Energeticky efektívna bezdrôtová snímačová sieť a spôsob usporiadania komunikácií z bezdrôtovej snímačovej sieti

Číslo patentu: E 20654

Dátum: 21.12.2005

Autori: Hännikäinen Marko, Hämäläinen Timo D, Kohvakka Mikko

Je ešte 22 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Energeticky efektívna bezdrôtová snímačová sieť a spôsob0001 Vynález sa všeobecne týka technologie bezdrôtových snímačových sietí. Vynález sa najmä týka optimalizácie celkovej spotreby energie u bezdrôtovej snímačovej siete, a to predovšetkýn prostredníctvmn nájdenia komunikačných protokolov a usporiadaní, ktoré zaisťujú efektívne vyváženie medzi požadovaným výstupom informácií aenergiou, spotrebovanou na prenášanie a prijímanie informácií.0002 Bezdrôtová snímačová sieť (WSN) predstavuje špeciálny prípad bezdrôtových sietí, ktorých špecifické charakteristiky zahrnujú všeobecne veľmi prísne požiadavky na minimalizáciu fyzickej veľkosti a spotreby energie u uzlových zariadení, rovnako ako špecializované úlohy pre uzly Veľká väčšina uzlov predstavuje snímače, ktoré zhromažďujú informácie a odovzdávajú ich do určitých uzlov dát príjemcu, ktorých je nízky počet a môžu pôsobiť ako brány,ktoré odovzdávajú zhromaždené informácie do ďalších sietí a systémov. Bezdrôtové snímačové siete .majú často povahu. ad hoc, čo znamená, že uzly môžu prechádzať a túlať sa od jednej časti siete k druhej, pričom sieť sa musí sama adaptovaťna nasledujúce zmeny topológie a pripojenia, čo často vyžadujeschopnosť viacerých skokov. Priechodnê rýchlosti V snímačových sietiach sú obvykle pomerne malé, aspoň v porovnaní s dátovými úrovňami rýchlosťou Mbit/s u komunikačných sieti medzi počítačmi. Z dôvodov zovšeobecnenia môžu byť tiež ovládače považované za uzly. Bežne je porozumiteľné, že slovo snímač V prípade bezdrôtovej snímačovej siete široko zahrnuje akoskutočné snímače, tak ovládače alebo akčné členy.0003 Bezdrôtové snímačové siete a ich uzly sú všeobecne známe z celého radu publikácií zo známeho stavu techniky. Publikácia US 2004/0100917 A 1 opisuje proces voľby koordinačného zariadenia, ktorého účelom je zaistiť, že žiadna časť bezdrôtovej snimačovej siete nebude odpojená, rovnako ako minimalizovať celkové množstvo energie, nutné na ustavenie usporiadaných komunikácií cez sieť. Tu opísané riešenie je založené na distribúcii a inicializácii správy cez sieť, a potom každý uzol uplatňuje náhodné oneskorenie pred vysielaním správy, obsahujúcej žiadosť o koordinačný štatút. Ďalšia publikácia US 2003/0152041. A 1 opisuje určité všeobecné znaky bezdrôtových snímačových sietí, zahrnujúce hierarchické pridruženie uzlov k množine uzlových úrovní, rovnako ako udržiavanie nečinných uzlov vo všetkých iných časoch, než jeinicializácia uzla alebo uskutočňovanie úlohy.0004 Známa publikácia US 2002/0044533 Al uvádza nedostatky závislosti od presne známej priestorovej polohy každého uzla, čo bežne vyžaduje, aby každý uzol obsahoval prijímač GPS (Globálny polohovací systém). Ako výhodnejšiu alternatívu táto publikácia opisuje systém, u ktorého každý uzol vyhľadáva zostavu ďalších uzlov, ktoré s ním môžu V podstate komunikovať, avšak iba udržuje aktívnu komunikáciu s ich podružnou skupinou, čo vedie k nezávislej cestepublikácia CA 2 311 245 Al opisuje rozdelenie uzlov na dve hierarchickê úrovne, takže každý uzol vyššej úrovne riadi skupinu susedných uzlov nižšej úrovne, pričom komunikácia diaľkového vedenia s vyššou energiou sú iba nutné medzi0005 Známa publikácia WO 01/69279 opisuje bezdrôtovú snímačovú sieť, pri