biāo)簽而使得能夠確定截止期限并因此確定應(yīng)答間隙，發(fā)送方A能夠?qū)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行整形。可能地，發(fā)送方A在設(shè)置截止期限時(shí)考慮當(dāng)前或期望的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。通過指定截止期限，發(fā)送方A能夠另外對重傳計(jì)時(shí)器的調(diào)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，因?yàn)槠渥约簺Q定最后的應(yīng)答數(shù)據(jù)分組預(yù)計(jì)最遲必須為何時(shí)。當(dāng)然，圖3所示的處理并不局限于數(shù)據(jù)確認(rèn)。與之相比，該處理能夠適用于對針對組播或廣播分組的任意響應(yīng)進(jìn)行調(diào)度，例如針對組播數(shù)據(jù)請求消息的應(yīng)答。通過這些手段，以ad-hoc的方式在每個(gè)接收方B本地創(chuàng)建了針對所接收組播數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答的隨機(jī)化的調(diào)度，因此使得網(wǎng)絡(luò)中例如發(fā)送方A處數(shù)據(jù)沖突的概率最小化。該確認(rèn)模式的一個(gè)重大缺陷在于，確認(rèn)數(shù)據(jù)分組幾乎不包含有效載荷，但是仍然需要完整的網(wǎng)絡(luò)層和MAC層報(bào)頭，因此成為網(wǎng)絡(luò)過載的原因之一。這意味著確認(rèn)數(shù)據(jù)分組的開銷與其它數(shù)據(jù)分組相比非常高，并且確認(rèn)的傳輸因此在許多情況下占據(jù)了大量的可用有效載荷。因此，根據(jù)本發(fā)明，如圖4所示，多個(gè)獨(dú)立確認(rèn)可以另外被整合為一個(gè)應(yīng)答批次。在圖4A中，針對確認(rèn)對應(yīng)于從相同發(fā)送方A所接收的數(shù)據(jù)分組的情形而示出了用于整合若干確認(rèn)的實(shí)施例。當(dāng)接收方B從發(fā)送方A接收數(shù)據(jù)分組時(shí)(S400)，無論是否接收到更多數(shù)據(jù)分組，接收方B都等待預(yù)定時(shí)間(S401)。這使得整合更可能發(fā)生。因此，接收方B延緩對在該預(yù)定時(shí)間內(nèi)所接收的數(shù)據(jù)分組的確認(rèn)，并且存儲相應(yīng)確認(rèn)(S402)。在預(yù)定時(shí)間過去之后，接收方B確定是否已經(jīng)從相同發(fā)送方A接收到了若干數(shù)據(jù)分組。在該預(yù)定時(shí)間間隙內(nèi)從相同發(fā)送方A接收了若干數(shù)據(jù)分組的情況下(S403)，在S404將針對這些數(shù)據(jù)分組的確認(rèn)聚集為一個(gè)應(yīng)答批次或確認(rèn)批次(ACK批次)。該ACK批次隨后被傳送或單播傳輸至該一個(gè)發(fā)送方A (S405)。在圖4B中，針對從不同發(fā)送方A接收到若干數(shù)據(jù)分組的情況圖示出類似過程。在已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)分組(S400)之后，無論是否接收到更多數(shù)據(jù)分組，接收方B都等待預(yù)定時(shí)間間隙(S401)，延緩并存儲該時(shí)間期間所接收的確認(rèn)(S402)。當(dāng)確定了在預(yù)定時(shí)間間隙內(nèi)從不同發(fā)送方A接收到若干數(shù)據(jù)分組時(shí)(S413)，接收方B能夠確定一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)?shù)陌l(fā)送方群組(S414)。這可以基于所接收的數(shù)據(jù)分組、基于所要傳送的應(yīng)答、基于發(fā)送方A在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置、基于發(fā)送方A到接收方B的跳距或者基于發(fā)送方A的網(wǎng)絡(luò)地址。然而，例如在發(fā)送方A的群組被預(yù)先確定并存儲在接收方B中時(shí)，確定適當(dāng)群組的步驟(S414)也可以被省略。最后，針對一個(gè)適當(dāng)群組的發(fā)送方A的所接收數(shù)據(jù)分組的確認(rèn)被整合為一個(gè)應(yīng)答批次或ACK批次(S415)，并且該ACK批次隨后被傳送或組播傳輸至該群組的所有發(fā)送方A(S416)。因此，接收方B對所接收數(shù)據(jù)分組的發(fā)送方A進(jìn)行分組或歸類。這在控制中心60或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50必須對從多個(gè)節(jié)點(diǎn)10所發(fā)送的多個(gè)數(shù)據(jù)分組進(jìn)行確認(rèn)時(shí)是特別有用的。因此，根據(jù)基礎(chǔ)的通信協(xié)議，可能將這樣的應(yīng)答批次映射至具有網(wǎng)絡(luò)效率的組播群組。可能地，并非所接收數(shù)據(jù)分組的所有發(fā)送方A都能夠被分配至發(fā)送方的一個(gè)適當(dāng)群組。在這種情況下，它們的確認(rèn)可以被分開發(fā)送。此外，所接收數(shù)據(jù)分組的發(fā)送方A可能無法全部都被分配至相同的適當(dāng)?shù)陌l(fā)送方群組。因此，可以傳送若干ACK批次，每個(gè)發(fā)送方群組一個(gè)ACK批次。在以上所描述實(shí)施例的修改形式中，進(jìn)一步確定所接收的數(shù)據(jù)分組是否涉及時(shí)間關(guān)鍵應(yīng)答。在應(yīng)答數(shù)據(jù)分組是非時(shí)間關(guān)鍵的時(shí)，可以選擇大得多的等待周期，從而增大應(yīng)答整合的可能性。因此，預(yù)定等待時(shí)間可以基于所要求的響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，步驟S401的預(yù)定時(shí)間可以被定義為使得其處于如S31中所確定的指定截止期限或應(yīng)答間隙之內(nèi)。在對多個(gè)所接收分組確定了不同應(yīng)答間隙的情況下，可以選擇最短的應(yīng)答間隙。可能地，在應(yīng)答間隙內(nèi)隨機(jī)選擇預(yù)定等待時(shí)間。