通过活跃和睡眠状态之间的转换来实现节电的无线个域网(PAN)协调器

摘要

本文描述了用于由个域网（PAN）协调器进行节电的系统和方法。提供了与一个或多个设备形成无线PAN的PAN协调器。进一步，该PAN协调器进入睡眠状态以节电。该无线PAN在该PAN协调器进入活跃状态时可用。

说明书

背景

领域

本申请一般涉及个域网（PAN），尤其涉及配置为进行节电的ZigBee协调器。

背景

个域网（PAN）是多个计算设备间的通信网络，这些计算设备靠近一个计算设备的个人。在典型PAN中，协调器形成网络树的根。协调器连接至一个或多个设备。相应地，协调器可与一个或多个设备通信。然而，在典型的PAN中，协调器总是保持开启，因为其是网络树的根。保持开启需要协调器持续用电。因此，存在对能减少用电的协调器的需要。

概述

本发明的系统、方法和设备各自具有若干方面，其中并非仅靠任何单一方面来得到其期望属性。在不限制如所附权利要求所表达的本发明的范围的情况下，现在将简要地讨论其更为突出的特征。在考虑此讨论后，并且尤其是在阅读题为“某些实施例的详细描述”的章节之后，将理解本发明的特征是如何提供包括配置为进行节电的协调器在内的优点的。

本公开的一个方面是个域网（PAN）协调器。该PAN协调器包括配置成存储以一个或多个设备为目的地的一条或多条消息的队列。该PAN协调器配置成发起与一个或多个设备形成无线PAN。该PAN协调器在第一条件被满足之后从活跃状态转换到睡眠状态。该PAN协调器在第二条件被满足之后从该睡眠状态转换到该活跃状态。

本公开的另一方面是由个域网（PAN）协调器进行节电的方法。该方法包括存储以一个或多个设备为目的地的一条或多条消息。该方法还包括发起与一个或多个设备形成无线PAN。该方法还包括在第一条件被满足之后从活跃状态转换到睡眠状态。该方法进一步包括在第二条件被满足之后从该睡眠状态转换到该活跃状态。

本公开的又一方面是无线设备。该无线设备包括用于存储以一个或多个设备为目的地的一条或多条消息的装置。该无线设备还包括用于发起与一个或多个设备形成无线个域网（PAN）的装置。该无线设备还包括用于在第一条件被满足之后从活跃状态转换到睡眠状态的装置。该无线设备进一步包括用于在第二条件被满足之后从该睡眠状态转换到该活跃状态的装置。

本公开的另一方面是一种包括计算机可读介质的计算机程序产品。该计算机可读介质包括用于使计算机存储以一个或多个设备为目的地的一条或多条消息的代码。该计算机可读介质包括用于使计算机发起与一个或多个设备形成无线个域网（PAN）的代码。该计算机可读介质包括用于使计算机在第一条件被满足之后从活跃状态转换到睡眠状态的代码。该计算机可读介质包括用于使计算机在第二条件被满足之后从该睡眠状态转换到该活跃状态的代码。

附图简述

图1是解说了示例性个域网的示图。

图2是图1中所示的示例性设备的功能框图。

图3是图1中所示的示例性协调器的功能框图。

图4是图1中所示的设备与协调器通信的示例性过程的流程图。

图5是图1中所示的协调器与设备通信的示例性过程的流程图。

详细描述

本文使用词语“示例性”来意指“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何实施例不必被解释为优于或胜过其他实施例。本文所述的技术可被用于各种个域网，诸如，Z波（Z-Wave）、6LowPAN、Synkro、无线HART、MIWi、SP100、ZigBee网络、蓝牙，等等。这些各式各样的通信技术在本领域中是公知的。为了清晰起见，针对实现ZigBee网络的ZigBee系统来描述诸方法和设备的特定方面。

一般而言，ZigBee网络包括两个或多个彼此通信的ZigBee设备。一种类型的ZigBee设备是协调器（“协调器”）。协调器可形成“网络树”的“根”。相应地，协调器可发起并维护网络。相应地，协调器可存储关于网络的信息。此外，该协调器可充当到其他网络的网桥。另一种类型的ZigBee设备是ZigBee端设备（“设备”）。该设备可从协调器接收消息或命令。该协调器可与一个或多个设备形成网络（例如，对）。

本文中所描述的各方法和设备对应于配置为进行节电的协调器。该协调器在未使用时进入节电状态（例如，睡眠状态）。

图1是解说了示例性个域网的示图。PAN 100包括配置成与覆盖区101中的一个或多个设备（例如，设备115、120、125）通信的协调器110。协调器110配置成存储要由设备115、120、125执行的命令。例如，协调器110的用户可在该协调器110处输入针对设备115的命令（例如，作业）。协调器110可在存储器中（诸如协调器110处的队列中）存储这些命令。此外，PAN 100中的设备115、120、125配置成向协调器轮询关于相应设备115、120、125待决的任何命令。例如，设备115可周期性地向协调器轮询待决命令。如果命令待决，则协调器110可将该（这些）命令传达给设备115。设备115随后可执行所传达的命令。此外，设备115、120、125可被配置成连接至协调器110并在通信信道上通信。尽管未示出，但PAN 100可进一步包括附加的设备。

在一个实施例中，在设备115、120、125与协调器110通信之前，设备115、120、125与协调器110进行关联或“配对”。配对是设备115、120、125藉以向协调器110注册的过程，其包括在用户控制下。一旦经配对，设备115、120、125一般只要落在射程以内并且处于活跃时就能够与协调器110通信，而无需重新执行该配对过程。

在配对之前，设备115、120、125和协调器110必须首先发现彼此，例如通过进入在其中设备115、120、125与协调器110通过交换发现消息来发现彼此的可发现状态。一旦发现，设备115、120、125与协调器110就可以彼此配对。配对至少部分地是限制对特定设备的配对的安全性功能。例如，配对可包括消息交换，该消息交换可包括口令认证方案，其中第一设备和/或协调器必须用口令（诸如4位数字，该数字往往是在工厂处为设备和/或协调器设定的）来响应第二设备和/或协调器以防止未获授权或非期望的设备配对。在诸如蓝牙之类的联网协议中，发现和配对是分开的规程。然而，最常见的情形是发现和配对被一起执行。一旦经配对，设备115、120、125与协调器110向彼此注册并且在落在射程以内且处于活跃时可自动连接。

在一个实施例中，在关联之后，设备115、120、125可进入睡眠状态。在睡眠状态中，各设备可使用一些功率，但是不主动地发射/接收信息。设备115、120、125可从睡眠状态苏醒并进入活跃状态。设备115、120、125可配置成周期性地（例如，每几秒）苏醒。设备115、120、125还可配置成向协调器110发送消息。如果设备115、120、125从协调器110接收到响应，它们可基于该响应进行响应。如果设备115、120、125没有从协调器110接收到响应，它们可返回睡眠状态。设备115、120、125可在返回睡眠状态之前等待所设置的时间段（例如，超时时段）。

此外，在一个实施例中，在关联之后，协调器110可进入睡眠状态。在睡眠状态的一个实施例中，协调器110可断电和/或关闭，从而它在睡眠状态中使用很少乃至不使用功率。在另一实施例中，协调器110可使用一些功率以维持受限的可操作性，但可不主动地发射/接收信息。协调器110在第一条件被满足的情况下可进入睡眠状态。在一个实施例中，该条件是协调器110是否空闲达预定的时间段（例如，几秒）。在另一实施例中，用户诸如通过按压协调器110上的按钮来发起睡眠状态。在又一实施例中，如果协调器110处没有关于在与协调器110相同的PAN中的设备的命令待决，则协调器110进入睡眠状态。协调器110在第二条件被满足时可从睡眠状态苏醒并进入活跃状态。在一个实施例中，在用户诸如通过按压协调器110上的按钮来发起活跃状态时，第二条件被满足。在另一实施例中，在协调器110处有关于在与协调器110相同的PAN中的设备的命令待决时，协调器110苏醒。在活跃状态的一个实施例中，协调器110等待从有命令待决的至少一个设备接收消息。该消息可包括检查待决命令的轮询消息。作为响应，协调器110可向这至少一个设备传达该命令。因此，协调器110可通过进入睡眠状态、并且仅在特定条件下进入活跃状态而不是只保持在活跃状态中来节电。

图2是如图1中所示的示例性设备的功能框图。如上关于图1所讨论的，设备115可与协调器110通信。设备115可经由天线210向/从协调器110传送和接收数据（例如，消息、命令）。天线210可进一步耦合至收发机220。收发机220可被配置成调制和解调从天线210发射和接收的数据。收发机220可进一步耦合至处理器230。处理器230可处理所发射或接收的数据，和/或控制设备115的其他组件。处理器230可经由一条或多条总线被进一步耦合以从存储器240读取数据或向存储器240写入数据。

处理器230可进一步耦合至轮询消息发生器270。轮询消息发生器270可配置成生成要被发送到例如以上关于图1所讨论的协调器110的轮询消息。例如，轮询消息发生器270可生成轮询消息。该轮询消息可包括指示设备115的标识符的信息。该轮询消息可进一步包括指示检查待决消息的请求的信息。轮询消息发生器270可将该轮询消息发送给处理器230以供处理。处理器230可向收发机220发送该轮询消息。收发机220可调制该轮询消息并经由天线210向协调器110传送经调制的轮询消息。

此外，设备115可配置成从协调器110接收请求其执行命令的消息。设备115随后可执行该命令。例如，在协调器110从设备115接收到轮询消息并确定存在关于设备115的待决命令之后，协调器110可向设备115传送指示该命令的消息。设备115在收发机220处接收该消息。收发机220可解调该消息。处理器230随后可进一步处理该消息和/或将在该消息中所接收到的信息存储在存储器240中。处理器230可执行该命令或将该命令转发给设备115的恰适组件，诸如事件处理器280。该处理器可进一步耦合至事件处理器280。事件处理器280可配置成执行所接收到的命令。例如，事件处理器280可以是接通/切断光源的开关。

在一个实施例中，在执行命令之后，处理器230可进一步生成指示已执行该命令的返回消息。处理器230可将该消息发送给收发机220，后者对该消息进行调制。收发机随后经由天线210向协调器110传送该消息。

处理器230可配置成将设备115在活跃状态与睡眠状态之间转换，如以上关于图1所讨论的。例如，处理器230可配置成调节功率电平和/或关闭/开启设备115的各种组件。

收发机220可配置成在设备115处于睡眠状态时关闭或降低功率。此外，收发机220可配置成在设备115处于活跃状态时开启和/或传送/接收信息。

尽管是分开来描述的，但应领会关于设备115所描述的各功能框无须是分开的结构元件。例如，处理器230和存储器240可以实施在单块芯片中。处理器230可附加地或替换地包含存储器，诸如处理器寄存器。类似地，处理器230、收发机220、轮询消息发生器270、以及事件处理器280中的两者或更多者可以实施在单块芯片中。此外，收发机220可包括发射机、接收机、或这两者。在其他实施例中，发射机和接收机是两个分开的组件。

存储器240可包括处理器高速缓存，包括其中不同级别具有不同能力和访问速度的多级别的分级高速缓存。存储器240也可包括随机存取存储器（RAM）、其他易失性存储设备、或非易失性存储设备。存储可包括硬盘驱动器、光碟（诸如压缩碟（CD）或数字视频碟（DVD））、闪存、软盘、磁带、和Zip驱动器。

关于设备115所描述的功能框中的一个或多个和/或这些功能框的一种或多种组合可被实施为通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文中所描述功能的任何合适组合。关于设备115所描述的功能框中的一个或多个和/或这些功能框的一种或多种组合也可被实现为计算设备的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、协同DSP通信的一个或更多个微处理器，或任何其他此类配置。

图3是如图1中所示的示例性协调器的功能框图。如上关于图1所讨论的，协调器110可与一个或多个设备通信。协调器110可经由天线310向/从设备115、120、125传送和接收数据（例如，轮询消息、命令）。天线310可进一步耦合至收发机320。收发机320可被配置成调制和解调从天线310发射和接收的数据。收发机320可进一步耦合至处理器330。处理器330可处理所发射或接收的数据和/或控制协调器110的其他组件。处理器330可经由一条或多条总线被进一步耦合以从存储器340读取数据或向存储器240写入数据。

