用于连接对象与网关之间的无线通信的方法和设备技术

在包括多个连接对象、网关和中央服务器的无线通信网络中的通信方法。这些元件经由在频道上发送和接收的消息彼此通信。信道为了由网关周期性地传输标签消息而被保留，从而允许组织和优化网络使用和通信时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于连接对象与网关之间的无线通信的方法和设备
本专利技术涉及射频网络中的通信协议，并且更具体地涉及允许在无线网络内以远距离和低功率进行这种类型通信的方法。在本专利技术应用于分层模型时，本专利技术涉及链路层(包括媒体访问控制MAC的层)的协议。本专利技术还涉及实现这些方法的设备。
技术介绍
用于在包括连接对象、网关和中央服务器的无线网络中交换数据的方法是公知的。例如，专利申请US2014/0111313公开了一种连接对象在连接至网关之前必须执行很多步骤的通信方法。这些步骤包括：●侦听包含由至少一个网关传输的信标信号的周期性信号；●使连接对象的内部时钟与信标信号同步；●由连接对象借助于包含在周期性信号中的信标信号识别网关；●选择具有最强信标信号的网关；●由连接对象在加入请求时隙上发送消息；●由网关识别连接对象以及在周期性信号中分配用于通信的时隙；●由连接对象在加入确认时隙期间接收时隙；●在所分配时隙上在连接对象与网关之间进行通信。这种类型的协议呈现了许多限制。第一，对使用时间的管理远不是最优的，因为将周期性信号细分成时间窗口和时间子窗口延长了通信之间的延迟。第二，如果网关的数量增大，则周期性信号的持续时间增大(或子窗口的数量减小)，这相当地延长了通信之间的延迟(或者减小了可以由网关分配的子窗口的数量)。第三，可以由网关向连接对象分配的时隙数量受限以使周期性信号不会变得太长。因此，网络饱和的风险变得显著。第四，网络的频率使用受限并且未被优化的。第五，连接对象必须定期再同步以便能够在其时隙中进行通信，这消耗了能量。总之，此协议缺乏灵活性，几乎不适合于偶尔进行通信的对象，并且未优化对可以用于通信的时间的使用。在LoRa通信协议(https://www.lora-alliance.org/)中描述了另一种用于在无线网络中交换数据的方法，所述方法描述了包括一组宏小区的网络，所述宏小区各自包括连接对象和宏网关(屋顶种类)。每个宏网关都能够在不同频率的信道上并且以不同传送速率(或吞吐量，也就是说，每单位时间传输的数字数据的量，以位/秒或八位字节/秒表示)(约8个信道和8个传送速率)同时接收多条消息。具有待发送消息的可连接的连接对象半随机地选择信道和压缩因子(取决于其与宏网关的距离)并发送其消息。此协议还呈现出许多缺陷。首先，使用时间未被组织：每个连接对象在想要时发送其数据，唯一条件是不超过任何法定使用限制。因此，考虑到大量连接对象潜在地链接至宏网关，消息冲突的概率可能变得很显著。其次，宏网关仅例外地发送信息。原因在于，当宏网关传输信号时，其使上行链路信号变得模糊，并且于是不能够接收消息。另一个原因是，在大多数情况下，公共频带中的传输时间和/或发射器对此频带的使用率受监管无线电机构的严格限制，并且由于这些宏网关旨在为大量对象服务，所以所述宏网关可以专用于单独对象的传输时间是极其有限的。因此，如果宏网关进行传输，则其将占用时间的一部分，这将减少可用于侦听上行链路消息的时间并且将造成耗尽由监管机构所分配的下行链路路径的占用时间资本。因此，这将增大等待连接对象进行通信的延迟以及消息冲突的风险。此外，如果宏网关定期传输消息，则其冒着迅速达到法定时间使用限制的风险。出于相同的原因，宏网关仅例外地向连接对象发送确认，这也可能造成问题。换言之，网络的使用时间不是最优的并且网络饱和。当宏网关服务于可能包括大量连接对象的宏小区时，这种情况更有可能发生。
技术实现思路
本专利技术由独立权利要求限定。从属权利要求限定了本专利技术的优选实施例。根据第一方面，本专利技术涉及使用在各自具有中心频率和带宽的多个信道的无线通信网络中的通信方法，所述网络包括多个连接对象和至少一个网关，所述连接对象和所述至少一个网关能够在所述信道中的每一个中传输和接收消息，这些信道中被称为信标信道的至少一个是为了由所述网关(120)周期性或拟周期性地传输信标消息而保留的单向通信信道。所述信标消息至少包括以下元素：前导、表明所述网关想要传递消息或者所述网关能够接收至少一条消息的指示、以及对用于交换至少一条消息的至少一个信道的指示。可替代地，所述通信网络是使用各自具有中心频率和带宽的多个信道的无线通信网络，所述网络包括多个连接对象和至少一个网关，所述连接对象和所述至少一个网关能够在所述信道中的每一个中传输和接收消息，这些信道中被称为信标信道的至少一个是为了由所述网关周期性或拟周期性地传输信标消息而保留的。