[发明专利]传感器阵列的无线网络

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年4月28日申请的，并且标题为“WIRELESS NETWORK FOR SENSOR ARRAY(传感器阵列的无线网络)”的美国专利申请NO.14/697,831的优先权，其整个内容通过应用被并入本文，用于所有目的。

技术领域

本发明涉及无线计算机网络，尤其是，涉及诸如沿着管道或者道路的传感器的节点的线性阵列的无线计算机网络。

背景技术

诸如沿着管道、高速公路、铁路轨道或者公用事业管线安装的传感器的传感器阵列典型地被设计成能长时间工作，通常几年，所以，一旦他们被安装，需要很少或不需要维护。许多这样的阵列形式节点的计算机网络，这些节点无线地互相通信，并且最终与一个或多个中央控制器(基站)通信，诸如采集传感器数据或者仪表读取，并且将它们转发给基站，或者响应于来自基站的命令，设置传感参数或者控制其它的远程设备。节点可能安装在难以进入的位置，使得维护(诸如电池替换)变得困难和昂贵。

节点中的无线电发射器和接收器(收发器)提供在节点之间以及在节点和基站之间的无线通信。这些无线电设备可能耗费大量的电能。然而，每个节点典型地具有非常有限的电能源，诸如，电池，其被期待保持节点工作多年，尽可能地用于节点的整个预期寿命。有时候，节点由太阳能、热能或者其他类型的能量采集器供电，其输出相对小。

因此，已经开发了高能效无线通信协议。大多数这样的协议采用低占空比，其中无线电设备仅周期地并且在相对短的一段时间内接通。例如，按照ContikiMAC无线电占空比协议，无线电设备每秒接通大约8次。无线电设备开启的时间量与无线电设备关闭的时间量的比值称为无线电设备的占空比。使用低到大约0.6％的占空比。虽然低的占空比节能，但是它们需要节点保持最佳同步时钟，因此，节点可以与其邻近节点同时或者几乎同时开启其无线电设备。就能量和计算机资源消耗而言，大量的节点之中的同步时钟可能十分昂贵。因此，期望改进的低占空比协议。

发明内容

本发明的实施例提供了一种线性传感器网络。线性传感器网络包括至少两个网络节点和基站。至少两个网络节点被沿着支路逻辑地布置。支路具有第一端和第二端。至少两个网络节点中的每个网络节点与各自的网络节点标识符相关联。至少两个网络节点被按照其相应的相关的网络节点标识符沿着支路逻辑地布置。至少两个网络节点被沿着支路逻辑地布置，使得网络节点标识符从第一端到第二端沿着支路单调地变化。网络节点标识符可以从第一端到第二端沿着支路单调地增加，或者网络节点标识符可以从第一端到第二端沿着支路单调地降低。

基站包括无线收发器。基站邻近支路的一端。网络节点标识符与基站相关联。

每个网络节点存储其各自的网络节点标识符的表示。每个网络节点包括各自的传感器和各自的无线收发器。每个网络节点利用其传感器采集数据，并且响应于接收到在基站处发起的命令，使用至少一个网络分组，经由其无线收发器发送数据。

除了在支路的一端的第一网络节点和在支路的另一端的最后的网络节点之外，至少两个网络节点中的每个网络节点经由其无线收发器转发网络分组。每个网络分组由相应顺序的网络节点转发，其各自的网络节点标识符沿着顺序的网络节点单调地变化。

每个网络节点可以包括网络分组源标识器、网络分组目的地标识器、网络节点标识符比较器和网络分组路由器。网络分组信标识器被耦合到无线收发器。网络分组源标识器读取在接收的网络分组中的源网络节点标识符。网络分组目的地标识器也被耦合到无线收发器。网络分组目的地标识器读取在接收的网络分组中的目的地网络节点标识符。

网络节点标识符比较器被耦合到网络分组源标识器和网络分组目的地标识器。网络节点标识符比较器将存储的节点的网络节点标识符的表示与在接收的网络分组中的源网络节点标识符和在接收的网络分组中的目的地网络节点标识符进行比较。

网络分组路由器被耦合到网络节点标识符比较器。网络分组路由器基于相对于节点的网络节点标识符的表示的源网络节点标识符的值，和基于相对于节点的网络节点标识符的表示的目的地网络节点标识符的值，确定是否考虑转发接收的网络分组。

网络分组路由器可以确定是否考虑不参考路由表转发接收的网络分组。

线性传感器网络还可以包括分组源和目的地节点标识符比较器。分组源和目的地节点标识符比较器被耦合到网络分组源标识器和网络分组目的地标识器。分组源和目的地节点标识符比较器比较在接收的网络分组中的源网络节点标识符和在接收的网络分组中的目的地网络节点标识符。