DE102014013471A1

DE102014013471A1 - Autokonfiguration eines tx/rx-zeitplans einer mesh-relaisvorrichtung

Info

Publication number: DE102014013471A1
Application number: DE102014013471.7A
Authority: DE
Inventors: c/o Cambridge Silicon Radio L Tyson Hugo Mark; c/o Cambridge Silico Graube Nicolas Guy Albert
Original assignee: Cambridge Silicon Radio Ltd
Current assignee: Qualcomm Technologies International Ltd
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2015-08-27
Also published as: GB2512543A; US20150245182A1; GB2512256A8; DE102014012517B4; DE102014012252A1; US20150244565A1; DE102015101697A1; GB201412718D0; GB201421698D0; GB201412720D0; GB201405797D0; DE102014012517A1; GB2523444A; GB201405786D0; US20150244648A1; GB201412716D0; GB201405791D0; US20150245204A1; DE102015101604A1; DE102014012258A1

Abstract

Eine Kommunikationsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, über ein KommunikationsNetzwerk zu kommunizieren, das so ausgelegt ist, dass der Transport von Paketen durch das Netzwerk von jeder Kommunikationsvorrichtung im Netzwerk bereitgestellt wird, die auf Pakete lauscht und sie weitergibt, wobei die Kommunikationsvorrichtung umfasst: eine Relaiseinheit, die dafür ausgelegt ist, auf Pakete zu lauschen und sie über das Netzwerk weiterzugeben, eine Detektionseinheit, die dafür ausgelegt ist, andere Kommunikationsvorrichtungen im Netzwerk zu ermitteln, die ebenfalls dazu eingerichtet sind, als Relaisvorrichtungen zu fungieren, und einen Leistungsregler, der dafür ausgelegt ist, die Leistung, die die Kommunikationsvorrichtung verbraucht, um auf Pakete zu lauschen, in Abhängigkeit von den anderen Vorrichtungen, die von der Detektionseinheit ermittelt wurden, anzupassen.

