用于設(shè)定多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的頻率信道的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于設(shè)定包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)的多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的頻率信道的方法。每一節(jié)點(diǎn)根據(jù)頻率信道跳躍序列以跳躍周期在頻率信道上跳躍。由所述節(jié)點(diǎn)發(fā)射的所有數(shù)據(jù)包具有嚴(yán)格長(zhǎng)于所述跳躍周期的持續(xù)時(shí)間。當(dāng)所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)的給定節(jié)點(diǎn)處于第一發(fā)射模式中以便發(fā)射數(shù)據(jù)包時(shí)，所述方法實(shí)行以下步驟：依據(jù)所述頻率信道跳躍序列選擇發(fā)射頻率信道；以及針對(duì)所述數(shù)據(jù)包的整個(gè)持續(xù)時(shí)間使用所述選定發(fā)射頻率信道發(fā)射所述數(shù)據(jù)包。
【專利說明】用于設(shè)定多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的頻率信道的方法
1.【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的領(lǐng)域是包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)的多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(也稱為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò))中的媒體接入控制(MAC)。
[0002]具體而言，本發(fā)明涉及用于設(shè)定(也稱為指派或分配)此網(wǎng)絡(luò)中的頻率信道的技術(shù)。
[0003]本發(fā)明可(尤其但不排除其他)在節(jié)點(diǎn)的每一者包括或連接到至少一個(gè)傳感器(例如，地震傳感器)的情況下應(yīng)用。
2.【背景技術(shù)】
[0004]用于設(shè)定多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的頻率信道的第一已知解決方案在第7，773，457號(hào)美國(guó)專利(Crice等人)中描述，該專利描述用于使用包括若干個(gè)別數(shù)據(jù)獲取模塊(其經(jīng)配置以收集地震數(shù)據(jù)且將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到中央記錄和控制系統(tǒng))的無線網(wǎng)絡(luò)獲取地震數(shù)據(jù)的方法。提議將不同頻率指派到獲取模塊，使得其不會(huì)彼此干擾。換句話說，提議一種頻分多址(FDMA)，即信道接入方法，其向每一獲取模塊分配一個(gè)或若干信道(也稱為頻帶)。接著，不同獲取模塊可同時(shí)發(fā)射，借此增加地震數(shù)據(jù)讀出速率。
[0005]此第一已知解決方案的主要缺點(diǎn)是頻率需要由第三方指派到獲取模塊(中央分配)。獲取模塊不能自發(fā)且獨(dú)立地設(shè)定其頻率。
[0006]用于設(shè)定多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的頻率信道的第二已知解決方案在以下文章中描述:Shih-Lin Wu、Chih-Yu Lin、Yu-Chee Tseng 和 Jang-Ping Sheu 的“具有針對(duì)多跳移動(dòng)特設(shè)網(wǎng)絡(luò)的按需信道指派的新多信道MAC協(xié)議(A New Mult1-Channel MAC protocol withOn-Demand Channel Assignment forMult1-Hop Mobile Ad Hoc Networks)”。作者們將帶寬劃分為一個(gè)控制信道和若干數(shù)據(jù)信道?？刂菩诺赖哪康氖墙鉀Q數(shù)據(jù)信道上的爭(zhēng)用/沖突(媒體接入問題)以及決定哪些數(shù)據(jù)信道由哪些主機(jī)使用(數(shù)據(jù)信道指派問題)。提議可應(yīng)用于FDMA和CDMA技術(shù)這兩者的新多信道MAC協(xié)議。此協(xié)議的主要理念如下。對(duì)于移動(dòng)主機(jī)A與移動(dòng)主機(jī)B的通信，A將在控制信道上將RTS (請(qǐng)求發(fā)送)發(fā)送到攜載其FCL (自由信道列表)的B。接著，B將使此FCL與其⑶L (信道使用列表)匹配以識(shí)別待在其后續(xù)通信中使用的數(shù)據(jù)信道(如果有的話)，并在控制信道向A回復(fù)CTS (清除發(fā)送)。在接收方B的CTS上，A將在控制信道上發(fā)送RES (保留)包，以抑制其相鄰者使用同一數(shù)據(jù)信道。類似地，CTS將抑制B的相鄰者使用所述數(shù)據(jù)信道。最后，數(shù)據(jù)包將在所述數(shù)據(jù)信道上從A發(fā)射到B。
[0007]此第二已知解決方案避免了第一已知解決方案的上述主要缺點(diǎn)，因?yàn)椴恍枰傻谌街概蓴?shù)據(jù)信道(無中央分配)。