通過這些手段，能夠甚至更為有效地節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。以上所描述并且在圖4A和4B中圖示的實(shí)施例并不局限于確認(rèn)的整合。當(dāng)通過將若干應(yīng)答數(shù)據(jù)分組整合為一個(gè)應(yīng)答批次傳送其它數(shù)據(jù)分組時(shí)也可以節(jié)省報(bào)頭。所指出的是，應(yīng)答批次以及確認(rèn)批次分別包括多個(gè)獨(dú)立應(yīng)答或確認(rèn)。以這種方式，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源并減少了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在本發(fā)明另外的實(shí)施例中，在另外考慮到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那闆r下對數(shù)據(jù)分組特別是非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組的傳輸進(jìn)行調(diào)度，以便使得數(shù)據(jù)沖突以及隨后的數(shù)據(jù)分組丟失最小化。該傳輸調(diào)度可以被應(yīng)用于N:1或1:N通信模式，例如應(yīng)用于從數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50到多個(gè)節(jié)點(diǎn)10或者從多個(gè)節(jié)點(diǎn)10到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50的通信鏈路。然而，即使從節(jié)點(diǎn)10到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50或者到控制中心60的通信在相反方向中更具效率，仍然存在改進(jìn)的空間和必要，因?yàn)橐赗F遠(yuǎn)端管理系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸?shù)淖畲笮畔K將是來自節(jié)點(diǎn)10的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或狀態(tài)報(bào)告信息。因此，該實(shí)施例優(yōu)選地應(yīng)用于從節(jié)點(diǎn)10到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50或控制中心60的N:1通信，并且因此將使用該示例進(jìn)行解釋。該傳輸調(diào)度可以基于發(fā)送方A在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置、發(fā)送方A到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50的跳距以及發(fā)送方A的網(wǎng)絡(luò)地址中的至少一個(gè)。當(dāng)傳輸調(diào)度基于發(fā)送方A在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置時(shí)，可以定義不同區(qū)以使得來自不同區(qū)的節(jié)點(diǎn)10的通信鏈路40并不互相干擾。這避免了網(wǎng)絡(luò)中某些瓶頸區(qū)特別是數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50附近的過載。發(fā)送方節(jié)點(diǎn)10可以通過咨詢其網(wǎng)絡(luò)或MAC地址而查明其位置。傳輸調(diào)度可以由控制中心60或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50所建立并分布，并且指示期望不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)的節(jié)點(diǎn)10何時(shí)向控制中心60或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50報(bào)告其數(shù)據(jù)?？商鎿Q地，控制中心60或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50可以基于節(jié)點(diǎn)10在網(wǎng)絡(luò)中的位置對它們進(jìn)行輪詢。在圖5A中，示出了街道照明系統(tǒng)，其具有沿街道分布的照明器節(jié)點(diǎn)10。因此，當(dāng)照明器節(jié)點(diǎn)10向數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50報(bào)告其例如電力狀態(tài)、調(diào)光狀態(tài)、環(huán)境亮度等的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，可以基于空間或地理劃分對數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行調(diào)度。可替換地，基于道路網(wǎng)絡(luò)對照明器節(jié)點(diǎn)10進(jìn)行分組可能是有利的，即處于相同街道的照明器節(jié)點(diǎn)10同時(shí)報(bào)告它們的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，距數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50更遠(yuǎn)的照明器節(jié)點(diǎn)10在時(shí)間上比接近于數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50的照明器節(jié)點(diǎn)10更晚傳送其數(shù)據(jù)分組。在以上所描述實(shí)施例的修改形式中，傳輸調(diào)度基于從照明器節(jié)點(diǎn)10到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50的跳距。如圖5B所示，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中使用多跳傳輸?shù)恼彰髌鞴?jié)點(diǎn)10可以通過其到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50的跳距進(jìn)行分類。