无线通信的建立制造技术

提供了用于无线设备发现的无线通信协议，优选地(但未必)具有低功耗。有些协议适于无线锁和钥匙(例如，智能卡和读卡器)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线通信的建立Michael WurmArun Sharma对相关申请的交叉引用本申请要求于2011年11月30日提交的、美国临时申请N0.61/565，450的优先权，其在此作为参考引入本文。
本专利技术涉及设备之间的无线通信。有些实施例适于其中一个或多个是移动的设备。
技术介绍
无线通信已经在以下参考中进行了描述:[I]Joseph Polastre, Jason Hill, David Culler, Versatile Low Power MediaAccess for Wireless Sensor Networks, SenSysj 04, November3-5, 2004, Baltimore, Maryland, USA (ACM).[2]ffei Ye, John Heidemann, Deborah Estrin, An Energy-Efficient MAC Protocolfor Wireless Sensor Networks (2002).[3]Michael Buettner, Gary V.Yee, Eric Anderson, Richard Han, X-MAC:A ShortPreamble MAC Protocol for Duty-Cycled Wireless Sensor Networks, SenSysj06, November1-3，2006, Boulder, Colorado, USA(ACM).[4]Yu-Chee Tseng, Chih-Shun Hsu, Ten-Yueng Hsieh, Power-Saving Protocolsfor IEEE 802.1 1-Based Mult1-Hop Ad Hoc Networks, IEEE INF0C0M 2002.[5]Yuan Li, Wei Ye, John Heidemann, Energy and Latency Control in Low DutyCycle MAC Protocols, USC/ISI Technical Report IS1-TR-595, August 2004.图1说明了设备110的示例性无线网络。每个设备110包括无线电收发器120，该无线电收发器120进而包括连接到天线130的发送器120T和接收器120R。设备110通常还包括计算机处理器(处理单元)140和存储器150，该存储器150存储数据和由处理器140执行的计算机指令。设备由通常是电池的电源160供电。设备110可以是诸如无线钥匙(key)的单功能设备，但也可以是多功能设备，例如，可以进行电话呼叫并有可能执行诸如发送电子邮件、编辑文档等其它功能的智能移动电话。许多网络拓扑都可用于无线设备。一个例子是传统的星形拓扑-当设备110通过中心设备(未示出)通信时。另一个例子是网状网络，包括特定(ad-hoc)对等网络；在该特定网络中，任何设备110都可以充当路由器来在其它设备之间传递消息。小尺寸对移动设备来说是非常期望的属性，但是这限制电池160的尺寸并由此限制电池的能量预算。这导致更频繁的电池替换或充电，这是不期望的。无线无线电120/130可以相当精密，并且可以使用复杂的调制和协议来最大化多用户场景中的吞吐量，同时在有限的可用带宽中操作。但是，在发送或接收模式中，对于无线电，复杂的操作会需要更多的操作能力。在有些协议中，为了节约电池电力，设备间歇地断开它们的无线电发送器120T和接收器120R。这些基于工作循环的通信协议允许无线电120大部分时间都保留在低功率节能状态。在这种基于工作循环的通信中，有初始发现和同步操作，其中设备110发现彼此并且对用于通信的时隙和无线电通道取得一致意见。这种同步或发现协议还应当是能量高效的，以便延长设备的电池寿命。对于时间关键的应用，协议应当帮助实现建立通信的低等待时间。