Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях zigbee



Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях zigbee
Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях zigbee

 


Владельцы патента RU 2618378:

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ) (RU)

Изобретение относится к области беспроводной связи. Техническим результатом является возможность осуществления маршрутизации на основе временных слотов. Способ, так же, как и протокол STP, использует фреймы BPDU (Bridge Protocol Data Units), которые коммутатор начинает посылать при включении. При построении минимального связующего дерева (Spanning Tree) производится блокирование некоторых портов коммутаторов. Основное требование, предъявляемое к распределению слотов, заключается в том, что за каждой связью между двумя любыми коммутаторами закрепляется по одному общему временному слоту, а все остальные временные слоты работы этих коммутаторов выбираются различными. 1 ил.

 

Изобретение относится к области беспроводной связи и может быть использовано при реализации сетей мониторинга территориально-распределенных объектов.

Беспроводная технология ZigBee предназначена для применения в системах контроля и управления, которые передают небольшие объемы данных, т.е. ориентирована на использование в качестве средства связи между автономными приборами и оборудованием управления. ZigBee относится к спецификации IEEE 802.15.4 [1].

В беспроводных MESH-сетях широко применяется маршрутизация на основе МАС-адресов [2]. При этом передаваемые пакеты содержат три МАС-адреса:

1) адрес узла - начального отправителя;

2) адрес узла - конечного получателя;

3) адрес узла, к которому следует непосредственно направить пакет, для достижения адреса конечного получателя.

Наиболее близким по технической сущности является способ маршрутизации в проводных сетях, основанный на построении минимального связующего дерева (протоколы STP (Spanning Tree Protocol), RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)) [3].

При реализации указанного способа используются двухадресные протокольные блоки (пакеты), а для достижения адреса конечного получателя, узел всегда направляет протокольный блок в тот порт, через который ранее был получен блок с адресом данного конечного получателя.

Процесс построения минимального связующего дерева используется также при реализации предлагаемого способа маршрутизации.

В предлагаемом способе, так же, как и в протоколах STP и RSTP, используются специальные фреймы PDU (Protocol Data Units), которые коммутатор начинает посылать при включении. При выборе пути достижения главного коммутатора используется правило наименьшего значения стоимости до главного коммутатора.

При построении минимального связующего дерева (Spanning Tree) производится блокирование некоторых портов коммутаторов.

Недостатком радиосетей является отсутствие возможности блокировки портов, как это происходит в проводных сетях, работающих по протоколам STP и RSTP. Поэтому использование в радиосетях двухадресных протокольных блоков, для способов маршрутизации, основанных на протоколах STP и RSTP, становится невозможным.

С целью устранения указанного недостатка предлагается связи между коммутаторами сети устанавливать в течение определенных временных слотов.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что роль портов, соединяющих коммутаторы в проводных сетях, в сетях ZigBee выполняют временные слоты, в течение которых осуществляется соединение коммутаторов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение возможности осуществления маршрутизации на основе временных слотов.

На фиг. 1 показан фрагмент сети, с построенным минимальным связующим деревом, где имеются следующие обозначения:

1 - главный корневой узел, К;

2 - связь, входящая в дерево;

3 - корневой узел кластера (У1-У12);

4 - оконечные узлы кластера;

5 - физические связи.

Так же, как в проводных сетях STP и RSTP, началу работы в штатном режиме, предшествует процесс выбора главного корневого коммутатора (1) и процесс построения минимального связующего дерева (2) [3]. Наличие связующего дерева исключает появление петель и образование «шторма» трафика в сети.

В окрестности каждого из коммутаторов (3) (корневые узлы кластеров У1-У12) расположены конечные пользователи (4), образующие кластер. Конечные пользователи кластера могут взаимодействовать только через корневой узел кластера.

Помимо связей (2), образующих ветви дерева, между корневыми узлами кластеров имеются непосредственные физические радиосвязи (5) (показаны пунктиром). В проводных сетях подобные связи осуществляются с помощью соединительных линий, подключенных к соответствующим портам коммутаторов. При формировании связующего дерева в проводных сетях, порты соединительных линий, образующих связи, не принадлежащие дереву, ставятся в заблокированное состояние, в результате чего указанные связи разрываются. Таким образом, между двумя узлами всегда оказывается одна, единственная связь, являющаяся ветвью дерева.

В отличие от проводных сетей, в рассматриваемых радиосетях отсутствуют соединительные порты, и непосредственный разрыв радиосвязей невозможен.

Предлагается для каждой связи, входящей в состав дерева, выделить по одному временному слоту, в течение которого осуществляется связь между двумя узлами. Связь осуществляется благодаря тому, что оба узла работают в течение одного и того же слота. Если же узлы осуществляют приемопередачу в различные временные слоты, то связь между ними отсутствует.