跳距涉及從發(fā)送方節(jié)點(diǎn)10向數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50傳送數(shù)據(jù)分組所必須的跳數(shù)。例如，半徑502和半徑501之間的照明器節(jié)點(diǎn)10將利用兩跳傳送其數(shù)據(jù)分組，而處于半徑501以內(nèi)的照明器節(jié)點(diǎn)10能夠利用一跳傳送其數(shù)據(jù)分組。跳距或跳數(shù)信息可以在照明器節(jié)點(diǎn)10的網(wǎng)絡(luò)層獲取。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)分組以漸進(jìn)方式從以其到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50的跳距所定義的區(qū)進(jìn)行傳送。優(yōu)選地，低跳距區(qū)(例如，處于半徑501以內(nèi))被調(diào)度為首先報(bào)告或者簡單地首先被數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50所輪詢。通過這些手段，確保了一旦低跳距區(qū)的照明器節(jié)點(diǎn)10已經(jīng)報(bào)告了其數(shù)據(jù)分組，它們就僅作為轉(zhuǎn)發(fā)來自較高跳距區(qū)中的照明器節(jié)點(diǎn)10的數(shù)據(jù)分組的路由器。通過這些手段，在正常情況下將非常可能由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠^載的低跳距區(qū)中的照明器節(jié)點(diǎn)10可以得以解脫。可能地，基于發(fā)送方A在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置、發(fā)送方A到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50(或網(wǎng)絡(luò)控制器60)的跳距以及發(fā)送方A的網(wǎng)絡(luò)地址中至少一個(gè)的數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)目臻g調(diào)度與通過在應(yīng)答間隙內(nèi)隨機(jī)選擇時(shí)隙或者通過將應(yīng)答整合為一個(gè)應(yīng)答批次所進(jìn)行的時(shí)間調(diào)度相結(jié)合。通過這些手段，在時(shí)間以及不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域上對網(wǎng)絡(luò)負(fù)載進(jìn)行了平衡。在以上所描述實(shí)施例進(jìn)一步的修改形式中，傳輸調(diào)度基于照明器節(jié)點(diǎn)10的網(wǎng)絡(luò)地址。因此，在已經(jīng)接收到例如控制中心60或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50所廣播或組播傳輸?shù)膱?bào)告請求消息之后，照明器節(jié)點(diǎn)10可以在不同時(shí)刻傳送其應(yīng)答數(shù)據(jù)分組。該廣播或組播消息可以包含用作所有進(jìn)行報(bào)告的照明器節(jié)點(diǎn)的共用基準(zhǔn)的時(shí)間標(biāo)簽。基于該基準(zhǔn)時(shí)間以及特定于節(jié)點(diǎn)或特定于網(wǎng)絡(luò)地址的延遲，每個(gè)照明器節(jié)點(diǎn)10能夠確定其個(gè)體傳輸時(shí)間。這進(jìn)一步使得沖突的風(fēng)險(xiǎn)最小化，同時(shí)來自所有照明器節(jié)點(diǎn)10的數(shù)據(jù)分組都在相對短的時(shí)間段內(nèi)被接收。這在照明器節(jié)點(diǎn)以N:1通信模式向數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50或控制中心60報(bào)告狀態(tài)數(shù)據(jù)等時(shí)是特別有利的。在以動(dòng)態(tài)方式分布網(wǎng)絡(luò)地址的情況下，可以在每個(gè)照明器節(jié)點(diǎn)10中存儲具有特定于每個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址的延遲的調(diào)度表，并且可以基于當(dāng)前要求向照明器節(jié)點(diǎn)10動(dòng)態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)地址，因此確定個(gè)體傳輸時(shí)間。在與傳輸調(diào)度實(shí)施例相類似的本發(fā)明另外的實(shí)施例中，由MAC層或網(wǎng)絡(luò)層引入了用于數(shù)據(jù)分組重傳的回退延遲。回退延遲是指后續(xù)傳輸嘗試之間的延遲。例如，在傳輸失敗后，發(fā)送方節(jié)點(diǎn)A可以通過回退延遲而延后數(shù)據(jù)分組的重傳，從而另一節(jié)點(diǎn)可以完成其傳輸，因此較少了沖突的可能。因此，回退延遲可以包括介質(zhì)訪問嘗試的回退時(shí)間。這里，介質(zhì)訪問嘗試涉及在介質(zhì)可被自由訪問時(shí)數(shù)據(jù)分組的載波偵聽和隨后的傳送或重傳的處理。因此，介質(zhì)訪問嘗試的回退時(shí)間表示后續(xù)介質(zhì)訪問嘗試之間的時(shí)間間隙。該回退延遲基于節(jié)點(diǎn)10在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置、節(jié)點(diǎn)10和數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50之間的跳距以及節(jié)點(diǎn)10的網(wǎng)絡(luò)地址中的至少一個(gè)進(jìn)行設(shè)置。優(yōu)選地，在MAC層和網(wǎng)絡(luò)層中的至少一個(gè)中，回退延遲取決于節(jié)點(diǎn)10和數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50之間的距離。特別地，MAC層回退延遲和網(wǎng)絡(luò)層回退延遲中的至少一個(gè)對于越來越遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)10變得更大。在這種情況下，可以迫使距離數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)
