[发明专利]使用电池供电的无线网络基础设施来跟踪移动终端以及与移动终端通信

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2007年8月31日提交给加拿大知识产权局且题为“Underground communication network system for personal tracking andHVAC control”的加拿大专利申请No.2,559,471的优先权

技术领域

本发明大体涉及无线电信网络的领域。本发明更具体地涉及使用电池供电的无线网络基础设施来跟踪移动终端以及与移动终端通信。

背景技术

随着因特网以及电子电路日益提高的微型化和集成化的出现，在数据通信网络的领域中已开始显现新的发展前途。

诸如工业自动化及监控、个人及资产的定位以及防务与安全管理之类的若干应用具有用有线网络或现有的无线网络不能满足的具体要求。

为了给这些类型的应用提供解决方案，在过去的十年中进行了大量的新研究以开发新的且更高效的无线网络系统和协议。

这一研究引起出现许多专用和非专用无线联网技术。诸如WLAN(IEEE 802.11)、WiMAX(IEEE 802.16)、Bluetooth(IEEE 802.15.1)、ZigBee(IEEE 802.15)以及即将到来的SP100协议之类的一些协议是标准非专用无线联网协议。标准联网协议通常涉及众多竞争问题(延展性、拓扑、能量消耗、范围、频率等等)之间的折衷。因此它们很难根据特定应用的具体需要进行充分调整。相比而言，本发明不对标准起作用并且能够高度针对特定应用进行调整。本发明还不同于其它专用网络协议，诸如来自Dust Networks的TSMP和来自Sensicast的-两个其它非标准无线联网协议。

已在一些情况下实施了基于信标的网络。虽然这些网络促进了一些有用的进步，但是它们要么只在星型配置中操作要么消耗太多能量而不能是电池供电的。许多应用要求在该网络保持可靠的最大跳数和节点密度方面可高度缩放的网状网络。许多应用还要求秒级的网络连接时间。依靠中央同步的网状网络技术不能满足这些需求。

网状网络中的自组织通信(Ad hoc communication)往往意味着不用中央主机进行通信资源的局部分配。分配这些资源时必须普遍利用低能量消耗。

实时跟踪地下或受限环境(例如地下矿井、海军船只)中的移动终端是有挑战性的，原因在于：(1)移动终端不能从广域网(WAN)接收卫星或蜂窝信号[例如，GPS不工作]；(2)部署局域网(LAN)基础设施极度昂贵、操作上不切实际和/或不可靠，因为(a)RF信号传播是非直视性(non-line-of-sight)且受限于具有波导约束的隧道、走廊或房间；(b)电源插座很缺乏并且安装附加的电力布线、连接器和适配器是繁琐的任务；(c)许多站点位于远程区域和/或位于发展中国家，在那里安装和维护电信网络的技术工人短缺；(d)布线易于损坏。

根据前面描述，看来存在对其消除上述缺陷的新颖无线网络技术的需要。

发明内容

作为发明的第一方面，提供了一种减少无线网络中的标签读取器的能量消耗的方法，该方法包括：

a)使所述标签读取器的发射器和接收器变到断电状态；

b)对于有限的传输时间帧，对所述标签读取器的发射器加电；

c)在所述传输时间帧期间，发送信标消息以允许网络中的标签与所述标签读取器通信，其中所述信标消息包括所述标签读取器的标识符、所述标签读取器的信道特性以及所述标签读取器的接收器的加电调度表，其中所述标签几乎连续地处于加电状态；

c)依据所述调度表在有限的接收时间帧期间对所述标签读取器的接收器加电，以若需要的话使得所述接收器能够接收由网络中的所述标签发送的消息；

d)周期性地重复步骤a)到d)。

作为发明的进一步方面，提供了一种在无线网络中的标签读取器，该标签读取器包括：

发射器；

接收器；

处理单元，被配置成：使所述标签读取器的发射器和接收器变到断电状态；对于有限的传输时间帧，对所述标签读取器的发射器加电；在所述传输时间帧期间，发送信标消息以允许网络中的标签与所述标签读取器通信，其中所述信标消息包括所述标签读取器的标识符、所述标签读取器的信道特性以及所述标签读取器的接收器的加电调度表；依据所述调度表在有限的接收时间帧期间对所述标签读取器的接收器加电，以若需要的话使得所述接收器能够接收由网络中的所述标签发送的消息。