本地自动化ADHOC网络中的链路建立和中继

摘要

本发明的该方法利用无线电波经至多一个辅助通信点(RX)在第一通信点(AX)和第二通信点(BX)之间进行通信。其特征在于，仅当第一通信点和第二通信点之间不可能进行通信时才使用辅助通信点(RX)，因为，在这种情况中，它包括，第一，以点到点模式在第一通信点(AX)和中间通信点(RX)之间进行通信的第一通信对话，以及，以点到多点模式一方面在中间通信点(RX)和第一通信点之间、另一方面在中间通信点(RX)和第二通信点之间进行通信的第二通信对话，在第一通信对话和第二通信对话之前遵守“先听后传送”(LBT)法则，而在第二通信对话期间，通过使用同一频率而不使用LBT法则，经辅助通信点(RX)在第一和第二通信点之间进行信息交换。

说明书

技术领域

本发明涉及一种权利要求1的前序部分所述的通信方法。本发明还涉及利用这种通信方法来创建持久链路，以及涉及利用无线电波的本地自动化网络，其包括至少三个具有无线电信号收发器的通信点。

这种方法尤其能够用于控制日光保护、放映、关闭、通风或照明的元件。

背景技术

在这种装置中，一个或多个指令传送器必须和一个或多个指令接收器进行通信。这些指令传送器和这些指令接收器之间的链路是双向的。不同的指令传送器和指令接收器是通信信号收发器。它们构成本地自动化网络的节点。

当被传送信息利用无线电波进行传输时，会产生某些问题。一方面，传送器的范围可能不足，另一方面，在两个节点之间可能会出现局部不规则性。为了解决这些问题，一种公知的方法是采用转发器。转发器可以包括专用于执行单一功能的设备，也就是从起点接收信息并将其传送到终点。然而它也可以执行其它功能。例如，它可以是链接到某件设备的指令传送器(能够产生控制指令)或指令接收器，然后该件设备对这些指令进行译码并执行这些指令。该转发器构成通信网络中的一个节点。

美国专利申请2002/0044042或申请WO01/78307描述了一种执行转发器功能和另一种功能的通信节点的运行。美国专利6529498也描述了网络通用领域中的一种在点到多点通信中创建路由表的方法。现有技术中的资料，比如美国专利6549783或美国专利6539025主要涉及电信网络领域。

为了简化安装者的任务，以及使得能够利用非常短范围的收发器，已经设立目标为在住宅中的远程点之间的通信合适地由多个转发实现。然后在例如指令传送器的第一点和例如指令接收器的第二点之间的通信电路穿过级联的一个或多个转发器。每个链路中所需的转发器列表寄存在一个或多个路由表中。人工或自动限定该路由表为安装或者“发现”过程的一部分，其中在安装结构每次改变时会重复该过程(在通信网络中建立新的节点)。在一些情况中，路由是动态的；用于寻找最合适路由的发现过程则在每次进行新通信时被初始化。这些方面在美国专利6529498或IEEE公开物802.15.4中被详细描述。

专利申请WO02/078272描述了一种在包括固定元件和移动元件的网络中进行通信的方法。在该网络中，在传送数据到接收器之前，传送器检查该接收器是否在其范围内。如果接收器不在传送器的范围内，则传送器利用数据必须流过的转发器列表发送数据。

转发器数量的增加导致射频频谱占用时间的增加。在动态路由的情况中该缺点被进一步放大。

进而，规则(例如ERC70-03)要求，在通信之前由网络的每个点遵守先听后传送(LBT)法则，在网络中通常是这样实践的。该法则用于例如确保被选择的传送频率在传送之前确实是空闲的，必须确认在至少一段预定TD期间例如5毫秒期间具备无线电寂静。当由于网络中拥塞而必需通过某些努力来使得每个转发器获得可用频率时，应用该“LBT”法则会大大拉长指令传送器产生控制指令和该指令发送到的某件设备执行该指令之间的时间。如果它达到数秒，则当涉及例如在数字摄像机和计算机之间进行数据传送时该时间仍然是无关紧要的。另一方面，为了对建筑物中的某件电设备进行远程控制，指令传送器的用户应当能够以基本上瞬时的方式(不超过数个十分之一秒)从连接到该设备的远程指令接收器接收返回信号。

从公开物《BLUETOOTH 1.1：Connect Without Cables》第二版(2001年12月)可以获知蓝牙技术的操作。该技术使得第一皮可网(piconet)的传送器(主部件I)可以经第三元件传送数据到第二皮可网的接收器(主部件II或从部件)，该第三元件属于这两个皮可网，它是两个皮可网的从部件，或者它是第一皮可网的从部件和第二皮可网的主部件。该技术没有采用“先听后传送”法则。