При распределении временных слотов, в которых происходит активная работа приемопередатчика, необходимо предусмотреть, чтобы, в течение данного слота, образующего связь между двумя узлами, отсутствовала связь этих узлов с остальными окружающими узлами.

Простейший алгоритм выбора слотов - это присвоение всем связям дерева различных временных слотов, однако, такое распределение не является эффективным.

При распределении слотов следует использовать алгоритмы, минимизирующие число различных слотов. Так, на фиг. 1 пронумерованы все номера слотов, образующие связи. Из фиг. 1 следует, что слоты №1 и №2 используются дважды (между узлами К-У1, У6-У11, а также К-У2, У7-У12, соответственно).

Распределение интервалов активной работы по временным слотам требует жесткой синхронизации работы всех узлов сети.

Сети, организованные на базе технологии ZigBee, позволяют осуществить такую синхронизацию, поскольку поддерживают «суперфреймовую» структуру. Суперфрейм начинается с передачи главным корневым узлом (1) сети специального фрейма - «сетевого маркера» (Network Beacon), который предназначен для синхронизации и управления работой всех активных в сети устройств. «Сетевой маркер» позволяет разделить весь период активной работы на 16 равных временных слотов, которые и используются при организации процесса маршрутизации [1]. Узел, получивший пакет в течение определенного слота, копирует адрес начального отправителя пакета, фиксирует номер слота, в котором получен пакет, и дополняет свою таблицу МАС-адресов строчкой, в которой бывший адрес начального отправителя обозначается как МАС-адрес конечного получателя

МАС-адрес конечного получателя - Номер зафиксированного слота.

При необходимости направить пакет в адрес определенного конечного получателя, любой узел вставляет в пакет МАС-адрес конечного получателя, а в поле начального отправителя проставляет собственный МАС-адрес.

Узел проверяет, имеется ли в его таблице требуемый для отправки МАС-адрес конечного получателя. Если МАС-адрес конечного получателя имеется, то узел отправляет пакет в закрепленном за этим адресом слоте. Если отсутствует, то узел отправляет пакет во всех слотах, кроме того, через который он этот пакет получил. Пакеты достигнут адреса конечного получателя, оставляя, по пути, строчки, с адресом своего начального отправителя и закрепленными за ним номерами слотов.

Из выше изложенного следует, что в предлагаемом способе временные слоты как бы выполняют функции портов, через которые осуществляется связь между двумя узлами.

Достоинством предлагаемого способа является то, что в результате использования временных слотов, в сетях ZigBee, становится возможным осуществить полноценную маршрутизацию при двухадресных пакетах, по аналогии тому, как это происходит в сетях, с протоколами STP и RSTP.

Литература

1. Варгаузин В. Радиосети для сбора данных от сенсоров, мониторинга и управления на основе стандарта IEEE 802.15.4 // ТелеМультиМедиа. 2005, №6, С. 23-27.

2. Вишневский В.М., Лаконцев Д.В., Сафонов А.А., Шпилев С.А. Маршрутизация в широкополосных беспроводных mesh-сетях стандарта IEEE 802.11s // Электроника. 2008, №6, С. 64-69.

3. Общие сведения о протоколе быстрого связующего дерева (802.1w) [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.cisco.com/cisco/web/support/RU/9/92/92067_146.html

Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях ZigBee, заключающийся в том, что между узлами сети устанавливаются двухсторонние соединения, для синхронизации узлов сети происходит передача сетевых маркеров и в сети формируются связующие деревья, отличающийся тем, что за каждой физической связью между любыми двумя узлами закрепляется по одному временному слоту суперфрейма, в течение которого осуществляется связь между указанными узлами, причем временные слоты всех физических связей, относящихся к одному узлу, являются различными.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологиям сетевой связи. Технический результат заключается в повышении безопасности передачи данных в сети.

Изобретение относится к системе беспроводной связи. Технический результат изобретения заключается в эффективном соединении устройств и создании одноранговой группы Р2Р без использования сообщения запроса/ответа согласования.

Изобретение относится к ретрансляции и потоковой передачи информации для группы пользователей. Технический результат – эффективная синхронизация потоковой передачи медиа-контента в режиме реального времени из косвенного источника к прямому источнику.

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для сетей беспроводной связи, а именно к поддержанию карты модуля идентификации абонента в состоянии готовности.

Изобретение относится к беспроводной связи. Техническим результатом является недопущение конфликта PUCCH-ресурсов, даже когда множество пространств поиска конфигурируются относительно ePDCCH для одного терминала.

Изобретение относится к беспроводной связи. Техническим решением является информирование терминала о назначении времени, в которое базовая станция переключается или изменяется, когда переключается или изменяется набор параметров качества обслуживания соответствующей услуги при конкретном назначении времени при адаптивном предоставлении и опросе.