ktorej každý uzol má své vlastné polohovacie zariadenie, pričom uzly sú schopné si vymieňať ako polohovê informácie, tak prieskumové dáta. Systém je najmä určený pre vojenské prieskumové účely. Ďalšia známa publikácia W 0 O 1/26329, ktorá je členom. veľmi veľkej roviny vzájomne súvisiacich patentových prihlášok, opisuje velký počet detailov, ktoré V čase prípravy tohto opisu už boli považované za také, že všeobecne predstavujú známy stav techniky V oblasti bezdrôtových snímačových sietí. Ešte ďalšiu známu publikáciu predstavuje US 6 208 247 B 1, ktorý sa zameriavanajmä na fyzické uplatnenie uzlových zariadení pre bezdrôtové0006 Hlavným zdrojom ťažkosí na ceste k minimalizácii spotreby energie u bezdrôtových snímačových sietí je tradične komunikačný protokol, ktorý stanovuje počet a povahu bezdrôtových prenosov medzi uzlami. Skutočnosť, že sieť musí byť y schopná sa dynamicky prispôsobiť na prítomnosť a neprítomnosť uzlov, rovnako ako iným zmenám v topológii siete,znamená, že komunikačný protokol musí obsahovať dostatočné procedúry na zistenie v súčasnej dobe dostupných možností komunikácie s inými uzlami, rovnako ako smerovanie na stanovenie poradia, v ktorom v súčasnej dobe zapojené uzly spolu vzájomne komunikujú. Komunikačný protokol musí obsahovať určitý stupeň prevoditeľnosti, čo znamená, že môže uľahčovaťenergeticky výhodné komunikácie bez ohľadu na to, koľko uzlovje V sieti. Okrem toho musí komunikačný protokol zaistiť určitú požadovanú minimálnu úroveň priepustnosti, t.j. množstvo informácií, ktoré môžu byť prenášané do požadovaného cieľového miesta cez sieť v určitej jednotke času.Najdôležitejšou časťou komunikačného protokolu je časť MAC0007 Známe protokoly pre bezdrôtové snímačové siete zahrnujú Sensor-MAC (tiež známy ako S-MAC), Timeout-MAC(T-MAC) a normu IEEE 802.l 5.4 Low Rate Wireless Personal Area Network (LR-WPAN). Zo zhora uvedených bol S-MAC opísaný vo vedeckej publikácii W. Ye, J. Heidemann, a D. Estrin Medium access control with coordinated, adaptive sleeping for wireless Sensor networks, ACM/IEEE Trans. diel 12, č. 3,stránky 493-506, jún 2004. Je využívaná bežná štruktúra časových úsekov V rámci schémy Carrier Sense Multiple Access(CSMA) MAC. Uzly sú periodicky aktívne a nečinné, čo výrazne znižuje spotrebu energie v porovnaní s konvenčným CSMA. Časový úsek S-MAC pozostáva z krátkeho synchronizovanêho prenosu výstražného typu, pevnej dĺžky (300 ms) aktívneho obdobia na výmenu dát, a nečinného času až do konca časového úseku. Každý uzol sa prebúdza na začiatku časového úseku a ktorýkoľvek uzol, želajúci si prenášať dáta, uskutočňuje prístup ku kanálu CSMA/CA pomocou korespondenčnej prevádzky RTS/CTS (Request To Send / Clear To Send). Dĺžka časového úseku je vopred definovaná a statický parameter MAC je v ráde od 500 ms do 10 s. U najnovjších uskutočnení S-MAC protokol uskutočňuje skenovanie siete s dĺžkou 10 s každé dve minúty. Je celkomzrejmé, že skenovanie siete spotrebováva vysoké množstvo

MPK / Značky

MPK: H04L 29/08, H04W 16/14, H04W 52/02

Značky: sietí, spôsob, snímačovej, usporiadania, komunikácií, efektívna, snímačová, bezdrôtovej, energeticky, sieť, bezdrôtová

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/100-e20654-energeticky-efektivna-bezdrotova-snimacova-siet-a-sposob-usporiadania-komunikacii-z-bezdrotovej-snimacovej-sieti.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Energeticky efektívna bezdrôtová snímačová sieť a spôsob usporiadania komunikácií z bezdrôtovej snímačovej sieti</a>

Podobne patenty