[发明专利]用于网状型网络的委托信道切换

说明书

本发明涉及用于网状网络的信道切换策略和对应协议，该网状网络包括分段控制器SC（10）和大量室外照明器控制器OLC（20）或其它网络节点。信道切换过程由SC（10）发起和管理，该SC（10）将信道切换命令传送到系统中的所有节点。在实际信道切换之后，SC（10）将请求孤体节点（24）切换到新信道的责任委托给所选的委托节点（22），该委托节点可以为孤体节点（24）的邻居节点。委托节点（22）的选择可以基于先前的链路质量或地理接近度。当OLC在指定的延长时间段内没有接收到任何响应消息时，它可以扫描可用频带以找到联网系统此时在其中操作的（新）信道。

技术领域

本发明涉及多信道网状型网络的领域，其可以用于例如照明控制、家庭自动化、患者监控、智能建筑物控制或传感器联网应用，并且其包括用作通信的中继节点的多个网络节点。

背景技术

使用某种形式的无线通信进行通信的设备数目在多个应用领域中快速增加，诸如在照明控制、建筑物或城市管理、高速因特网访问、安全和监视、家庭自动化和工业监控和控制系统中。作为无线联网技术的广泛采用的结果，不同系统之间的干扰日益变为影响这样的联网系统的操作性能的因素。由于许多系统将使用非授权的工业、科学和医学（ISM）频带，比如次1-GHz频带和2.4GHz ISM频带，这尤其如此。例如，在后一种频带中，存在用于不同应用情景的多个系统，例如WiFi、蓝牙和Zigbee。

用于医学或照明监控和控制应用的系统应当是鲁棒的，并且因此包括干扰敏捷性机制，其可以处置某些水平的干扰。然而，使用无线电通信的系统的性能在无线电干扰存在的情况下可能降级或受阻碍。干扰可能由任何电气设备引起，该电气设备发射具有充足功率的无线电波并且使用近似等于受影响的系统所使用的操作频率的频率。

随着越来越多数目的设备共享相同频带，应对无线电干扰的问题变得比以前任何时候要更加重要。无线电干扰具有使正在无线通信的任何系统的网络性能严重降级的潜力。这使得发展可以帮助缓解干扰问题的技术至关重要。

在多信道系统（例如Zigbee和其它基于802.15.4的系统，其具有2.4GHz ISM频带中的16个信道以及次GHz频带中的4-10个频带）中，解决干扰问题的可能解决方案是将系统的工作频率移动到干净的信道。这在单跳网络应用中，例如无线鼠标中，是相对简单的。对等设备之间的简单同步足以确保成功的信道切换。

在多跳网状拓扑结构中，所有节点用作端到端路由功能的潜在中继（中间）节点。作为任何两个节点之间的路由中的冗余以及自组织本性的结果，网状拓扑结构对于周围环境中的变化是鲁棒的。然而，它们也增加将联网系统切换到不同载波频率的复杂性。

最容易的方法是引入指定新信道的新系统/网络管理消息。然而，一些节点可能由于消息丢失（例如由于干扰）、节点的临时不可用性（例如因为它们未被切换到接通电源）、消息延迟等缘故没有接收到该消息（或没有及时接收到该消息）。这在网状网络中是重要问题，因为没有接收到“信道切换”消息的节点将不会在指定时间改变到所指示的信道，从而在受影响的（多个）节点处于关键路由路径上时可能导致断开的网络。

系统如何高效且有效地处置没有切换到新信道的节点（随后被称为“孤体节点”）？系统如何使所有节点（尤其是充当消息的路由器的节点）同步以便一起移动到新信道？系统可以如何保证整个系统移动到新信道？清楚的是，在网状网络环境中要解决许多问题，其涉及信道切换。否则，系统不能适当地工作并且将不会提供足够质量的服务。

发明内容

本发明的目的是提供一种多信道网状型网络，其能够平稳且可靠地将整个网状型网络切换到新信道并且降低干扰的影响。

该目的通过如权利要求1中所要求保护的控制器设备、通过如权利要求10和11中所要求保护的网络设备、通过如权利要求13和14中所要求保护的方法以及通过如权利要求15中所要求保护的计算机程序产品来实现。