50更遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)10比接近數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50的節(jié)點(diǎn)10更多地傳播其數(shù)據(jù)分組。通過這些手段，遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)并不會在更接近數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50的節(jié)點(diǎn)10處導(dǎo)致過載。因此，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)10的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)生成得以被整形從而避免了數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)50附近的擁塞。有利地，該實(shí)施例連同至少一個(gè)以上所描述的實(shí)施例一起使用。優(yōu)選地，以上所描述的涉及數(shù)據(jù)分組傳送延遲的實(shí)施例被應(yīng)用于非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)和/或?qū)缇W(wǎng)絡(luò)的通信延遲一致性(homogeneity)沒有嚴(yán)格要求的數(shù)據(jù)傳輸。例如，這樣的非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)可以是指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以規(guī)律的時(shí)間間隙所報(bào)告的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，諸如所消耗能量、點(diǎn)亮小時(shí)數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、當(dāng)前或平均調(diào)光模式、所感應(yīng)的環(huán)境亮度等。與之相t匕，時(shí)間關(guān)鍵信息可以是指針對在緊急狀況期間向網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)10發(fā)送的控制消息的確認(rèn)。顯然，以上所描述的實(shí)施例能夠以各種方式進(jìn)行結(jié)合。利用以上所描述的傳送時(shí)間的調(diào)度，能夠降低局部和全局網(wǎng)絡(luò)負(fù)載并且能夠避免數(shù)據(jù)分組沖突以及后續(xù)的數(shù)據(jù)丟失。因此，對無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)提供了允許高效且可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆酚墒侄危峁┝烁叨瓤蓴U(kuò)展性以及快速且容易的配置并且能夠進(jìn)行自行配置和自行修復(fù)。
權(quán)利要求
1.一種用于對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸進(jìn)行控制的設(shè)備，包括: 控制單元(200)，其被適配為在所確定的應(yīng)答間隙內(nèi)隨機(jī)選擇時(shí)隙以用于傳送對所接收的數(shù)據(jù)分組傳送進(jìn)行響應(yīng)的應(yīng)答。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該設(shè)備被適配為添加至節(jié)點(diǎn)(10)和/或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)(50)和/或控制中心(60)，和/或其中該無線網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，和/或其中該無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)(10)是靜態(tài)的，和/或該無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)(10)的位置是已知的。
3.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求的設(shè)備，其中所接收的數(shù)據(jù)分組是發(fā)送至多于一個(gè)的接收方節(jié)點(diǎn)(B)的組播或廣播數(shù)據(jù)分組和/或針對數(shù)據(jù)傳遞的請求，和/或其中該應(yīng)答是非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組和/或所接收數(shù)據(jù)分組的確認(rèn)。
4.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求的設(shè)備，其中該控制單元(200)被適配為在時(shí)間關(guān)鍵和非時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)分組之間進(jìn)行區(qū)分。
5.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求的設(shè)備，其中應(yīng)答間隙特定于所接收的數(shù)據(jù)分組，和/或應(yīng)答間隙基于應(yīng)答的收件方節(jié)點(diǎn)(10，50，60)的數(shù)量和/或所接收數(shù)據(jù)分組的接收方節(jié)點(diǎn)(10，50，60)的數(shù)量和/或網(wǎng)絡(luò)容量和/或時(shí)間標(biāo)簽和/或所接收數(shù)據(jù)中所包括的信息和/或預(yù)定截止期限和/或當(dāng)期網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和/或預(yù)期網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和/或所存儲的調(diào)度來確定。