处理器330可进一步耦合至输入设备370。输入设备370可配置成接收输入（例如，用户输入）。例如，输入设备370可包括协调器110的用户可按压的一个或多个物理按钮。输入设备370可将指示输入的信息传送给处理器330以供进一步处理和/或存储在存储器340上。该输入可包括要被发送到一个或多个设备（例如，设备115、120、125）的命令。在替换方案中或另外，该输入可指示协调器110进入睡眠状态或活跃状态。处理器330可配置成将协调器110在活跃状态与睡眠状态之间转换，如以上关于图1所讨论的。例如，处理器330可配置成调节功率电平和/或关闭/开启协调器110的各种组件。

处理器330可进一步耦合至事件处理器380。事件处理器380可配置成响应从一个或多个设备（例如，设备115、120、125）接收到的轮询消息。例如，协调器110可经由天线310在收发机320处接收来自设备115的轮询消息。收发机320可解调该轮询消息。处理器330随后可进一步处理该消息和/或将在该消息中所接收到的信息存储在存储器340中。处理器330可向事件处理器380转发该轮询消息。事件处理器380可配置成确定发送了该轮询消息的设备。例如，该轮询消息可包括设备115的标识符。此外，事件处理器380可配置成确定是否存在关于设备115待决的消息。例如，存储器340可包括其中存储待决命令的队列。事件处理器380可访问存储器340来确定队列上是否存在关于设备115的任何待决的命令。事件处理器380可进一步配置成生成指示一个或多个待决命令或指示没有命令待决的响应消息。事件处理器380可将该响应消息转发给处理器330以供处理。处理器330可向收发机320发送经处理的响应消息。收发机320可调制该响应消息并经由天线310向设备115传送该响应消息。

收发机320可配置成在协调器110处于睡眠状态时关闭或降低功率。此外，收发机320可配置成在协调器110处于活跃状态时开启和/或传送/接收信息。

尽管是分开来描述的，但应领会关于协调器110所描述的各功能框无须是分开的结构元件。例如，处理器330和存储器340可以实施在单块芯片中。处理器330可附加地或替换地包含存储器，诸如处理器寄存器。类似地，处理器330、收发机320、以及事件处理器380中的两者或多者可以实施在单块芯片中。此外，收发机320可包括发射机、接收机、或这两者。在其他实施例中，发射机和接收机是两个分开的组件。

存储器340可包括处理器高速缓存，包括其中不同级别具有不同能力和访问速度的多级别的分级高速缓存。存储器340也可包括随机存取存储器（RAM）、其他易失性存储设备、或非易失性存储设备。存储可包括硬盘驱动器、光碟（诸如压缩碟（CD）或数字视频碟（DVD））、闪存、软盘、磁带、和Zip驱动器。

输入设备370可包括但不限于键盘、按钮、按键、开关、定点设备、鼠标、操纵杆、遥控器、红外检测器、视频摄像机（有可能与视频处理软件耦合以例如检测手势或面部姿态）、运动检测器、和/或话筒（有可能耦合至音频处理软件以例如检测语音命令）。

关于协调器110所描述的功能框中的一个或多个和/或这些功能框的一种或多种组合可被实施为通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文中所描述功能的任何合适组合。关于协调器110所描述的功能框中的一个或多个和/或这些功能框的一种或多种组合也可被实现为计算设备的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、协同DSP通信的一个或更多个微处理器，或任何其他此类配置。