许多现有技术都与无线传感器网络和无线传感器节点之间数据分组以使用最少量能量的方式的转发相关。这种网络通常是网状网络，其中所有节点110都是相同类型的设备并且通信应当在每对节点之间都是可能的。如以上所指出的，能量可以通过调整每个设备110的无线电120的工作循环来节约，这意味着无线电120 —直都不接通。为了让两个设备110通信，必须有它们的无线电同时接通的时间。挑战就是找出具有低工作循环并且同时具有低等待时间(这意味这这些相交之间的短时间)的协议。一种方法是让所有设备110，或者这种设备的组，同步并且让它们全都同时唤醒。这种协议的一个例子在[5]中给出。(括号内的数字指以上提到的参考文献。)但是，时间同步很难，尤其是当有些设备110是可移动的并且可以进入并离开网络覆盖区域时。避免时间同步的一种简单协议是B-MAC，其中设备110周期性地唤醒并短时间监听无线电通道，并且当它感测到进入的传输时，它保持其无线电120处于接收模式，直到传输结束。图2说明了用于两个设备110，即，110.1和110.2，的示例性时序(timing)。每个设备110.1周期性地接通其接收器120R，以监听可能的传输。监听周期示为脉冲210。当设备(诸如110.2)需要发送数据分组220时，设备发送具有长前导码(preamble) 230的分组。前导码230足够长，以便可以被任何监听设备检测。特别地，前导码长度Tl比脉冲210的周期T2长。前导码230不包含有用的信息，它的唯一一个目的是其它设备可以检测进入的传输并保持在接收模式。在图2中，设备110.1检测前导码并且保持在接收模式，如在250所示出的。当设备110.2开始发送分组220时，设备110.1确定分组是否寻址到设备110.1，并且，如果是的话，设备110.1就接收该分组。另一种方法是设备110具有用于时序的精确时钟，使得所有设备就算不是总保持同步也长时间保持同步。这种方法是受限的，因为它需要消耗最小运行功率的既买得起又准确的时钟。在[4]中，Tseng给出了在图3中说明的“周期性完全唤醒”协议。在这里，每个设备以规律的间隔发送信标分组310。每个信标分组310之后是窗口 312，在窗口 312期间，可以传输数据。每个第η个信标间隔(图3中是η = 3)，每个设备具有更长时段处于监听模式的无线电，以便能够从其它设备接收信标分组。
技术实现思路
本专利技术的有些实施例提供新颖的发现协议，所述发现协议中至少一些可以以低功耗实现。【附图说明】图1说明了无线计算机网络。图2和3是根据现有技术的发现操作的时序图。图4是根据本专利技术有些实施例的发现操作的时序图。图5是根据本专利技术有些实施例、在发现操作中发送的信息的框图。图6说明了本专利技术有些实施例中的电流的消耗。图7包括根据本专利技术有些实施例的发现操作的时序图。图8和9是根据本专利技术有些实施例的发现操作的流程图。图10是根据本专利技术有些实施例、使用不同发现协议参数的两组设备的框图。图11是根据本专利技术有些实施例、涉及多组“门设备”的发现操作的时序图。图12是根据本专利技术有些实施例的发现操作的时序图。图13是根据本专利技术有些实施例、调整其发现操作的时序的设备的时序图。图14是根据本专利技术有些实施例的发现操作的时序图。【具体实施方式】这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于一个或多个设备根据预定义的发现协议执行无线发现的无线发现方法，其中所述发现协议规定至少一个设备要执行操作(1)，包括：(1a)执行第一发现传输的一个或多个第一序列，每个第一发现传输都包括至少一个广播分组的传输，其中每两个连续的第一发现传输的起始时间之间的间隔不超过第一预定义的值T1；(1b)间歇地监听对第一发现传输的响应；(1c)在没有检测到对任何第一发现传输的响应的情况下，在每个第一序列中的每两个相继的第一发现传输之间进入睡眠模式；其中发现协议规定至少一个设备要执行操作(2)，包括：(2a)执行第一监听操作的一个或多个第二序列，以监听第一发现传输，其中每个第一监听操作的持续时间是至少T1；(2b)在没有检测到第一发现传输的情况下，在每个第二序列中的每两个相继的第一监听操作之间进入睡眠模式；其中该方法包括由一个或多个设备中每一个根据所述发现协议执行操作(1)和(2)中的至少一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.30 US 61/565,4501.