6.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求的設(shè)備，其中數(shù)據(jù)分組的傳輸基于設(shè)備(100)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置和/或基于設(shè)備(100)到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)(50)的跳距和/或基于網(wǎng)絡(luò)地址而進(jìn)行調(diào)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中具有到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)(50)的低跳距的區(qū)中的數(shù)據(jù)分組傳輸被調(diào)度為優(yōu)先于具有到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)(50)的高跳距的區(qū)中的數(shù)據(jù)分組傳輸。
8.根據(jù)之前任一項(xiàng) 權(quán)利要求的設(shè)備，其中控制單元(200)被適配為基于設(shè)備(100)和數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)(50)之間的空間距離和/或基于設(shè)備(100)到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)(50)的跳距和/或基于設(shè)備(100)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置和/或基于網(wǎng)絡(luò)地址而設(shè)置回退延遲。
9.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求的設(shè)備，其中控制單元(200)被適配為將針對多于一個(gè)所接收數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答整合在一個(gè)應(yīng)答批次中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備，其中控制單元(200)被適配為延緩針對所接收數(shù)據(jù)分組的應(yīng)答以便在應(yīng)答批次中進(jìn)行整合以使得應(yīng)答在相應(yīng)應(yīng)答間隙內(nèi)進(jìn)行傳送。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的設(shè)備，其中控制單元(200)被適配為整合針對單獨(dú)節(jié)點(diǎn)(10，50，60)的應(yīng)答和/或整合針對預(yù)定節(jié)點(diǎn)群組(10，50，60)的應(yīng)答。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中為了整合針對預(yù)定群組的應(yīng)答，控制單元(200)被適配為基于節(jié)點(diǎn)(10，50，60)之間的距離確定節(jié)點(diǎn)(10，50，60)的群組。
13.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求的設(shè)備，其中設(shè)備(100)在用于開關(guān)照明器節(jié)點(diǎn)(10)和/或控制其調(diào)光模式的照明系統(tǒng)的遠(yuǎn)端管理中使用。
14.一種用于對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 多個(gè)節(jié)點(diǎn)(10);和 至少一個(gè)數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)(50)； 其中節(jié)點(diǎn)(10)和/或數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)(50)中的至少一個(gè)包括根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求的設(shè)備， 其中數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)(50)被適配為為了進(jìn)行數(shù)據(jù)分組傳輸而基于節(jié)點(diǎn)(10)到數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)(50)的跳距和/或節(jié)點(diǎn)(10)所處的網(wǎng)絡(luò)區(qū)對至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)(10)進(jìn)行輪詢，和/或其中數(shù)據(jù)收集方節(jié)點(diǎn)(50)被適配為向至少一些節(jié)點(diǎn)(10)組播傳輸數(shù)據(jù)請求消息，節(jié)點(diǎn)(10)在已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)請求消息之后利用特定于節(jié)點(diǎn)的延遲對其進(jìn)行應(yīng)答。
15.一種用于對無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸進(jìn)行控制的方法，包括: 在所確定的應(yīng)答間 隙中隨機(jī)選擇時(shí)隙以便傳送對所接收數(shù)據(jù)分組進(jìn)行響應(yīng)的應(yīng)答。
全文摘要
為了大規(guī)模無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載平衡，提供了一種用于控制無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)脑O(shè)備、系統(tǒng)和方法，其中在所確定的應(yīng)答間隙內(nèi)隨機(jī)選擇時(shí)隙以用于傳送對所接收的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行響應(yīng)的應(yīng)答。
文檔編號H04L12/18GK103119887SQ201180047692
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者D.M.戈?duì)柛? T.C.W.申克, J.埃斯皮納佩雷滋, O.加西亞莫喬恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司