[0008]然而，此第二已知解決方案需要使用寬帶信號(hào)代替窄帶信號(hào)(由于無線電規(guī)則，如下文詳述)，這導(dǎo)致較差的敏感度，因此導(dǎo)致針對(duì)每一移動(dòng)主機(jī)的較低無線電鏈路預(yù)算，且因此導(dǎo)致較短電池壽命(由于需要較高發(fā)射功率)。
[0009]實(shí)際上，為了增加多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中包括的電池壽命，必須降低此節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率。為保持系統(tǒng)的范圍(即，保持無線電鏈路預(yù)算)，因此必須改進(jìn)系統(tǒng)的敏感度(無線電鏈路預(yù)算，即RLB由下式給定:RLB=G+P-S，其中G為天線增益，P為發(fā)射功率且S為敏感度)?？赏ㄟ^使用窄帶信號(hào)改進(jìn)敏感度(因?yàn)槊舾卸热Q于噪聲功率，噪聲功率本身取決于信號(hào)帶寬)。但由于無線電規(guī)則(FCC、CE-ETS1-)的緣故，當(dāng)使用窄帶寬信號(hào)(帶寬低于500kHz)(例如，在未經(jīng)許可2.4GHz ISM頻帶(“工業(yè)、科研和醫(yī)療頻帶”)中)時(shí)應(yīng)使用FHSS (“跳頻擴(kuò)展頻譜”)。依據(jù)這些無線電規(guī)則，F(xiàn)HSS可能不是強(qiáng)制的，但在所述情況下所允許的發(fā)射功率將過低而不能保持所述范圍。因此必須使用FHSS來獲得充足的功率電平。
[0010]但由于第二解決方案需要一個(gè)控制信道和若干數(shù)據(jù)信道以及控制信道上的RTS/CTS機(jī)制，所以此第二已知解決方案不能使用窄帶信號(hào)，因?yàn)镕HSS需要同等使用頻率。因此，此第二已知解決方案不能使用窄帶信號(hào)來改進(jìn)敏感度，以及因此改進(jìn)電池壽命(由于在所述情況下需要較高發(fā)射功率)。
[0011]3.發(fā)明目的
[0012]在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明尤其旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的這些不同缺點(diǎn)。
[0013]具體而言，本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的目的是提供用于設(shè)定多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的頻率信道的技術(shù)，此技術(shù)允許:
[0014]?歸因于自發(fā)和獨(dú)立頻率設(shè)定使網(wǎng)絡(luò)的安裝變得容易，而無第三方的任何干預(yù)(每一節(jié)點(diǎn)可自發(fā)且獨(dú)立地設(shè)定其頻率)；以及
[0015]?在遵守?zé)o線電規(guī)則的同時(shí)使用窄帶信號(hào)，這產(chǎn)生較好敏感度，因此產(chǎn)生較高無線電鏈路預(yù)算，且因此產(chǎn)生較長(zhǎng)電池壽命(由于需要較低發(fā)射功率)。
[0016]本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的另一目的是提供允許使頻率衰減的影響最小化且因而加強(qiáng)受阻環(huán)境中的無線電鏈路的此種技術(shù)。
[0017]本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的額外目的是提供易于實(shí)施且成本極小的此種技術(shù)。
4.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的特定實(shí)施例提議一種用于設(shè)定包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)的多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的頻率信道的方法。所述節(jié)點(diǎn)的每一者根據(jù)頻率信道跳躍序列以跳躍周期在頻率信道上跳躍。由所述節(jié)點(diǎn)發(fā)射的所有數(shù)據(jù)包具有嚴(yán)格長(zhǎng)于所述跳躍周期的持續(xù)時(shí)間。當(dāng)所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)的給定節(jié)點(diǎn)處于第一發(fā)射模式中以便發(fā)射數(shù)據(jù)包時(shí)，其實(shí)行以下步驟:
[0019]-依據(jù)所述頻率信道跳躍序列選擇發(fā)射頻率信道；
[0020]-針對(duì)所述數(shù)據(jù)包的整個(gè)持續(xù)時(shí)間使用選定發(fā)射頻率信道發(fā)射所述數(shù)據(jù)包。
[0021]一般原理是使用頻率信道跳躍序列(B卩，F(xiàn)HSS技術(shù))以允許任何節(jié)點(diǎn)選擇發(fā)射頻率信道。由于包具有嚴(yán)格長(zhǎng)于跳躍周期的持續(xù)時(shí)間且歸因于發(fā)射事件的隨機(jī)行為，可在不同頻率信道上同時(shí)發(fā)生若干發(fā)射。因此，不需要由第三方進(jìn)行頻率信道指派(無中央分配)。每一節(jié)點(diǎn)可自發(fā)且獨(dú)立地設(shè)定其頻率信道，在不同頻率信道上獲得同時(shí)鏈路的概率增加。