一种用于一个或多个设备根据预定义的发现协议执行无线发现的无线发现方法，其中所述发现协议规定至少一个设备要执行操作(1)，包括: (Ia)执行第一发现传输的一个或多个第一序列，每个第一发现传输都包括至少一个广播分组的传输，其中每两个连续的第一发现传输的起始时间之间的间隔不超过第一预定义的值Tl ； (Ib)间歇地监听对第一发现传输的响应； (Ic)在没有检测到对任何第一发现传输的响应的情况下，在每个第一序列中的每两个相继的第一发现传输之间进入睡眠模式； 其中发现协议规定至少一个设备要执行操作(2)，包括: (2a)执行第一监听操作的一个或多个第二序列，以监听第一发现传输，其中每个第一监听操作的持续时间是至少Tl ； (2b)在没有检测到第一发现传输的情况下，在每个第二序列中的每两个相继的第一监听操作之间进入睡眠模式； 其中该方法包括由一个或多个设备中每一个根据所述发现协议执行操作(I)和(2)中的至少一个。2.一种用于一个或多个设备根据预定义的发现协议执行无线发现的无线发现方法，其中该发现协议规定至少一个设备要执行操作(1)，包括: (Ia)执行第一发现传输的序列，每个第一发现传输都包括脉冲串广播分组的传输，其中每个脉冲串持续至少第一预定义值T2 ； (Ib)间歇地监听对第一发现传输的响应； (Ic)在没有检测到对任何第一发现传输的响应的情况下，在每个第一序列中的每两个相继的第一发现传输之间进入睡眠模式； 其中发现协议规定至少一个设备要执行操作(2)，包括: (2a)执行第一监听操作的一个或多个第二序列，以监听第一发现传输，其中每两个连续的第一监听操作的起始时间之间的间隔不超过T2 ； (2b)在没有检测到第一发现传输的情况下，在每个第二序列中的每两个相继的第一监听操作之间进入睡眠模式； 其中该方法包括由一个或多个设备中每一个根据所述发现协议执行操作(I)和(2)中的至少一个。3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述一个或多个设备每个都执行操作(I)。4.如权利要求3所述的方法，其中执行操作(I)的至少一个设备不执行操作(2)。5.如权利要求4所述的方法，其中执行操作(I)的至少一个设备包括无线锁。6.如权利要求1或2所述的方法，其中至少一个设备可配置为能够执行操作(I)或操作⑵或者执行操作⑴和(2)两者。7.如权利要求1或2所述的方法，其中至少一个设备执行操作(I)和(2)，其中任何两个相继的操作(2a)由多个第一发现传输隔开。8.如权利要求1或2所述的方法，其中一个或多个设备中每一个都执行操作(2)。9.如权利要求8所述的方法，其中执行操作(2)的至少一个设备不执行操作(I)。10.如权利要求9所述的方法，其中执行操作(2)的至少一个设备包括无线钥匙。11.如权利要求1或2所述的方法，其中执行操作(I)的至少一个设备在操作(Ib)中检测到对第一发现传输的响应之后的时段内根据以下规则(i)、(ii)、(iii)中的一个操作: (i)如果设备正确地接收到响应，则设备在该时段内执行更多监听操作，但如果设备未正确地接收到响应，则不执行更多监听操作； (?)如果设备未正确地接收到响应，则设备执行更多监听操作，但如果设备正确地接收到响应，则不执行更多监听操作； (iii)不管设备是否正确地接收到响应，设备在该时段内都执行更多监听操作。12.如权利要求3所述的方法，其中执行操作(I)的至少一个设备还执行操作: 在不同序列的第一发现传输之间执行一个或多个监听操作，以感测无线活动性； 基于感测到的无线活动性，确定是否改变一个或多个序列的第一发现传输的时序，并且，如果确定该时序应当改变，则改变该时序。13.