[发明专利]具有数据传感器的多个不同无线网络的时间同步

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络领域，并且具体而言涉及无线躯域传感器网络的时间同步领域。

背景技术

几乎所有的无线躯域传感器网络应用都需要同步源自不同传感器节点的数据。诸如洪泛时间同步协议(FTSP)的时间同步协议提供了用于同步属于同一网络的所有节点的解决方案。FTSP依赖于定期地广播在MAC层被时间标记(time-stamped)的时间同步消息的时间管理工具。接收节点将时间同步消息的本地到达时间与包含在时间同步消息中的时间标记进行比较，并将其用于估计相对于时间管理工具的时钟脉冲相位差，从而同步它们的时钟。

低功耗低速率的无线电技术，诸如IEEE 802.15.4/ZigBee，已经被设计用于无线传感器网络，并且也是躯域传感器网络应用的首选。然而，IEEE802.15.4/ZigBee总计的原始数据速率被限制为每个信道250千比特/秒(Kbit/s)，其可转换为大约100千比特/秒或13千字节/秒(Kbytes/s)应用的可用带宽。因此，需要更大带宽(诸如身体运动捕获系统、EEG、EMG)的应用通常将系统划分为工作在不同无线电信道上的多个分立网络。

这引出了工作在不同信道上的网络之间的时间同步问题。以直接的方式应用FTSP协议需要每个网络具有一个时间管理工具，并且需要所有的时间管理工具彼此同步，这造成复杂和混乱的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供以简单、有效和可靠的方式对多个不同无线网络进行时间同步的可能性。

该目的是由用于多个不同无线网络的时间同步方法实现的，每个网络包括用于测量数据的至少一个数据传感器和测得数据所发送至的网关，其中，使用了向所有相关的网络广播时间同步消息的共用时间管理工具。

因此，本发明的基本思想是使用负责所有网络的时间同步的共用时间管理工具。这样，根据本发明，对于所有网络仅使用单个时间管理工具，而不是对于每个网络使用独立的时间管理工具。因为仅需要一个时间管理工具，这提供了非常简单的系统设计，并且因此不再需要不同网络的不同时间管理工具之间的同步。另外，这不需要改变任意传感器节点，即数据传感器的协议的实施。对于一个传感器节点而言，唯一的一个时间管理工具作为本地时间管理工具出现-这看不出任何的差别。结果，在不做改变的情况下，传感器节点能够被用于仅包含单个网络或多个网络的应用。

根据本发明的优选实施例，将多个数据传感器用于至少一个无线网络。更优选地，所有的无线网络包括需要同步的多个数据传感器。

此外，根据本发明的优选实施例，不同的无线网络工作在不同的无线电信道上。此外，根据本发明的优选实施例，时间同步消息在不同的无线电信道上发送，优选在涉及各个无线网络的无线电信道上发送。关于这一点，进一步优选的是，仅使用相关无线网络工作时所处的这类无线电信道。因此忽略了未使用的无线电信道。

一般而言，可以采用不同的方式将时间同步消息发送至各个无线网络。然而，根据本发明的优选实施例，向不同的无线网络依次序地发送该时间同步消息。此外，根据本发明的优选实施例，定期地发送该时间同步消息。关于这一点，还优选的是，对于每个独立的无线网络而言，时间同步消息发送的时间间隔是特有的。因此，这样，同步可以独立地适合于各个无线网络的需求。

根据本发明的优选实施例，至少一个无线网络是低功耗网络，优选所有的无线网络都是低功耗网络，例如ZigBee网络。

本发明尤其可用于无线躯域传感器网络。这意味着根据本发明的优选实施例，每个无线网络包括多个身体可穿戴的数据传感器。这些数据传感器能够由单个人穿戴。然而，还优选的是，使用属于不同人的两个或多个躯域传感器网络。

此外，根据本发明的优选实施例，共用时间管理工具可以被用于附加的功能。这意味着除了向所有的网络广播时间同步消息之外，根据本发明的优选实施例，时间管理工具被用于向至少一个，优选向所有相关的无线网络广播附加的信息。具体而言，时间管理工具能够传送与所有网络相关的网络管理信息，例如无冲突的空闲信道列表等等。

以上所提到的目的还可以通过多个不同无线网络的整体实现，每个网络包括用于测量数据的至少一个数据传感器和用于从数据传感器接收测得数据的网关，其中，提供了适于向所有相关的网络广播时间同步消息的共用时间管理工具。

无线网络的该整体的优选实施例涉及上文所详述的根据本发明的方法的优选实施例。