[0022]本發(fā)明以非常見方式使用rass技術(shù)，這產(chǎn)生由每一發(fā)射器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立且自發(fā)頻率信道設(shè)定的FDMA的本征實(shí)施方案。歸因于FDMA，網(wǎng)絡(luò)的處理量不會(huì)因沖突而降級(jí)，且歸因于FHSS，所提議的解決方案·遵守?zé)o線電規(guī)則且允許使用窄帶信號(hào)，這產(chǎn)生較好敏感度，因此產(chǎn)生較高無線電鏈路預(yù)算且因此產(chǎn)生較長(zhǎng)電池壽命(因?yàn)樾枰^低發(fā)射功率)。
[0023]此外，rass使頻率衰減的影響最小化且因而加強(qiáng)受阻環(huán)境中的無線電鏈路。因而，這允許在受阻環(huán)境中在無任何頻率信道規(guī)化的情況下實(shí)施多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，以便使這些網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞陌惭b變得容易，尤其是在無線地震網(wǎng)絡(luò)的情況中。此外，這通過使用窄帶信號(hào)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)的電池壽命的延長(zhǎng)。
[0024]根據(jù)特定特征，當(dāng)所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)的給定節(jié)點(diǎn)處于接收模式中時(shí)，其實(shí)行以下步驟:
[0025]-檢測(cè)所述頻率信道跳躍序列的給定接收頻率信道上的數(shù)據(jù)包；
[0026]-如果所述給定節(jié)點(diǎn)是所述所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)包的目的地，那么停留在所述給定接收頻率信道上直到所述檢測(cè)到的數(shù)據(jù)包的末尾為止；
[0027]-如果所述給定節(jié)點(diǎn)不是所述所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)包的目的地，那么在當(dāng)前跳躍周期的末尾在所述頻率信道跳躍序列的下一頻率信道上跳躍。
[0028]因此，上述頻率信道跳躍序列還用于允許任何節(jié)點(diǎn)選擇接收頻率信道。
[0029]根據(jù)一特定特征，當(dāng)所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)的給定節(jié)點(diǎn)處于第二發(fā)射模式中以便在給定接收頻率信道上發(fā)射先前由所述給定節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)包的確認(rèn)包時(shí)，其實(shí)行以下步驟:使用所述給定接收頻率信道作為發(fā)射頻率信道發(fā)射所述確認(rèn)包。
[0030]使得在與接收頻率相同的頻率上發(fā)射確認(rèn)包(ACK包)允許:
[0031]*為接收ACK包的節(jié)點(diǎn)節(jié)省時(shí)間。實(shí)際上，在此情況下，不必執(zhí)行接收頻率的切換(不需要接收頻率再配置);
[0032]*使選擇衰減的頻率的風(fēng)險(xiǎn)最小化。實(shí)際上，如果在數(shù)據(jù)包從第一節(jié)點(diǎn)到第二節(jié)點(diǎn)的發(fā)射期間一切順利(例如，頻率Fl上的發(fā)射，無衰減)，那么存在ACK包從第二節(jié)點(diǎn)到第一節(jié)點(diǎn)的發(fā)射在頻率Fl上也良好(因?yàn)镕l上先前無衰減)的任何可能性。在不同于Fl的頻率上再發(fā)射ACK包是可能的，但不能保證此頻率(例如，F(xiàn)2)無衰減。
[0033]根據(jù)一特定特征，當(dāng)給定節(jié)點(diǎn)處于第一發(fā)射模式中時(shí)，其實(shí)行以下補(bǔ)充步驟:在實(shí)行發(fā)射步驟之前插入隨機(jī)延遲。
[0034]這允許進(jìn)一步增加獲得不同頻率信道上的同時(shí)鏈路的概率。
[0035]根據(jù)一特定特征，如果執(zhí)行發(fā)射步驟的第一嘗試歸因于發(fā)射故障或沖突檢測(cè)而不成功，那么在執(zhí)行發(fā)射步驟的第二嘗試之前實(shí)行所述插入隨機(jī)延遲的補(bǔ)充步驟。
[0036]根據(jù)一特定特征,所述隨機(jī)延遲由Trand=RandomOx Ttop界定,其中:
[0037]-Trand為隨機(jī)延遲，
[0038]-Ttop為跳躍周期，且
[0039]-RandomO為偽隨機(jī)整數(shù)。
[0040]因此，容易計(jì)算出隨機(jī)延遲。
[0041]根據(jù)一特定特征，所述偽隨機(jī)整數(shù)RandomO從區(qū)間[0，Cff]上的均一分布得到，其中CW為具有整數(shù)值的爭(zhēng)用窗口。
[0042]根據(jù)一特定特征，當(dāng)不能正常執(zhí)行發(fā)射步驟時(shí)，以二進(jìn)制指數(shù)方式遞增爭(zhēng)用窗口CW。
[0043]根據(jù)一特定特征，當(dāng)給定節(jié)點(diǎn)處于第一發(fā)射模式中時(shí)，所述選擇步驟包括:
[0044]-當(dāng)選擇步驟開始時(shí)獲得時(shí)鐘CLK的當(dāng)前值，所述時(shí)鐘CLK每跳躍周期遞增I;
[0045]-計(jì)算發(fā)射頻率信道的參考頻率F(CLK)如下:F(CLK)=FO+ Δ F*序列(CLK模數(shù)U，其中:
[0046]*F0 為基頻，[0047]* Λ F為信道間隔，
[0048]*L為頻率信道跳躍序列中頻率信道的數(shù)目，
[0049]*序列(X)為給出在界定所述頻率信道跳躍序列的整數(shù)的序列中具有秩X的整數(shù)的函數(shù)。
[0050]因此，選擇步驟容易實(shí)施。
[0051]根據(jù)一特定特征，L為質(zhì)數(shù)。
[0052]因此，同等地使用所有頻率信道。
[0053]根據(jù)一特定特征，在發(fā)射步驟中，以具有低于500kHz的帶寬的信號(hào)發(fā)射數(shù)據(jù)包。
[0054]如上文已提及，窄帶信號(hào)的使用產(chǎn)生較好敏感度，因此產(chǎn)生較高無線電鏈路預(yù)算且因此產(chǎn)生較長(zhǎng)電池壽命(因?yàn)樾枰^低發(fā)射功率)。
[0055]在一特定應(yīng)用中，所述節(jié)點(diǎn)的每一者包括或連接到屬于包括以下各項(xiàng)的群組的至少一個(gè)地震傳感器:
[0056]-具有單一垂直分量的模擬或數(shù)字地震傳感器；以及
[0057]-具有三個(gè)正交分量的模擬或數(shù)字地震傳感器。
[0058]根據(jù)一特定特征，所述節(jié)點(diǎn)發(fā)射包括質(zhì)量控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包。
[0059]在另一實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種包括程序代碼指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述程序代碼指令用于在所述程序在計(jì)算機(jī)或處理器上執(zhí)行時(shí)實(shí)施上文提及的方法(在其不同實(shí)施例的任一者中)。
[0060]在另一實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀承載媒體，其存儲(chǔ)程序，所述程序當(dāng)由計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行時(shí)致使所述計(jì)算機(jī)或處理器實(shí)行上文提及的方法(在其不同實(shí)施例的任一者中)。
[0061]本發(fā)明的另一特定實(shí)施例提議屬于多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中包括的多個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)。所述節(jié)點(diǎn)包括:
[0062]-用于根據(jù)頻率信道跳躍序列以跳躍周期在頻率信道上跳躍的構(gòu)件，
[0063]-用于發(fā)射具有嚴(yán)格長(zhǎng)于所述跳躍周期的持續(xù)時(shí)間的數(shù)據(jù)包的構(gòu)件，
[0064]以及以下構(gòu)件，其當(dāng)所述節(jié)點(diǎn)處于第一發(fā)射模式中時(shí)激活以便發(fā)射數(shù)據(jù)包:
[0065]-用于依據(jù)所述頻率信道跳躍序列選擇發(fā)射頻率信道的構(gòu)件；
[0066]-用于針對(duì)所述數(shù)據(jù)包的整個(gè)持續(xù)時(shí)間使用選定發(fā)射頻率信道發(fā)射所述數(shù)據(jù)包的構(gòu)件。
[0067]根據(jù)一特定特征，所述節(jié)點(diǎn)包括以下構(gòu)件，其當(dāng)所述節(jié)點(diǎn)處于接收模式中時(shí)激活:
[0068]-用于檢測(cè)所述頻率信道跳躍序列的給定接收頻率信道上的數(shù)據(jù)包的構(gòu)件；
[0069]-用于在所述節(jié)點(diǎn)是所述所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)包的目的地的情況下停留在所述給定接收頻率信道上直到所述檢測(cè)到的數(shù)據(jù)包的末尾為止的構(gòu)件；
[0070]-用于在所述節(jié)點(diǎn)不是所述所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)包的目的地的情況下在當(dāng)前跳躍周期的末尾在所述頻率信道跳躍序列的下一頻率信道上跳躍的構(gòu)件。
5.【專利附圖】

【附圖說明】
[0071]從借助指示性且非詳盡實(shí)例給出的以下描述以及從附圖中將了解本發(fā)明的實(shí)施例的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中:
[0072]-圖1提供由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)共享的同一頻率信道跳躍序列的示意說明；
[0073]-圖2提供當(dāng)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的特定實(shí)施例時(shí)由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的數(shù)據(jù)包的發(fā)射的不意說明；
[0074]-圖3是當(dāng)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的特定實(shí)施例時(shí)在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)包和對(duì)應(yīng)的確認(rèn)包的發(fā)射的示意說明；
[0075]-圖4A是兩個(gè)同時(shí)鏈路的示意說明；