在蓝牙网络中，数据在根据伪随机序列的若干可能频率的扫描期间出现的主部件和从部件之间传输，该序列由从主部件传送到从部件的数据进行限定。蓝牙技术用于连接若干移动设备。设备的移动性决定了需要经常通过动态组建皮可网来限定和其它设备之间的链路。

在设备发现步骤中，可以添加一个或多个新设备到皮可网中，响应于由主部件传送的询问而出现的设备之间的干扰不能通过“先听后传送”法则来避免，而可以通过利用询问和答复该询问之间的随机补偿时间段来避免。

在散射网(scatternet)中，至少一个设备同时属于两个皮可网。由于它们的动态组构，两个皮可网可以混合。在这种情况中，通过不同于每个皮可网的频率的扫描序列，干扰大部分得以避免。如果第一皮可网的一个设备和第二皮可网的一个设备同时使用同一个频率，则进程调度随后的一个数据再传送步骤，以传送由于干扰而不能被接收的数据。

在皮可网中，即使两个从设备处于彼此范围之内，这两个从设备也仅仅只能经皮可网的主部件来交换数据。转发器数量的增加导致射频频谱占用时间的增加。

发明内容

本发明的目的是，实施一种能够解决该问题并且改进现有技术中公知方法的通信方法。

本发明尤其还提出一种控制方法，其易于实施，并且，当遵守“LBT”法则时其能够解决射频频谱占用的问题以及减小指令传送器产生控制指令和该指令所发送到的某件设备执行该指令之间的延迟。

根据本发明的方法的特征在于权利要求1的特征部分。

通过附属权利要求2到5来限定该方法的若干实施例。

该通信方法能够用于在第一通信点和第二通信点之间创建持久链路。

根据本发明的本地自动化网络的特征在于，每个通信点包括用于执行该通信方法的软件装置。

附图说明

附图描述了用于执行根据本发明的方法的网络的一个示例。

唯一的这个附图是描述这样一种网络的示图。

具体实施方式

在该唯一附图中所示的网络1包括三个通信点：指令传送器点AX、指令接收器点BX以及中间转发器点RX。这些不同通信点均表示用于传送无线电信号的装置和用于接收无线电信号的装置，通过这些装置，它们能够以双向方式来进行通信。这些装置可以采用频率捷变或频率跳跃扩展频谱技术。每个点还包括一个逻辑处理单元和一个存储器，该逻辑处理单元比如是微控制器，该存储器包含用于执行根据本发明的方法的程序。

指令传送器AX例如包括用于产生控制指令的装置，并用于远程控制某件电设备。它可以包括具有控制键的键盘以及监测屏幕。由指令传送器AX传送的帧包含该帧的预期接收方的地址以及由控制指令或数据构成的消息。

指令接收器BX例如用于基于指令传送器AX产生的控制指令来控制某件本地自动化网络设备。然后指令接收器BX还包括一个控制单元。该件本地自动化网络设备例如是日光保护装置、卷帘、通风片或照明装置。指令接收器BX还可以连接到一个或多个建筑设施或安全传感器(警报、存在检测器等等)。

用于其部分的转发器RX包括存储器，在该存储器中存储在发送之前它接收到的信息。

不同的通信点，AX、BX、RX，还可以执行其它的功能，这些功能不必用来解释说明该通信方法的操作原理。例如，每个点可以执行指令产生和传送功能和/或转发器功能和/或指令接收器功能。

下面参照图1描述根据本发明的方法的实施。

假设，在网络构建阶段，指令传送器AX已经获知了转发器RX和指令接收器BX的地址，以及假设指令传送器AX得知它不能通过虚线箭头参考标记SO所示的点到点通信的直接方式到达指令接收器BX。另一方面，假设指令传送器AX得知它能够通过利用转发器RX作为通信中继器而到达指令接收器BX。

如果可以在第一通信点AX和第二通信点BX之间进行通信，则点AX和BX直接交换数据。

还假设，指令传送器AX必须将数据或指令MSG通信到指令接收器BX。

在第一步骤中，在应用“LBT”法则来检查它预将利用的传送通道是空闲的之后，指令传送器AX开启了以点到点模式PTP和转发器RX进行通信的第一通信对话S1。由传送器AX传送的帧包含转发器RX的地址和求助请求。当指令传送器AX已经从转发器RX接收到请求已被接收的确认时，指令传送器AX关闭该对话S1。

在第二个步骤中，在其期间，转发器RX应用“LBT”法则来检查它预将利用的传送通道空闲，并开启以点到多点模式PTMP在一方面它和另一方面指令传送器AX和指令接收器BX之间进行通信的第二通信对话S2。

在第一子步骤S21中，转发器RX从指令传送器AX寻找关于被传送的消息的内容以及关于将到达的接收方的信息。传送器又将消息MSG的内容以及接收方接收器BX的地址或标识符发回给它。