如权利要求12所述的方法，其中，当感测到的无线活动性指示干净的通道时，时序是参考一个时间或多个时间改变的。14.如权利要求1或2所述的方法，其中至少一个第一发现传输的至少一个广播分组指示在其期间执行第一发现传输的设备将监听响应的时隙。15.如权利要求14所述的方法，其中执行操作(I)的至少一个设备在操作(Ib)中检测到对第一发现传输的响应之后的时段内根据以下规则(i)、(ii)、(iii)中的一个操作: (i)如果设备正确地接收到响应，则设备添加至少一个在其期间监听附加响应的时隙，但如果设备未正确地接收到响应，则不添加至少一个在其期间监听附加响应的时隙； (ii)如果设备未正确地接收到响应，则设备添加至少一个在其期间监听附加响应的时隙，但如果设备正确地接收到响应，则不添加至少一个在其期间监听附加响应的时隙； (iii)不管设备是否正确地接收到响应，设备都添加至少一个在其期间监听附加响应的时隙。16.如权利要求1或2所述的方法，其中至少一个第一发现传输的至少一个广播分组指示要响应于第一发现传输而使用的无线电通道。17.如权利要求3所述的方法，其中操作(I)是由多个设备执行的，所述多个设备的第一发现传输能够从单个位置检测，但是由于多个设备之间的同步而不重叠。18.如权利要求1或2所述的方法，其中，在同时或重叠响应的情况下，对第一发现传输的每个响应使用射频调制来允许接收响应的设备调谐到最强响应。19.如权利要求3所述的方法，其中执行操作(I)的一个或多个设备包括位于一个区域中的一个或多个设备并且包括位于到该区域的入口的附加设备； 其中附加设备的每个第一发现传输包括多个广播分组，其中附加设备的每个第一发现传输中的至少两个广播分组具有不同的格式和/或在不同的通道上发送，以通知接收设备由在该区域中执行操作(I)的所述一个或多个设备所使用的一个或多个参数。20.如权利要求1或2所述的方法，其中至少一个广播分组包含认证信息，并且操作(2)还包括:如果检测到第一发现传输，则确定是否对第一发现传输作出响应，其中确定是否作出响应包括验证第一发现传输中的认证信息。21.如权利要求14所述的方法，其中多个第一发现传输中每一个的至少一个广播分组指示执行第一发现传输的设备在其期间将监听响应的时隙，并且该时隙是随机化的。22.如权利要求16所述的方法，其中多个第一发现传输中每一个的至少一个广播分组指示响应于至少一个第一发现传输而使用的无线电通道，并且该无线电通道是随机化的。23.一种包括无线收发器并且可操作成执行权利要求1所述的方法的设备。24.一种包括无线收发器并且可操作成执行权利要求2所述的方法的设备。25.如权利要求23或24所述的设备，可操作成执行操作(I)。26.如权利要求25所述的设备，配置为不执行操作(2)。27.如权利要求26所述的设备，包括无线锁。28.如权利要求23或24所述的设备，可配置为执行操作(I)或操作(2)或者同时执行操作⑴和(2)。29.如权利要求23或24所述的设备，可操作成执行操作(I)和(2)，其中任何两个相继的操作(2a)由多个第一发现传输隔开。30.如权利要求23或24所述的设备，配置为执行操作(2)。31.如权利要求30所述的设备，配置为执行操作(2)但是不执行操作(I)。32.如权利要求31所述的设备，包括无线钥匙。33.如权利要求25所述的设备，在执行操作(I)时，可操作成在操作(Ib)中检测到对第一发现传输的响应之后的时段内根据以下规则(i)、(ii)、(iii)中的一个操作: (i)如果设备正确地接收到响应，则设备可操作成在该时段内执行更多监听操作，但如果设备未正确地接收到响应，则不在该时段内执行更多监听操作； (?)如果设备未正确地接收到响应，则设备可操作成在该时段内执行更多监听操作，但是如果设备正确地接收到响应，则不在该时段内执行更多监听操作； (iii)不管设备是否正 确地接收到响应，设备都可操作成在该时段内执行更多监听...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·K·沙尔玛，M·乌尔姆，
申请(专利权)人：卫士全公司，
类型：发明
国别省市：美国;US