[0076]-圖4B是當(dāng)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的特定實(shí)施例時(shí)圖4A的兩個(gè)鏈路上數(shù)據(jù)包的發(fā)射的示意說明；
[0077]-圖5提供根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)的示意說明；
[0078]-圖6是詳述當(dāng)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的特定實(shí)施例時(shí)發(fā)射模式中的節(jié)點(diǎn)實(shí)行的步驟的流程圖；
[0079]-圖7是詳述當(dāng)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的特定實(shí)施例時(shí)接收模式中的節(jié)點(diǎn)實(shí)行的步驟的流程圖。
6.【具體實(shí)施方式】
[0080]我們首先呈 現(xiàn)本發(fā)明的一般原理，其涉及一種用于設(shè)定包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)的多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的頻率信道的方法。舉例來說(見下文描述的圖5)，此網(wǎng)絡(luò)是節(jié)點(diǎn)(也稱為“地震傳感器單元”)的網(wǎng)絡(luò)，每一節(jié)點(diǎn)包括或連接到至少一個(gè)地震傳感器，且這些節(jié)點(diǎn)的每一者發(fā)射包括質(zhì)量控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包。
[0081]如凰I中說明，所有節(jié)點(diǎn)(“節(jié)點(diǎn)A”、“節(jié)點(diǎn)B”等)已知且共享同一頻率信道跳躍序列S。在圖1的實(shí)例中，此序列S包括17個(gè)頻率信道H)到F16，跳躍周期為Ttop。每一節(jié)點(diǎn)根據(jù)頻率信道跳躍序列S以跳躍周期Ttop在頻率信道FO到F16上跳躍。換句話說，實(shí)施FHSS，且每一節(jié)點(diǎn)根據(jù)頻率信道跳躍序列S改變其接收頻率信道。
[0082]如里^中說明，當(dāng)節(jié)點(diǎn)(例如，“節(jié)點(diǎn)X”)發(fā)射數(shù)據(jù)包時(shí)，發(fā)射頻率信道由頻率信道跳躍序列S給出(即，由節(jié)點(diǎn)根據(jù)頻率信道跳躍序列S選擇)。選定的發(fā)射頻率信道沿著數(shù)據(jù)包的整個(gè)持續(xù)時(shí)間為固定的。舉例來說，表示為21的數(shù)據(jù)包(分別為22、23和24)以發(fā)射頻率信道F2 (分別為F8、F14和F3)發(fā)射，發(fā)射頻率信道F2是當(dāng)開始此數(shù)據(jù)包21 (分別為22、23和24)的發(fā)射步驟時(shí)由頻率信道跳躍序列S給出的當(dāng)前頻率信道。
[0083]節(jié)點(diǎn)發(fā)射的所有數(shù)據(jù)包21-24具有可從一個(gè)數(shù)據(jù)包到另一數(shù)據(jù)包變化的持續(xù)時(shí)間，但其始終嚴(yán)格長(zhǎng)于跳躍周期τ_。換句話說，rass以嚴(yán)格短于所發(fā)射數(shù)據(jù)包的持續(xù)時(shí)間的時(shí)隙實(shí)施。此特征(嚴(yán)格短于最小數(shù)據(jù)包持續(xù)時(shí)間的時(shí)隙)允許增加獲得不同頻率信道上的同時(shí)鏈路的概率。
[0084]在圖2的實(shí)施例中，在每一數(shù)據(jù)包發(fā)射之前插入隨機(jī)延遲Trand,以便進(jìn)一步增加獲得不同頻率信道上的同時(shí)鏈路的概率。舉例來說，Trand在數(shù)據(jù)包21之前等于2*Τ_，在數(shù)據(jù)包22之前等于1*Τ_，在數(shù)據(jù)包23之前等于3*Ttop，且在數(shù)據(jù)包24之前等于4*Th0pO
[0085]Ml是當(dāng)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的特定實(shí)施例時(shí)在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)(“節(jié)點(diǎn)A”與“節(jié)點(diǎn)B”)之間數(shù)據(jù)包(DATA) 31a和32a以及對(duì)應(yīng)的確認(rèn)包(ACK) 31b和32b的發(fā)射的示意說明。
[0086]在此實(shí)例中，當(dāng)其處于發(fā)射模式TX中時(shí)，節(jié)點(diǎn)A使用發(fā)射頻率信道Fl發(fā)射數(shù)據(jù)包31a，所述發(fā)射頻率信道Fl由頻率信道跳躍序列S給出。選定的發(fā)射頻率信道Fl沿著數(shù)據(jù)包31a的整個(gè)持續(xù)時(shí)間為固定的。處于接收模式RX中的節(jié)點(diǎn)B當(dāng)其在頻率信道Fl上時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)包31a，且接著停留在此頻率信道上直到數(shù)據(jù)包31a的末尾為止。在數(shù)據(jù)包31a已完全接收之后，節(jié)點(diǎn)B進(jìn)入發(fā)射模式TX以便使用同一發(fā)射頻率信道Fl發(fā)射對(duì)應(yīng)的確認(rèn)包31b (全部沿著確認(rèn)包31b的整個(gè)持續(xù)時(shí)間)。處于接收模式RX的節(jié)點(diǎn)A在頻率信道Fl上接收確認(rèn)包31b。
