[发明专利]无线网状网络

说明书

涉及的相关申请

本申请要求2006年3月6日申请的临时专利申请系列号No. 60/779,488的优先权，所述专利申请作为参考并入此中。

技术领域

本发明涉及一种无线网状网络，并且具体地涉及一种由部分地重叠的 多个网状网络形成的网络。

背景技术

在无线网状网络中，每个装置必须能够为自己也为在网络中的其它装 置路由信息。信息通过网络从节点到节点跳跃的概念是有益的，因为可以 使用低功率RF无线电，并且网状网络因而可以从一端到另一端传送信息而 跨度有效物理区域。比如在使用远程装置直接地与集中基站对话的点到点 系统中而不需要高功率无线电。。

网状网络协议允许用于装置之间以及装置和数据收集者或者到更高 一些水平的高速度数据总线的桥或网关之间信息更替路径的形成。甚至另 外路径由于环境影响或者由于干扰而被阻或者递降时，具有用于无线信息 的更替的、冗余的路径通过确保至少一个更替路径用于信息流动而提高了 数据的可靠性。

在设计用于低功率、基于传感器/执行元件应用的无线网状网络系统 中，在所述网络中很多装置必须由长寿命电池或者低功率能量净化电源供 电。典型地，诸如120VAC的公用工程电源出口不能在附近安装或者可能不 允许进入危险位置区域，在所述区域仪器(传感器)和执行元件必须被安 装而没有引起大的安装成本。对于低安装成本的经济上的需要推动了对于 电池能源装置作为无线网状网络部分通信的需要。诸如不能再充电的原电 池的有限电源的有效利用，对于很好地运行无线装置至关重要。电池被期 望持续多于5年，并且优选地，持续到与产品的寿命一样长。

一些网状网络协议被确定地路由，从而每个装置具有指定的母体和至 少一个可替换母体。在网状网络的数据层次中，很像在人类的家庭中，父 母有孩子，孩子有下一代的孩子，以同样的方式继续。通过网络，每个装 置(或者节点)为其派生中继信息到诸如网关的一些终端。母体装置可以 是电池电源或者有限能量电源装置。派生越多，装置具有必须路由的通信 量越多，依次地直接增加自身能量消耗并且减少电池寿命。

为了节约能源，一些协议限制通过只是打开无线电有限的时间以收听 信息，而限制在任何时段期间任何节点可以处理的通信量。因此，为了减 少平均功率，协议可能允许无线电在开和关的状态之间负载循环。一些协 议可能使用全球负载循环以节省功率，从而整个网络同时开和关。其它协 议(例如基于TDMA的协议)可能使用局部负载循环，其中只有连接在一起 的通信的一对节点在预定的时间以同步的方式预定地打开和关闭。典型 地，用于通信的链接是通过分配所述一对节点特定时间位置而预定的，由 无线电使用的RF频率路线将在那个时刻及时地收听/接收(Rx)和发送/ 发射(Tx)。

一些协议使用以规则重复进度而分配链接到节点的概念，并且因而能 够规则地从在网络中的装置递送更新的资料和信息。一些先进的基于TMDA 的协议可能使用多个活跃的进程，这些多个进程在相同时间运行全部或者 当需要出现时通过全球网络控制器用某个进程激活/解除。例如，慢的活 跃进程连接用信息之间的长时间期间(长循环时间)发送信息的节点以实 现低能量消耗。为了更好的通过量并且降低空转时间，快的活跃进程连接 发送信息更快的节点，但是结果是在所述节点中更高的功率消耗。具有允 许多个活跃进程的协议，一些进程优化用于上游通信，一些用于下游通信， 而另一些用于诸如设备连接和配置的网络管理功能。全球地激活/解除改 变进程贯穿整个网络，以在不同时间满足不同需要，提供一点灵活性用于 实现功率消耗与低空转时间之间的有利平衡，但是应用相同的进程到全部 节点并且因而不能提供局部优化。

在同步系统中，无论是全球地同步还是局部地同步，在能够通过信息 之前，节点将不得不等待传输直到它们下一个预定开启时间。等待增加了 空转时间，如果不能适当地限制和管理，在很多应用中空转时间是非常有 害的。如果连接在一起的一对节点没有适当地同步，因为无线电在错误的 时间开启或者在错误的时间在错误的模式(Rx或者Tx)，节点将不能成功 地传递信息。如果唯一活跃进程具有长循环时间，进程链接之间的时间长 并且要忍受空转时间。如果快的进程被激活，进程链接之间的时间短但是 电池寿命随着时间过去而可测量地减少。