所述信标信道包括以下两个元素中的至少一个：前导、或者表明所述网关想要传递消息或者所述网关能够接收至少一条消息的指示、以及对用于交换至少一条消息的至少一个信道的指示。本专利技术的目的之一是解决如上所述的网络饱和问题，优化对时间和频率的使用。根据本专利技术的方法潜在地允许无限数量的连接对象与网关交换通信(在实践中，对象的数量受网络容量、也就是说通信所耗费的物理时间的限制)。此外，本专利技术使得能够减小消息冲突的数量并且允许在网络中简单且有效地添加网关。所提出的解决方案包括使用由网关在单向的且为了周期性地传输信标消息而保留的一个信标信道上传输的信标消息。这些信标消息使得能够向连接对象警告用于传输或接收消息的网关的可用性并且向连接对象通知将在其上进行交换的信道。所述信标消息还允许连接对象选择连接对象将与其具有良好通信的网关。此外，所述通信方法很简单，因为连接对象可以在连接对象接收到信标消息的瞬间起的任何时刻发送消息。因此，连接对象不再必须与特定网关相关联和/或保持完美同步的内部时钟。当连接对象想要传输或接收数据时，连接对象可以在信标信号上自动同步。连接对象可以自由选择网关并且可以容易地改变网关。因此，所使用的通信时间和频率是组织良好的并且具有成本效益。最后，借助于指示存在网关的信标消息，可以在没有外部干预的情况下组织其他网关，并且添加网关使得能够(在没有外部干预的情况下)增加网络的容量。无线通信网络中的第一通信方法涉及多个连接对象与至少一个网关之间的通信。此方法是通过其实现以下操作的方法：(A).连接对象向网关传送消息。为此，所述连接对象侦听一条或多条信标信道以检测至少一条信标消息的至少一部分。接下来，所述连接对象选择传输可由所述连接对象感知的信标消息的网关。所述连接对象接收由所选网关传输的所述信标消息。然后，所述连接对象通过查询包含在所述信标消息中的指示来验证所述网关想要传递消息或者所述网关能够接收至少一条消息。最后，所述连接对象在于所述信标消息中指示的至少一个信道上向所述所选网关传输消息。(B).连接对象从网关处接收消息。为此，所述连接对象侦听一个或多个信标信道以接收至少一条信标消息。接下来，所述连接对象验证所述网关想要向其传递消息。最后，所述连接对象在于所述信标消息中指示的至少一个信道上接收消息。可替代地，所述方法是通过其实现以下操作的方法：(A).可连接的连接对象向网关传送消息。为此，所述连接对象侦听一个或多个信标信道以检测至少一条信标消息的至少一部分，所述信标消息的所述部分使得能够确定传送所述信标消息的所述信号的RSSI。接下来，所述连接对象根据所述RSSI选择网关，然后，所述连接对象接收由所选网关传输的所述信标消息，并且所述连接对象通过查询包含在所述信标消息中的指示来验证所述网关想要传递消息或者能够接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在使用各自具有中心频率和带宽的多个信道的无线通信网络(100)中的通信方法，所述网络(100)包括多个连接对象(110)和至少一个网关(120)，所述连接对象(110)和所述至少一个网关(120)能够在所述信道中的每一个中传输和接收消息，这些信道中被称为信标信道的至少一个是为了由所述网关(120)周期性或拟周期性地传输信标消息而保留的单向通信信道，所述信标消息包括：·前导；·表明所述网关(120)想要传递消息或者所述网关能够接收至少一条消息的指示；·对用于交换至少一条消息的至少一个信道的指示；所述通信方法是通过其实现以下操作的方法，(A).连接对象(110)通过执行以下步骤向网关(120)传送消息：1.侦听一个或多个信标信道(310)以检测至少一条信标消息的至少一部分；2.选择传输可由所述连接对象感知的信标消息的网关(120)；3.接收由所选网关(120)传输的所述信标消息并且由所述连接对象(110)验证此网关(120)能够接收消息(322)；4.由所述连接对象(110)在于所述信标消息中指示的至少一个信道上向所述所选网关(120)传输消息(324)；和/或(B).连接对象(110)通过执行以下步骤从网关(120)处接收消息：1.侦听一个或多个信标信道(310)以接收至少一条信标消息(330)；2.由所述连接对象(110)验证所述网关(120)想要向所述连接对象传递消息(331)；3.由所述连接对象(110)在于所述信标消息中指示的至少一个信道上接收消息(332)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.05 BE 2015/56221.一种在使用各自具有中心频率和带宽的多个信道的无线通信网络(100)中的通信方法，所述网络(100)包括多个连接对象(110)和至少一个网关(120)，所述连接对象(110)和所述至少一个网关(120)能够在所述信道中的每一个中传输和接收消息，这些信道中被称为信标信道的至少一个是为了由所述网关(120)周期性或拟周期性地传输信标消息而保留的单向通信信道，所述信标消息包括：·前导；·表明所述网关(120)想要传递消息或者所述网关能够接收至少一条消息的指示；·对用于交换至少一条消息的至少一个信道的指示；所述通信方法是通过其实现以下操作的方法，(A).