[0087]相同推理適用于數(shù)據(jù)包32a (從節(jié)點(diǎn)A到節(jié)點(diǎn)B)和對(duì)應(yīng)的確認(rèn)包32b (從節(jié)點(diǎn)B到節(jié)點(diǎn)A)這兩者在頻率信道F9上的發(fā)射。
[0088]如里JS中說明，歸因于發(fā)射事件的隨機(jī)行為，若干發(fā)射可在不同頻率信道上同時(shí)發(fā)生。更精確來說，圖4B是當(dāng)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的特定實(shí)施例時(shí)里JA的兩個(gè)鏈路(節(jié)點(diǎn)A與B之間的“鏈路1”，以及節(jié)點(diǎn)C與D之間的“鏈路2”)上數(shù)據(jù)包41-44的同時(shí)發(fā)射的示意說明。
[0089]節(jié)點(diǎn)A分別使用發(fā)射頻率信道Fl和F9發(fā)射數(shù)據(jù)包41和42，發(fā)射頻率信道Fl和F9各自由頻率信道跳躍序列S給出。選定的發(fā)射頻率信道Fl和F9的每一者沿著數(shù)據(jù)包41或42的整個(gè)持續(xù)時(shí)間為固定的。
[0090]節(jié)點(diǎn)C分別使用發(fā)射頻率信道F2和F7發(fā)射數(shù)據(jù)包43和44，發(fā)射頻率信道F2和F7各自由頻率信道跳躍 序列S給出。選定的發(fā)射頻率信道F2和F7的每一者沿著數(shù)據(jù)包43或44的整個(gè)持續(xù)時(shí)間為固定的。
[0091]Si提供根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)50的示意說明。
[0092]在此實(shí)例中，節(jié)點(diǎn)50為“地震傳感器單元”，其包括:
[0093].2.4GHz RF 收發(fā)器 51 ；
[0094]?經(jīng)由開關(guān)53連接到RF收發(fā)器的兩個(gè)內(nèi)部天線52a、52b ；
[0095]?連接到RF收發(fā)器51的微控制器(或處理器)54 ；
[0096]?連接到微控制器54的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 55，例如快閃存儲(chǔ)器；以及
[0097]?連接到微控制器54的只讀存儲(chǔ)器(ROM) 56。
[0098]節(jié)點(diǎn)50連接到(或在替代實(shí)施例中，集成)同步接口 58，朝向產(chǎn)生參考時(shí)鐘的同步源(例如，GPS、無線電或IEEE1588)。如下文所揭示，微控制器54使用內(nèi)部時(shí)鐘(CLK)，其使用同步接口 58接收的外部信號(hào)與參考時(shí)鐘同步。
[0099]節(jié)點(diǎn)50連接(例如，經(jīng)由繩子)到至少一個(gè)地震傳感器57。在替代實(shí)施例中，所述至少一個(gè)地震傳感器57集成在節(jié)點(diǎn)50中。
[0100]舉例來說，每一地震傳感器57為:
[0101]?具有單一垂直分量的模擬地震傳感器；
[0102]?具有單一垂直分量的數(shù)字地震傳感器；
[0103]?具有三個(gè)正交分量(例如，“Tripod”，沿著三個(gè)正交軸布置的三個(gè)地震檢波器)的模擬地震傳感器；或
[0104]?具有三個(gè)正交分量(例如，沿著三個(gè)正交軸布置的三個(gè)加速計(jì)(MEMS)的數(shù)字地震傳感器。
[0105]只讀存儲(chǔ)器56是非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀承載媒體。其存儲(chǔ)可執(zhí)行程序代碼指令，所述可執(zhí)行程序代碼指令由微控制器54執(zhí)行以便實(shí)現(xiàn)當(dāng)前方法(用于設(shè)定多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的頻率信道的方法)的實(shí)施，如上文(參看圖1、圖2、圖3、圖4A和圖4B)和下文(參看圖6和圖7)所描述。
[0106]在初始化之后，上文提及的程序代碼指令從只讀存儲(chǔ)器56轉(zhuǎn)移到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器55以便由微控制器54執(zhí)行。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器55同樣包含用于存儲(chǔ)此執(zhí)行所需的變量和參數(shù)的寄存器。
[0107]當(dāng)前方法(用于設(shè)定多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的頻率信道的方法)的所有步驟可同等好地實(shí)施:
[0108]?通過執(zhí)行由例如PC型設(shè)備、DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)或微控制器等可再編程計(jì)算機(jī)器執(zhí)行的程序代碼指令的集合。此類程序代碼指令可存儲(chǔ)在可拆卸(例如，軟盤、CD-ROM或DVD-ROM)或不可拆卸的非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀承載媒體中；或