Изобретение относится к системе беспроводной связи. В частности, настоящее изобретение относится к способу и устройству для инициирования и отчетности о состоянии буфера в системе беспроводной связи, при этом способ содержит этапы, на которых: конфигурируют множество наборов логических каналов, содержащих первый набор логических каналов, передающий данные первой BS, и второй набор логических каналов, передающий данные второй BS, при этом первый и второй наборы логических каналов соответственно содержат один или более логических каналов; принимают данные для первого логического канала, принадлежащего к первому набору логических каналов; и инициируют отчетность о состоянии буфера для первой BS, если первый логический канал имеет наивысший приоритет среди логических каналов, для которых данные доступны для передачи в первом наборе логических каналов.

Изобретение относится к области связи. Технический результат заключается в уменьшении частоты прерывания вызова CS службы и обеспечении непрерывности вызовов между устройствами пользователей.

Изобретение относится к беспроводной связи. Технический результат заключается в повышении качества беспроводной связи между терминальным вычислительным устройством и носимым вычислительным устройством.

Изобретение относится к мобильной связи. Мобильное устройство (200) выполнено с возможностью подключаться к сети (300) связи посредством первой технологии (310) радиодоступа и второй технологии (320) радиодоступа.

Изобретение относится к способу и устройству для регулирования состояния беспроводной сети. Технический результат заключается в возможности определять, необходимо ли регулировать состояние беспроводной сети. Способ содержит этапы, на которых: наблюдают, удовлетворяет ли состояние беспроводной сети условию регулирования состояния беспроводной сети; когда состояние беспроводной сети удовлетворяет условию регулирования состояния беспроводной сети, отправляют приглашение к регулированию беспроводному терминалу, чтобы запрашивать согласие на регулирование состояния беспроводной сети; когда беспроводной маршрутизатор принимает инструкцию согласия на регулирование, возвращаемую от беспроводного терминала, регулируют состояние беспроводной сети, и когда принимает инструкцию отказа от регулирования, сохраняют текущее состояние беспроводной сети. При этом условие регулирования состояния беспроводной сети является таким, что наблюдаемая интенсивность сигнала, испускаемого беспроводным маршрутизатором, больше минимальной интенсивности сигнала, испускаемого беспроводным маршрутизатором. При этом определяют минимальную интенсивность сигнала, испускаемого беспроводным маршрутизатором, требуемую пространством, где находится беспроводной маршрутизатор, согласно размеру пространства, где находится беспроводной маршрутизатор. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к системе беспроводной связи, используемой для связи типа Устройство-Устройство, и предназначено для получения синхронизации за пределами участка покрытия системы беспроводной связи. Раскрываемым в настоящем изобретении является способ для осуществления связи типа устройство-устройство между единицами оборудования пользователя за пределами зоны покрытия базовой станции в системе беспроводной связи. В частности, способ содержит этапы, на которых: делят на множество вероятных отрезков конкретную единицу времени для связи типа устройство-устройство; обнаруживают опорный сигнал, который передается от второго оборудования пользователя из числа единиц оборудования пользователя, из одного отрезка вероятных отрезков, который не является последним отрезком; достигают синхронизации для связи типа устройство-устройство со вторым оборудованием пользователя на основании опорного сигнала; и передают предварительно определенный сигнал авторизации на последнем отрезке вероятных отрезков или из единицы времени после конкретной единицы времени. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к мобильной связи. Технический результат заключается в адаптации мобильной сети. Терминал соединен с первым узлом доступа мобильной сети через первое соединение и со вторым узлом доступа через второе соединение. Первый узел доступа управляет передачей данных для терминала, и второй узел доступа содействует передаче данных для терминала. Способ содержит определение, ухудшается ли качество меньшей мере одного из первого соединения и второго соединения, получение информации ухудшения качества об ухудшении качества по меньшей мере одного из первого соединения и второго соединения на основе этапа определения и адаптацию мобильной сети на основе полученной информации ухудшения качества. Адаптация сети может быть обеспечена простым, эффективным и быстрым способом в случае, когда одно из первого и второго соединения может ухудшиться или испытывать сбой. 9 н. и 21 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к беспроводным сетям. Способ выполнения услуги стыковки, используя Wi-Fi, с помощью беспроводного стыкуемого устройства (WD), включает передачу к центру беспроводной стыковки (WDC) тестового запроса, включающего в себя информационный элемент (IE) 1 стыковки, для обнаружения услуги стыковки; прием тестового ответа, включающего в себя IE 2 стыковки, от центра беспроводной стыковки (WDC), который принял тестовый запрос; и выполнение соединения стыковки с центром беспроводной стыковки (WDC), основываясь на принятом тестовом ответе, причем IE 1 стыковки включает в себя по меньшей мере один из параметра названия устройства, указывающего название устройства, параметра идентификатора устройства для идентификации устройства или параметра запроса информации о стыковке, указывающего команду обнаружения услуги стыковки. Технический результат заключается в обеспечении удобства использования различных периферийных устройств за счет отсутствия физического соединения между персональным переносным устройством пользователя и периферийными устройствами. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 32 ил., 36 табл.