在第二子步骤S22中，转发器RX将它已经从指令传送器AX接收到的消息MSG的内容传送到指令接收器BX，该内容表示信息的来源。然后指令转发器RX从指令接收器BX接收至少一个接收确认，如果合适的话，还接收一个回复消息，比如直接响应或认证请求。

根据需要，重复子步骤S21和S22多次，例如在由指令接收器BX对指令传送器AX进行认证的对话的情况中。转发器RX保持对这些交换的持续时间的控制，其中假设在帧的传送之间观测到一个总是小于持续时间TD的延迟，则这些交换不需要“LBT”法则的任何进一步应用。在这些交换期间，如现有技术中所公知的那样，如果所链接到的控制单元没有准备供应所需数据(例如，在认证计算过程中)，相关的不同通信点会传送等待帧。

在最后一个子步骤S23中，转发器RX将至少一个接收确认或被传送指令成功执行的确认从指令接收器BX传送到指令传送器AX。

然后转发器RX关闭第二对话S2。

所述方法使得“LBT”法则的应用时间短于在点到点模式中的最短连续直接对话；这意味着，以点到点模式在指令传送器AX和转发器RX之间进行的第一通信对话需要第一次应用“LBT”法则，然后以点到点模式在转发器RX和指令接收器BX之间进行的第二通信对话需要第二次应用“LBT”法则，最后，以点到点模式在转发器RX和指令传送器AX之间进行的第三通信对话需要第三次应用“LBT”法则。

随着交换数量的增加，根据本发明的方法的实施在数值上有所增加。然而，即使被限制在以下情况，即，只从指令传送器AX到指令接收器BX进行一次传送，然后从指令接收器BX返回到指令传送器AX，也只能将三次应用“LBT”法则最低降低到两次应用“LBT”法则。

在第一求助请求对话S1期间，还可以使得指令传送器AX同时将求助请求、将被传送的消息MSG的内容以及接收方BX的地址直接传送到转发器RX。然后子步骤S21被省略了。这种执行模式需要传送协议提供帧格式，包含转发器接收方标识符以及最终接收方标识符。另一方面，如果将被传送的数据容量需要进行若干交换，则该描述还不如前一执行模式，因为它还需要在转发器RX具有大量的缓冲存储器容量。

在第一求助请求通信对话S1期间，还可以使得指令传送器AX当场将至少接收方的地址传送到转发器RX。因此，当转发器RX以点到多点模式开启通信对话S2时，则它能够通过建立和指令接收器BX的通信而不进行数据传送来开始，然后，在验证和指令接收器BX之间通信的可能性之后，转发器RX马上轮询(poll)指令传送器AX，以使得指令传送器AX能够将消息MSG的内容传送到转发器RX。

因此，对于该方法的快速实施，需要指令传送器AX已经获知转发器RX作为一个能够访问指令接收器BX的转发器。这可以在安装时通过学习来获知，或者可以通过周期性利用发现过程进行学习来获知。例如，在一个比所述网络大的网络中，其包含若干用于从一个点发送信息到另一个点的电位转发器，每个电位转发器能够对其范围内的所有指令接收器进行列表，其中列表内容中包括传送质量指标，并且每个指令传送器能够轮询所有电位转发器，如果需要，将获知该转发器基本能够满足给定链接。

以及，指令接收器BX必须能够执行由指令传送器AX传送的控制指令。这需要一个配对步骤。例如，通过一个按钮，指令接收器BX能够处于特定学习模式，这使得能够寄存源于指令传送器AX的特定认证密钥。如果指令接收器BX未处于指令传送器AX的范围内，则能够通过转发器RX来执行该配对步骤。

指令传送器AX可以获知若干转发器以到达不同指令接收器或到达同一指令接收器。在后一种情况中，对话S1被寻址到指令传送器AX获知的转发器，以利用最佳传送率传送到所到达的指令接收器。如果由于某种理由而没有答复，则对话被寻址到一个替代转发器。在这种情况下，使用点到多点类型的第一通信对话S1是优选的。

最后，不论该通信点AX如所述的那样是一个等待和指令接收器的通信点BX进行通信的指令传送器，还是相反的情形，本发明都可以以相同方式应用。

本发明能够用于代替通信点AX和以下通信点之间的点到多点通信：

-可经点RX1到达的通信点BX和CX，

-可经点RX2到达的通信点DX，

-通过以下对话处于点AX范围之内的通信点EX、FX和GX：

-通过点AX来开启和关闭的点到多点通信对话PTMP，其能够使能点AX和点EX、FX、GX之间的交换，

-通过点AX来开启和关闭的点到多点通信对话PTP，其调用点RX1，

-通过点RX1来开启和关闭的点到多点通信对话PTMP，其能够使能点RX1和点AX、BX、CX之间的交换，

-通过点AX来开启和关闭的点到点通信对话PTP，其轮询点RX2，

-通过点RX2来开启和关闭的点到多点通信对话PTMP，其能够使能点RX2和点AX、DX之间的交换。