[0109]?通過例如FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)、ASIC (專用集成電路)或任何專用硬件組件等專用機(jī)器或組件。
[0110]節(jié)點(diǎn)的特性
[0111]在特定實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)50具有以下特性:
[0112]a)操作頻率范圍:2405 - 2475MHz ；
[0113]b)跳躍信道的數(shù)目:L=17(R)到F16)(更一般來說，L為例如無線電規(guī)則(標(biāo)準(zhǔn))允許實(shí)施的最小質(zhì)數(shù));
[0114]c)信道間隔:1MHz (這允許減小兩個(gè)信道之間的干擾，因?yàn)樾诺缼挼陀?00kHz)；
[0115]d)內(nèi)部天線:增益5dBi (最大);
[0116]e)最大輸出功率:26dBm等效全向輻射功率(符合FCC第15部分)。用戶必須將最大輸出功率設(shè)定為26dBm等效全向輻射功率以確保符合ETSI EN300328 ；
[0117]f)空中數(shù)據(jù)速率:1.2kbps、100kbps、500kbps ；
[0118]g)調(diào)制格式:對(duì)于 1.2kbps 為 FSK，對(duì)于 IOOkbps 和 500kbps 為 MSK0
[0119]頻率信道跳躍序列和跳躍集合
[0120]RF收發(fā)器51依據(jù)數(shù)據(jù)速率以跳躍周期Thtjp在IMHz間隔的信道上跳躍(見表1)。
[0121]
【權(quán)利要求】
1.一種用于設(shè)定包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)的多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的頻率信道的方法，其中所述節(jié)點(diǎn)的每一者根據(jù)頻率信道跳躍序列以跳躍周期在頻率信道上跳躍，其中由所述節(jié)點(diǎn)發(fā)射的所有數(shù)據(jù)包具有嚴(yán)格長(zhǎng)于所述跳躍周期的持續(xù)時(shí)間，且其中，當(dāng)所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)的給定節(jié)點(diǎn)處于第一發(fā)射模式中以便發(fā)射數(shù)據(jù)包時(shí)，所述方法實(shí)行以下步驟: 依據(jù)所述頻率信道跳躍序列選擇發(fā)射頻率信道； 針對(duì)所述數(shù)據(jù)包的整個(gè)持續(xù)時(shí)間使用所述選定發(fā)射頻率信道發(fā)射所述數(shù)據(jù)包。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)的給定節(jié)點(diǎn)處于接收模式中時(shí)，所述方法實(shí)行以下步驟: 檢測(cè)所述頻率信道跳躍序列的給定接收頻率信道上的數(shù)據(jù)包； 如果所述給定節(jié)點(diǎn)是所述所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)包的目的地，那么停留在所述給定接收頻率信道上直到所述檢測(cè)到的數(shù)據(jù)包的末尾為止； 如果所述給定節(jié)點(diǎn)不是所述所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)包的目的地，那么在當(dāng)前跳躍周期的末尾在所述頻率信道跳躍序列的下一頻率信道上跳躍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)的給定節(jié)點(diǎn)處于第二發(fā)射模式中以便在給定接收頻率信道上發(fā)射先前由所述給定節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)包的確認(rèn)包時(shí)，所述方法實(shí)行以下步驟: 使用所述給定接收頻率信道作為發(fā)射頻率信道發(fā)射所述確認(rèn)包。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)給定節(jié)點(diǎn)處于第一發(fā)射模式中時(shí)，所述方法實(shí)行以下補(bǔ)充步驟:· 在實(shí)行所述發(fā)射步驟之前插入隨機(jī)延遲。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中如果執(zhí)行所述發(fā)射步驟的第一嘗試歸因于發(fā)射故障或沖突檢測(cè)而不成功，那么在執(zhí)行所述發(fā)射步驟的第二嘗試之前實(shí)行所述插入隨機(jī)延遲的補(bǔ)充步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述隨機(jī)延遲由TMnd=Random()XTh()p界定，其中: Trand為所述隨機(jī)延遲， ThtjpS所述跳躍周期，且 RandomO為偽隨機(jī)整數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述偽隨機(jī)整數(shù)RandomO從區(qū)間[0，CW]上的均一分布得到，其中CW為具有整數(shù)值的爭(zhēng)用窗口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中當(dāng)不能正常執(zhí)行所述發(fā)射步驟時(shí)，以二進(jìn)制指數(shù)方式遞增所述爭(zhēng)用窗口 CW。