Изобретение относится к системам связи. Технический результат заключается в осуществлении надлежащей маршрутизации сообщения, в частности для сообщения, поступающего в смартфон и исходящего из него. В способе и системе для коррекции наименования точки доступа (APN) в сценарии роуминга данных GPRS при использовании сети оператора-спонсора и в способе и системе для направления сообщений GTP в надлежащий объект сети назначения после активации коррекции APN, если таковая требуется, фильтр GTP проверяет данные IMSI и APN на уровне GTP и, в зависимости от данных IMSI и APN, выполняет коррекцию APN и манипулирует параметрами GTP для обеспечения того, что контекст PDP будет правильно установлен между SGSN и GGSN, а дополнительные сообщения управления или данные GTP обходят приложение фильтра GTP. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Изобретение относится к способу выполнения доступа к среде посредством станции (STA) в системе беспроводной связи. Технический результат заключается в возможности определения начального времени окна для ограниченного доступа (RAW) на основе подполя индикатора начального времени. Способ содержит этапы, на которых: принимают кадр, содержащий элемент набора параметров (RPS) для RAW; проверяют поле RAW-назначения в RPS-элементе; и выполняют доступ на основе начального времени RAW, когда STA соответствует RAW-группе, связанной с полем RAW-назначения. При этом начальное время RAW получается на основе подполя индикатора начального времени, и подполе индикатора начального времени указывает то, включено или нет подполе начального времени RAW, указывающее начальное время RAW, в поле RAW-назначения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 табл., 23 ил.

Изобретение относится к области беспроводной связи. Технический результат - предотвращение ситуации, в которой интеллектуальное устройство не осуществляет доступ к сети WLAN из-за того, что оно не может распознать широковещательное сообщение, закодированное с использованием кода с малой плотностью проверки на четность LDPC. Для этого обнаруживают, может ли устройство самостоятельно осуществлять связь с маршрутизатором посредством использования схемы кодирования-декодирования, использующей код LDPC, когда запрашивается доступ к беспроводной локальной сети WLAN; прекращения установления соединения с маршрутизатором в случае определения того, что устройство может самостоятельно осуществлять связь с маршрутизатором посредством использования схемы кодирования-декодирования, использующей код LDPC; и выполнения широковещательной рассылки информации о сети WLAN с помощью схемы кодирования-декодирования, не использующей код LDPC, причем информация о сети WLAN используется для того, чтобы устройство могло осуществить доступ к сети WLAN через маршрутизатор. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Группа изобретений относится к средствам получения информации в устройствах мобильной связи. Технический результат заключается в расширении арсенала средств того же назначения. В способе осуществляют считывание сертификационной информации, хранящейся в периферийной смарт-карте, при этом сертификационная информация содержит информацию аутентификации, предоставленную оператором; сохранение считанной сертификационной информации в памяти терминала; и в соответствии с сертификационной информацией, хранящейся в памяти, получение соответствующей услуги. При этом терминал выполнен без необходимости резервировать держатель SIM-карты для SIM-карты с обеспечением в большой степени электромагнитного сопряжения между электронными устройствами. В связи с чем терминал может интегрировать больше электронных устройств в ограниченной печатной плате, таким образом, функциональность терминала расширяется, а толщина и габариты терминала уменьшаются. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области беспроводной связи и предназначено для устранения внутриканальных помех, вызываемых посредством необслудивающей соты. Способ включает в себя: получение информации помех необслуживающей соты; и отправку полученной информации помех необслуживающей соты в пользовательский терминал (UE). 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил., 5 табл.

Изобретение относится к беспроводным системам связи и позволяет решить техническую задачу частой активации UE и высокого уровня энергопотребления UE, что вызвано частым инициированием запроса планирования (SR), или частой передачей SR, или частым произвольным доступом, и эффективно уменьшает энергопотребление UE. Способ включает в себя этапы, на которых: получают, посредством устройства пользователя UE, информацию управления, где информация управления используется для подачи команды на уменьшение количества раз обработки запроса на предоставление ресурсов восходящей линии связи, и запрос на предоставление ресурсов восходящей линии связи является запросом на предоставление ресурсов восходящей линии связи, реализованным посредством отправки запроса планирования SR или запроса на предоставление ресурсов восходящей линии связи, реализованного с помощью процесса произвольного доступа; и управляют, посредством UE, в соответствии с информацией управления, процедурой обработки запроса на предоставление ресурсов восходящей линии связи. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх