[发明专利]网状网格中的协调工作循环指派

说明书

在一个方面，网状网络中的节点从网状网络中的相邻节点接收存在性消息，并基于接收到的存在性消息来确定相邻节点的数量。节点基于相邻节点的数量确定要请求的相邻节点的工作循环百分比，所述工作循环百分比指示为了确保节点发送的消息被成功接收的预定概率相邻节点应当清醒以接收消息的最小时间百分比。节点广播所述工作循环百分比，以供相邻节点接收。节点还从对应的相邻节点接收所请求的工作循环百分比，基于接收到的工作循环百分比中的最大工作循环百分比来设置节点的操作工作循环，并根据所设置的节点的工作循环来休眠和唤醒。

技术领域

本发明总体涉及无线通信网络，具体涉及在网状网络中的节点的工作循环(dutycycle)。

背景技术

低功率无线通信技术使用网状网络拓扑来增加其覆盖和灵活性。这种技术要求网状网络的节点充当分组或消息的转发者。结果，来自源的分组可能通过均接收并重传分组的若干其他节点到达其目的地。

一种执行重传的简单直接的方法是每个接收传输的节点广播分组，但限制传输次数以避免具有无限重传的循环。这种称为泛洪的技术在计算机联网中被广泛使用，并且已经被提出以支持用于无线解决方案的网状联网，例如用于低能量(BLE)解决方案。泛洪不需要路由信息或调度，并且对拓扑结构中的变化非常宽容。

在此认识到，泛洪的缺点是：对于通过网络传播的分组而言，节点必须是清醒的并准备好进行接收和发送。这可能需要高工作循环，其会耗尽低功率器件的电池。另一个缺点是：当许多设备同时广播时，发生分组冲突和丢失的可能性较高。传输调度可以帮助解决这个问题，但是它降低了网络的灵活性，并且需要扩散和存储附加的同步信息。

此外，泛洪被设计为在网络中的所有节点上扩散信息。当被用作点对点通信的手段时，网络很快被过度利用，因为少量的中继可能就足以保证信息被正确接收。

路由传输是通过多跳网络传递分组的另一种方式。路由传输意味着节点之间沿着从源到目的地的路由的单播传输。因此，路由传输要求源节点能够找到去往目的节点的路由，根据一些度量和条件来选择路由之一，并且将路由信息封装到分组中(指定路由上的每个节点或者使用寻址系统)。然而，在此认识到，在存储器和处理能力方面路由传输挑战了节点的硬件。为了定义路由和判断路由性能，有必要获得、扩散和更新与网络中的节点有关的信息。这使得路由传输变得复杂，并且路由传输对于低功率网状网络而言并不总是实用的解决方案。

发明内容

本发明的实施例包括用于优化和协调网状网络中的节点的工作循环的装置和方法。节点的工作循环是通过节点的清醒时段和休眠时段来定义的周期。节点只有在清醒时才能发送和接收分组，且节点在休眠时关闭其无线电收发机，以降低能耗。节点的工作循环可以用两个参数来表征：工作循环周期，其指示设备的连续唤醒实例之间的时间间隔；以及，工作循环百分比，其指示在工作循环周期期间设备清醒的时间百分比。

与传统的泛洪或通过网状网络扩散消息的方法相反，本文描述的实施例可用于最小化节点的能量消耗，同时预期消息将以预定的成功概率到达其目的地。对给定设备的工作循环的确定取决于设备附近的网络的密度。给定节点可达的设备越多，对于这些设备而言，期望在任何时候这些设备中的至少一个设备可达所需要的工作循环就越低。为此，描述了相邻节点发现和工作循环请求的流程。

根据一些实施例，节点可以确定要请求的相邻节点的工作循环百分比，并与相邻节点共享所请求的百分比。网状网络的节点的这种方法包括从网状网络中的一个或多个相邻节点中的每一个相邻节点接收存在性消息。该方法还包括基于接收到的存在性消息确定相邻节点的数量。被计算在相邻节点数量中的节点可以只是可向不同于进行请求的节点的至少一个节点接收和转发消息的节点。该方法还包括：基于相邻节点的数量确定要请求的相邻节点的工作循环百分比，工作循环百分比指示相邻节点应当清醒以接收消息来使得能确保成功接收由节点发送的消息的预定概率的最小时间百分比。该方法还包括：广播所述工作循环百分比，以由相邻节点接收。尽管广播可以被其他节点接收，但该广播是针对发送由节点接收的存在性消息的相邻节点的。