经由多跳、异构通信网络的低功率、低延迟、端对端通信消息传送

摘要

本发明提供一种系统，且所述系统包括：服务器；无线接入点，其安置成与所述服务器进行信号通信；终端装置；和无线端点，其与所述无线接入点通信且被构造来与所述终端装置介接，所述服务器和所述终端装置被构造来经由所述无线端点来回发送信息数据包，每个信息数据包包括额外信息，其指示所述无线端点在所述无线端点针对所述信息数据包的初始行动之后采取随后行动。

说明书

发明背景

本文公开的主旨涉及经由多跳、异构通信网络的低功率、低延迟、 端对端通信消息传送。

在利用低功率无线嵌入式系统或多跳无线嵌入式系统的异构网 络中，当两个无线装置经由多个中间装置彼此通信时，发端装置经常 无法知道消息是否已到达其目的地。通常发端装置所知道的全部是消 息已成功传送至直接中间装置。但是在许多应用(比如安全和火警探 测系统)中，在发端装置处需要从目的地得到消息的立即响应或应答。

但是，这样的系统所面临的挑战将是开发在最小化消耗功率的同 时，还最小化请求与对应的响应之间的延迟的方法。迄今为止，开发 这些方法所做的工作已并非集中于促进请求-响应类型通信范例。相 反，工作已通常利用来自线路供电无线装置的信标传输以用来维持网 络和用来促进至电池供电装置的消息传输。但是这样的方法要求所有 网络装置实施复杂的时间同步方法且电池供电装置需要周期性唤醒 并监听信标。因此，甚至在不交换消息时，装置仍浪费大量电力资源， 而且，所述方法导致增加交换数据包的传送延迟。

发明概要

根据本发明的一个方面，提供一种系统，且所述系统包括：服务 器；无线接入点，其安置成与所述服务器进行信号通信；终端装置； 和无线端点，其与所述无线接入点通信且被构造来与所述终端装置介 接，所述服务器和所述终端装置被构造来经由所述无线端点来回发送 信息数据包，每个信息数据包包括额外信息，其指示所述无线端点在 所述无线端点针对所述信息数据包的初始行动之后采取随后行动。

根据本发明的另一方面，一种操作终端装置的方法，所述终端装 置安置于系统中，籍此所述终端装置和服务器经由无线端点和无线接 入点来回发送信息数据包，所述方法包括：准备将发送至所述服务器 的信息数据包；以及将所述无线端点将在所述无线端点针对所述信息 数据包的初始行动之后采取随后行动的指令嵌入所述信息数据包中。

根据本发明的又一方面，一种操作无线端点的方法，所述无线端 点安置于系统中，籍此终端装置和服务器经由所述无线端点和无线接 入点来回发送信息数据包，所述方法包括：接收信息数据包，其包括 信息数据包内容和额外信息；读取独立于信息数据包内容的可读性的 所述额外信息中的指令；以及针对所述信息数据包采取初始行动并根 据所述指令采取随后行动。

连同图从以下描述中将更加了解这些和其它优点和特征。

附图简述

在说明书完结处的权利要求书中特定指出且清楚地主张被认作 是本发明的主旨。连同附图从以下详细描述中了解本发明的前述和其 它特征以及优点，其中：

图1是示例性系统架构；

图2是图示应用端装置的操作的流程图；和

图3和图4是图示无线端点处使用的传输逻辑和接收逻辑的流程 图。

详细描述与优点和特征一起通过参考图的实施例解释本发明的 实施方案。

具体实施方式

根据本发明的方面并参考图1，开发一种在系统10中利用无线 链路以促进至少两个或更多个应用端装置之间的请求-响应类型通信 的通信协议。系统10被架构使得存在用作应用端装置之一的中央服 务器20和远离中央服务器20的多个无线群集20A、20B。多个无线 群集20A、20B的每个分别具有线路供电无线接入点(WAP)21A、 21B，并且分别具有一个或多个(即，多个，N个)电池供电无线端 点(WEP)22A、22B，诸如收发器和/或询答器。

无线接入点21A、21B安置成通过(例如)TCP/IP(WiFi/以太 网)系统与中央服务器20进行信号通信并且通过安全无线连接分别 与对应的无线端点22A、22B进行信号通信。每个无线端点22A、22B 与对应的应用端装置(AED)23A、23B(诸如，例如锁定器、安全 探测器、火警探测器、热探测器、烟雾探测器/警报器、一氧化碳探 测器和/或另一类似装置)介接。因此，图1的示例性系统10中的无 线网络促进中央服务器20与至少一个分布式应用端装置23A、23B 之间的通信。

请求-响应类型通信的一个实施例将是由电池供电的应用端装置 23A发送的消息，对于所述应用端装置23A，期望来自中央服务器 20的立即响应或应答或反之亦然。在这样的通信范例下，重要的是 电池供电无线端点22A保持唤醒而处于在转发来自电池供电应用端 装置23A的消息之后从中央服务器20接收响应的情形。同样对于保 存电池电力，重要的是只有在需要响应时，电池供电无线端点22A 保持唤醒并且一旦接收到响应或在一段预定义时间之后发生超时，那 么休眠。

本发明的协议将请求待决和响应待决信息嵌入于每个消息中，并 且参考图2，应理解，逻辑由应用端装置23A、23B使用以用于对消 息嵌入适当信息。以这种方式，将不要求将消息转发至中央服务器 20的中间电池供电无线端点22A、22B理解应用级消息，但是仍知道 这个消息之后的响应或另一请求正待决或应待决。这允许传输中间装 置知道是否需要保持唤醒以用来接收响应。这还允许接收中间装置类 似地知道是否需要保持唤醒以接收另一请求。