连接对象(110)通过执行以下步骤向网关(120)传送消息：1.侦听一个或多个信标信道(310)以检测至少一条信标消息的至少一部分；2.选择传输可由所述连接对象感知的信标消息的网关(120)；3.接收由所选网关(120)传输的所述信标消息并且由所述连接对象(110)验证此网关(120)能够接收消息(322)；4.由所述连接对象(110)在于所述信标消息中指示的至少一个信道上向所述所选网关(120)传输消息(324)；和/或(B).连接对象(110)通过执行以下步骤从网关(120)处接收消息：1.侦听一个或多个信标信道(310)以接收至少一条信标消息(330)；2.由所述连接对象(110)验证所述网关(120)想要向所述连接对象传递消息(331)；3.由所述连接对象(110)在于所述信标消息中指示的至少一个信道上接收消息(332)。2.如权利要求1所述的方法，其中，权利要求1的步骤(A)1在于侦听一个或多个信标信道以检测信标消息的至少一个前导的至少一部分，所述前导部分使得能够确定传送所述信标消息的所述信号的RSSI(320)，并且其中，在步骤(A)2中选择的所述网关是根据所述RSSI来选择的。3.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述信标消息进一步包括至少一个连接对象(110)的至少一个标识符，并且其中，权利要求1的步骤(B)2在于由所述连接对象(110)验证包含在所述信标消息中的所述至少一个标识符是其自己的(331)。4.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中，权利要求1的步骤(A)包括附加步骤：根据所述RSSI选择所述传送速率(323)以便使此速率在所述RSSI很高时较高并且在所述RSSI较低时较低，此步骤在步骤(A)3与(A)4之间执行。5.如权利要求4所述的方法，其中，在执行步骤(A)4之前，所述连接对象(110)等待作为所选传送速率的函数的一段时间。6.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤(A)和/或(B)分别包括在与用于所述传输或用于所述接收的信道相同的信道上接收和传输确认(325，333)的步骤，此步骤在对消息的所述传输或所述接收之后执行。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述确认是对射频传输的确认并且在对消息的所述接收之后被直接发送。8.如权利要求4和5中任一项以及权利要求6和7中任一项所述的方法，其中，所述确认是以等于或小于所述所接收或所传输消息的传送速率的传送速率来传输或接收的。9.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤(A)2中选择的所述网关(120)是具有最高RSSI的网关(120)。10.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤(A)2中选择的所述网关(120)是具有高服务质量(QoS)的网关(120)。11.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述网络(100)进一步包括中央服务器，所述中央服务器能够向连接对象分配网关(120)。12.一种包括射频调制解调器的设备，其特征在于，所述设备实现如权利要求1至11中任一项所述的程序。13.一种在使用各自具有中心频率和带宽的多个信道的无线通信网络(100)中的通信方法，所述网络(100)包括多个连接对象(110)和至少一个网关(120)，所述连接对象(110)和所述至少一个网关(120)能够在所述信道中的每一个中传输和接收消息，这些信道中被称为信标信道被称为信标信道的至少一个是为了由所述网关(120)周期性或拟周期性地传输信标消息而保留的单向通信信道，所述信标消息在特定于每个网关(120)的时间窗口中传输并且包括：·前导；·表明所述网关(120)想要传递消息或者所述网关能够接收至少一条消息的指示；·对用于交换至少一条消息的至少一个信道的指示；所述通信方法是通过其实现以下操作的方法，(A).网关(120)在其时间窗口中传输传送信标消息的信号(...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利·克罗哈斯，
申请(专利权)人：亨利·克罗哈斯，
类型：发明
国别省市：比利时,BE