图4是图1中所示的设备与协调器通信的示例性过程的流程图。在步骤405处，设备115、120、125中的至少一个设备与协调器110配对（例如，形成网络）。在步骤410处继续，设备115、120、125中的至少一个设备进入睡眠状态。进一步，在步骤415处，设备115、120、125中的至少一个设备苏醒。例如，设备115、120、125中的这至少一个设备可在预定时段（例如，几秒）之后苏醒。在步骤417处继续，设备115、120、125中的这至少一个设备确定与协调器110形成的网络是否活跃（例如，协调器110处于活跃状态）。如果在步骤417处设备115、120、125中的这至少一个设备确定该网络不活跃，则过程400返回至步骤410。如果在步骤417处设备115、120、125中的这至少一个设备确定该网络是活跃的，则过程400继续至步骤420。在步骤420处，设备115、120、125中的这至少一个设备向协调器110发送轮询消息。在步骤425处，设备115、120、125中的这至少一个设备确定是否在预定的超时时段（例如，几秒）以内接收到来自协调器110的响应消息。该响应消息可包括要由设备115、120、125中的至少一个设备执行的命令。如果设备115、120、125中的这至少一个设备确定未收到响应消息，则过程400返回至步骤410。如果设备115、120、125中的这至少一个设备确定接收到响应消息，则过程400继续至步骤430。在步骤430处，设备115、120、125中的这至少一个设备对该响应消息进行响应。例如，设备115、120、125中的这至少一个设备可执行包括在该响应消息中的命令。在可选步骤435处，设备115、120、125中的这至少一个设备向协调器110传送指示设备115、120、125中的这至少一个设备已对该消息进行了响应的返回消息。进一步，过程400返回至步骤410。

图5是图1中所示的协调器与设备通信的示例性过程的流程图。在步骤505处，设备115、120、125中的至少一个设备与协调器110配对。在步骤510处继续，协调器110进入睡眠状态。进一步，在步骤515处，协调器110确定在该协调器110处唤醒该协调器110的事件是否已发生，如关于图1所讨论的。例如，协调器110确定是否存在关于设备115、120、125中的这至少一个设备待决的命令。如果协调器110确定事件尚未发生，则过程500返回至步骤515。如果协调器110确定事件已发生，则过程500继续至步骤520。在步骤520处，协调器110苏醒并进入活跃状态。接下来，在步骤525处，协调器110确定是否从设备115、120、125中的这至少一个设备接收到轮询消息。该轮询消息可包括设备115、120、125中的这至少一个设备的标识符和/或检查待决命令的请求。如果协调器110确定尚未接收到轮询消息，则过程500返回至步骤525。如果协调器110确定从设备115、120、125中的这至少一个设备接收到轮询消息，则过程继续至步骤530。在步骤530处，协调器110向设备115、120、125中的这至少一个设备传送指示关于设备115、120、125中的这至少一个设备的待决的命令的响应消息。在可选步骤535处，协调器110确定是否从设备115、120、125中的这至少一个设备接收到指示已执行该命令的返回消息。如果协调器110确定尚未接收到该返回消息，则过程返回至步骤535。如果协调器110确定已接收到该返回消息，则过程返回至步骤510。

应该认识到，取决于各实施例，本文所述的任何方法的特定动作或事件可以不同的顺序执行、可以被添加、合并、或全部省去（例如，不是所有描述的动作或事件都是实践本发明所必需的）。此外，在特定实施例中，各动作或事件可例如通过多线程处理、中断处理、或多处理器并发地而不是顺序地执行。

本领域技术人员将认识到，结合本文中所公开的各实施例描述的逻辑框、模块、电路、和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件、或者这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，以上已经以其功能性的形式一般化地描述了各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和加诸于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可以变化的方式来实现所描述的功能性，但此类实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为诸计算设备的组合，例如DSP与微处理器、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或更多个微处理器的组合、或任何其它此类配置。

结合本文中公开的实施例来描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中实施。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所公知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合至处理器以使得该处理器能从该存储介质读信息并向该存储介质写信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

尽管以上具体描述已显示、描述、和指出如应用到各种实施例的本发明的新颖特征，但应理解的是本领域的技术人员可对所示设备或过程在形式或细节上的作出各种省略、替换、和改变而不会背离本发明的范围。如将认识到的，本发明可在未提供本文所阐述的所有特征和益处的形式内体现，因为一些特征可独立于其它特征使用或实践。本发明的范围是由所附权利要求而非由前述描述来指示的。落在权利要求的等效方案的意义和范围内的所有变化都应被包含在其范围内。