根据本发明的实施方案，如图2中所示，应用端装置23A首先 准备消息(200)，且这样做后，确定响应是否或是否应被期望201。 如果不是，那么用于“响应待决”的值设置为零(202)。如果响应 被期望，那么用于“响应待决”的值设置为一(203)。此时，确定 队列大小是否大于一(204)。即，确定是否还存在将在当前消息之 后立即发送至无线端点22A、22B的消息。如果不是，那么用于“请 求待决”的值设置为零(205)，且如果是，那么用于“请求待决” 的值设置为一(206)。接着应用端装置23A通过指示用于“请求待 决”和“响应待决”的零值或一值将“请求待决”和“响应待决”信 息嵌入至消息中(207)。此时，应用端装置23A发送消息(208)。

电池供电无线端点22A、22B使用用于处理如上述由应用端装置 23A、23B发送的具有嵌入信息的消息且用于确定是否保持唤醒的特 定逻辑。参考图3，概述无线传输消息之后在无线端点22A、22B的 每个处使用的逻辑，且参考图4，概述无线接收消息之后在无线端点 22A、22B的每个处使用的逻辑。

根据一个实施方案且如图3中所示，无线端点22A在大部分时 间休眠以保存电池电力且只有在对应的应用端装置23A处存在需要 传输至中央服务器20的事件时唤醒。在传输事件消息(300)之后， 无线端点22A确定响应是否待决(301)。如果响应不是待决，那么 无线端点22A进入休眠(302)。如果响应是待决，那么无线端点22A 将用于最后传输序列号的值设置成等于传输序列号(303)且在设置 本地响应待决标志以具有“真”值的同时，在响应模式中保持唤醒 (304)。

此时，无线端点22A确定是否已接收新数据包(305)。如果没 有接收新数据包，那么在一段预定义时间之后发生超时(306)，无 线端点22A将本地响应待决标志设置为具有“假”值(307)且如上 进入休眠(302)。如果已接收新数据包，那么无线端点22A确定接 收数据包的序列号是否大于或等于最后传输数据包的序列号(308)， 且如果接收数据包的序列号并不大于或等于最后传输数据包的序列 号，那么控制回到确定是否已接收新数据包(305)。如果接收数据 包的序列号大于或等于最后传输数据包的序列号，那么无线端点22A 将本地响应待决标志设置为具有“假”值(309)且可执行接收逻辑 (参见图4)(310)。

即，无线端点22A在接收响应之后进入休眠且除了事件传输之 外，周期性唤醒以将心跳消息传输至无线接入点21A。如果无线接入 点21A处存在等要电池供电应用端装置23A的消息，那么响应心跳 消息而发送保持唤醒信号。无线端点22A在响应其心跳而接收保持 唤醒消息之后将保持唤醒以用来从无线接入点21A接收待决消息。 在接收消息之后，无线端点应用图4中概述的逻辑以确定是保持唤醒 还是返回到休眠。

如图4中所示，这个逻辑开始于接收数据包(400)且确定接收 请求待决字段值是否为“真”(401)。如果接收请求待决字段值不 是“真”，那么无线端点22A进入休眠(402)且如果接收请求待决 字段值是“真”，那么无线端点22A将最后接收数据包的最后接收 序列号设置成等于最后接收数据包的序列号(403)且在将本地请求 待决标志值设置成“真”的同时，在接收模式中保持唤醒(404)。

此时，无线端点22A确定是否已接收新数据包(405)。如果没 有接收新数据包，那么在一段预定义时间之后发生超时(406)，无 线端点22A设置本地请求待决标志以具有“假”值(407)且如上进 入休眠(402)。如果已接收新数据包，那么无线端点22A确定接收 数据包的序列号是否大于最后接收数据包的序列号(408)，且如果 接收数据包的序列号并不大于最后接收数据包的序列号，那么控制回 到确定是否已接收新数据包(405)。如果接收数据包的序列号大于 或等于最后接收数据包的序列号，那么无线端点22A将最后接收数 据包的最后接收序列号设置成等于最后接收数据包的序列号(409) 且控制回到确定接收请求待决字段值是否为“真”(401)。

在替代实施方案中，无线端点22A、22B可以实施逻辑以在传输 或接收应用消息之后在预定义时间内于接收模式中保持唤醒。虽然当 使用这个逻辑时，无线端点22A、22B耗费更多电池，但是其最小化 请求传输与响应接收之间的延迟。这个方法允许无线端点22A、22B 分别与并不实施图2中概述的逻辑且无法知道响应或请求是否在当 前消息之后返回的应用端装置23A、23B介接。

根据本发明的方面，电池供电装置只在需要时且只在需要的时间 内保持唤醒，并且在消耗最小电池电力时，支持诸如低延迟下紧急锁 定的功能。上文提供的描述利用由电池供电装置传输的周期性心跳消 息以开始至电池供电装置的消息传输，且最小化请求的传输与对应响 应的接收之间和响应的接收与随后请求的接收之间的连续传输与接 收之间的延迟。信标传输、监听消息请求的频繁唤醒、网络时间同步 算法并非是必需的，所有这些会在持续基础上耗费大量电池电力。

虽然只连同有限数量的实施方案详细地描述本发明，但是易于理 解本发明并不限于这些公开的实施方案。相反，本发明可被修改以并 入至此尚未描述但是与本发明的精神和范畴相称的任何数量的变化、 变更、替代或等效配置。此外，虽然已描述本发明的不同实施方案， 但是应理解，本发明的方面只包括一些描述的实施方案。因此，本发 明不被视作受前述描述限制，而是只受随附权利要求书的范畴限制。