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)給定節(jié)點(diǎn)處于所述第一發(fā)射模式中時(shí)，所述選擇步驟包括: 當(dāng)所述選擇步驟開始時(shí)獲得時(shí)鐘CLK的當(dāng)前值，所述時(shí)鐘CLK每跳躍周期遞增I ; 計(jì)算所述發(fā)射頻率信道的參考頻率F (CLK)如下:F (CLK) =FO+ Δ F*序列(CLK模數(shù)L)，其中: H)為基頻， Δ F為信道間隔， L為所述頻率信道跳躍序列中頻率信道的數(shù)目，序列(X)為給出在界定所述頻率信道跳躍序列的整數(shù)的序列中具有秩X的整數(shù)的函數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中L為質(zhì)數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在發(fā)射步驟中，以具有低于500kHz的帶寬的信號(hào)發(fā)射所述數(shù)據(jù)包。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述節(jié)點(diǎn)的每一者包括或連接到屬于包括以下各項(xiàng)的群組的至少一個(gè)地震傳感器: 具有單一垂直分量的模擬或數(shù)字地震傳感器；以及 具有三個(gè)正交分量的模擬或數(shù)字地震傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述節(jié)點(diǎn)發(fā)射包括質(zhì)量控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包。
14.一種非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀承載媒體，其存儲(chǔ)程序，所述程序當(dāng)由計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行時(shí)致使所述計(jì)算機(jī)或所述處理器實(shí)行用于設(shè)定包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)的多跳無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的頻率信道的方法，其中所述節(jié)點(diǎn)的每一者根據(jù)頻率信道跳躍序列以跳躍周期在頻率信道上跳躍，其中由所述節(jié)點(diǎn)發(fā)射的所有數(shù)據(jù)包具有嚴(yán)格長(zhǎng)于所述跳躍周期的持續(xù)時(shí)間，且其中，當(dāng)所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)的給定節(jié)點(diǎn)處于第一發(fā)射模式中以便發(fā)射數(shù)據(jù)包時(shí)，所述方法實(shí)行以下步驟: 依據(jù)所述頻率信道跳躍序列選擇發(fā)射頻率信道； 針對(duì)所述數(shù)據(jù)包的整個(gè)持續(xù)時(shí)間使用所述選定發(fā)射頻率信道發(fā)射所述數(shù)據(jù)包。
15.一種屬于多跳無線·網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中包括的多個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，其中所述節(jié)點(diǎn)包括: 用于根據(jù)頻率信道跳躍序列以跳躍周期在頻率信道上跳躍的構(gòu)件， 用于發(fā)射具有嚴(yán)格長(zhǎng)于所述跳躍周期的持續(xù)時(shí)間的數(shù)據(jù)包的構(gòu)件， 以及以下構(gòu)件，其當(dāng)所述節(jié)點(diǎn)處于第一發(fā)射模式中時(shí)激活以便發(fā)射數(shù)據(jù)包: 用于依據(jù)所述頻率信道跳躍序列選擇發(fā)射頻率信道的構(gòu)件； 用于針對(duì)所述數(shù)據(jù)包的整個(gè)持續(xù)時(shí)間使用所述選定發(fā)射頻率信道發(fā)射所述數(shù)據(jù)包的構(gòu)件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的節(jié)點(diǎn),其包括以下構(gòu)件,所述構(gòu)件當(dāng)所述節(jié)點(diǎn)處于接收模式中時(shí)激活: 用于檢測(cè)所述頻率信道跳躍序列的給定接收頻率信道上的數(shù)據(jù)包的構(gòu)件； 用于在所述節(jié)點(diǎn)是所述所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)包的目的地的情況下停留在所述給定接收頻率信道上直到所述檢測(cè)到的數(shù)據(jù)包的末尾為止的構(gòu)件； 用于在所述節(jié)點(diǎn)不是所述所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)包的目的地的情況下在當(dāng)前跳躍周期的末尾在所述頻率信道跳躍序列的下一頻率信道上跳躍的構(gòu)件。
【文檔編號(hào)】H04B1/713GK103857058SQ201310627240
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月28日
【發(fā)明者】弗洛倫特·吉夏爾, 法比安·勒莫因, 蘇菲·羅斯坦勒諾耶 申請(qǐng)人:瑟塞爾公司