Description

Diese Erfindung betrifft eine Kommunikationsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, Pakete in einem Mesh-Netzwerk weiterzugeben.
1 zeigt ein dezentrales Netzwerk. Das Netzwerk umfasst eine Anzahl von Kommunikationsvorrichtungen 101, 103, 105 und 107. Jede Vorrichtung kann drahtlos mit den anderen Vorrichtungen, die sich in ihrer Betriebsreichweite befinden, kommunizieren. In diesem Beispiel ist das Netzwerk ein Mesh-Netzwerk. Das heißt, dass jede Vorrichtung Daten für das Netzwerk weitergibt. Die Vorrichtungen können kommunizieren, um untereinander Daten zu übermitteln. Falls zum Beispiel die Vorrichtung 101 ein Signal sendet, so kann dieses Signal von den Vorrichtungen 103 und 107, die sich innerhalb der Reichweite der Vorrichtung 101 befinden, empfangen werden. Die Vorrichtungen 103 und 107 können dann das Signal, das von der Vorrichtung 101 kommend empfangen wurde, weitergeben, so dass es von der Vorrichtung 105, die sich außerhalb der Reichweite der Vorrichtung 101 befindet, empfangen werden kann. Der Sendebereich der Vorrichtung 101 ist bei 108 veranschaulicht, und der Sendebereich der Vorrichtung 105 ist bei 109 veranschaulicht. Dieses Kommunikationsverfahren erlaubt es den Vorrichtungen zu kommunizieren, selbst wenn sie außerhalb der direkten Reichweite liegen oder nicht miteinander synchronisiert sind. Jede Vorrichtung kann außerdem mit einer zugeordneten Verbrauchervorrichtung verbunden oder in eine zugeordnete Verbrauchervorrichtung integriert sein. So ist die Vorrichtung 101 mit einem Sensor verbunden, der detektiert, ob das Fenster 102 offen oder geschlossen ist, und die Vorrichtungen 103 und 105 sind mit Leuchtmitteln 104 bzw. 106 verbunden.
Viele Mesh-Netzwerke senden Daten unter Verwendung komplexer Routing-Tabellen. Die Routing-Tabellen speichern Routen aus einer Netzwerkvorrichtung zu einer anderen, so dass Nachrichten über eine Reihe von Sprüngen aus der Quelle zum Bestimmungsort übermittelt werden können. Die Topologie des Netzwerkes muss bekannt sein, damit Routen zwischen den verschiedenen Vorrichtungen bestimmt und gespeichert werden können. Eine Alternative ist Flood-Routing. In diesem Verfahren werden Nachrichten nicht über eine vorgegebene Route aus einer Vorrichtung zu einer anderen übertragen. Stattdessen werden Nachrichten rundgesendet, und jede Vorrichtung in Reichweite, die eine Nachricht empfängt, sendet sie erneut. Auf diese Weise findet eine Nachricht ihren Weg durch das Netzwerk und erreicht ihren Bestimmungsort möglicherweise über eine Anzahl verschiedener Routen. Flood-Routing ist sehr einfach zu implementieren, und obgleich es scheinbar ineffizient ist, hat es eine Reihe von Vorteilen, besonders für Ad-hoc-Netzwerke, die ihre Topologie nach dem Zufallsprinzip ändern können.
Flood-Routing impliziert, dass alle Vorrichtungen ständig auf Signale von anderen Vorrichtungen im Netzwerk lauschen sollten, weil sonst die Gefahr besteht, dass Daten nicht ihren Bestimmungsort erreichen könnten. Ständiges Lauschen erhöht den Stromverbrauch. In derzeitigen Mesh-Netzwerken ist dies oft irrelevant, weil die meisten Mesh-Vorrichtungen Zugang zu einer Netzstromquelle haben, so dass kein Strom gespart werden muss. Es beschränkt jedoch die Bandbreite der Vorrichtungen, die Teil des Netzwerkes sein können. Es besteht Bedarf, Mesh-Netzwerke einer größeren Bandbreite an Vorrichtungen zugänglich zu machen, einschließlich solcher mit starken Leistungseinschränkungen.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Kommunikationsvorrichtung bereitgestellt, die dazu eingerichtet ist, über ein Kommunikationsnetzwerk zu kommunizieren, das so ausgelegt ist, dass ein Transport von Paketen durch das Netzwerk von jeder Kommunikationsvorrichtung in dem Netzwerk bereitgestellt wird, die auf Pakete lauscht und sie weitergibt, wobei die Kommunikationsvorrichtung umfasst: eine Relaiseinheit, die dafür ausgelegt ist, auf Pakete zu lauschen und sie über das Netzwerk weiterzugeben, eine Detektionseinheit, die dafür ausgelegt ist, andere Kommunikationsvorrichtungen in dem Netzwerk zu ermitteln, die ebenfalls dazu eingerichtet sind, als Relaisvorrichtungen zu fungieren, und einen Leistungsregler, der dafür ausgelegt ist, die Leistung, die die Kommunikationsvorrichtung verbraucht, um auf Pakete zu lauschen, in Abhängigkeit von den anderen Vorrichtungen, die von der Detektionseinheit erkannt wurden, anzupassen.
Der Leistungsregler kann dafür ausgelegt sein, die Leistung in Abhängigkeit von der Anzahl anderer Vorrichtungen, die von der Detektionseinheit erkannt wurden, anzupassen.
Der Leistungsregler kann dafür ausgelegt sein, die Leistung in Abhängigkeit von Empfangsparametern, die den anderen Vorrichtungen zugeordnet sind, die von der Detektionseinheit erkannt wurden, anzupassen.
Die Empfangsparameter können eines oder mehrere von Folgendem umfassen: einen Lauschzeitplan, einen Leistungsstatus und eine Empfangsreichweite.
Der Leistungsregler kann dafür ausgelegt sein, die Leistung in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus einer Verbrauchervorrichtung, die der Kommunikationsvorrichtung zugeordnet ist, anzupassen.
Der Leistungsregler kann dafür ausgelegt sein, die Leistung in Abhängigkeit davon anzupassen, ob seine zugeordnete Verbrauchervorrichtung mit Bezug auf das Netzwerk aktiv oder inaktiv ist.
Der Leistungsregler kann dafür ausgelegt sein, die Leistung in Abhängigkeit von Informationen anzupassen, die aus dem Netzwerk über die momentanen Transportkapazitäten des Netzwerkes empfangen werden.
Der Leistungsregler kann dafür ausgelegt sein, die Leistung in Abhängigkeit von einem Leistungsstatus, der der Kommunikationsvorrichtung zugeordnet ist, anzupassen.
Der Leistungsregler kann dafür ausgelegt sein, die Rate, mit der er die Leistung anpasst, in Abhängigkeit von einem Leistungsstatus, der der Kommunikationsvorrichtung zugeordnet ist, zu steuern.
Die Detektionseinheit kann dafür ausgelegt sein, die anderen Vorrichtungen unter Verwendung von Paketen zu ermitteln, die zuvor an sie über das Netzwerk weitergegeben wurden.
Die Detektionseinheit kann dafür ausgelegt sein, die anderen Vorrichtungen unter Verwendung von Paketen zu ermitteln, die mehrere Male an sie weitergegeben wurden.
Die Detektionseinheit kann dafür ausgelegt sein, die anderen Vorrichtungen unter Verwendung eines Lebensdauerwertes zu ermitteln, der in Paketen enthalten ist, die zuvor an sie über das Netzwerk weitergegeben wurden.
Der Leistungsregler kann dafür ausgelegt sein, die Leistung durch Steuern des Zeitbetrages anzupassen, den die Relaiseinheit auf Pakete lauscht.
Der Leistungsregler kann dafür ausgelegt sein, einen Zeitraum zu steuern, den die Relaiseinheit ständig auf Pakete lauscht.
Der Leistungsregler kann dafür ausgelegt sein, ein Zeitintervall zwischen Zeiträumen zu steuern, die die Relaiseinheit ständig auf Pakete lauscht.
Der Leistungsregler kann dafür ausgelegt sein, die Relaiseinheit so zu steuern, dass, je höher die Anzahl der von der Detektionseinheit erkannten Vorrichtungen ist, die Zeit, die die Relaiseinheit auf Pakete lauscht, umso kürzer wird.
Der Leistungsregler kann dafür ausgelegt sein, die Leistung durch Steuern einer Empfangsreichweite der Kommunikationsvorrichtung anzupassen.
Der Leistungsregler kann dafür ausgelegt sein, die Leistung durch Steuern der Nutzung von Empfangsschaltungen in der Kommunikationsvorrichtung anzupassen.
Die Relaiseinheit kann dafür ausgelegt sein, asynchron auf Pakete aus anderen Vorrichtungen im Netzwerk zu lauschen.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird ein Verfahren zum Kommunizieren über ein Kommunikationsnetzwerk bereitgestellt, das so ausgelegt ist, dass ein Transport von Paketen durch das Netzwerk von jeder Kommunikationsvorrichtung in dem Netzwerk bereitgestellt wird, die auf Pakete lauscht und sie weitergibt, wobei das Verfahren eine Kommunikationsvorrichtung umfasst, die andere Kommunikationsvorrichtungen in dem Netzwerk ermittelt, die ebenfalls dazu eingerichtet sind, als Relaisvorrichtungen zu fungieren, und die Leistung, die die Kommunikationsvorrichtung verbraucht, um auf Pakete zu lauschen, in Abhängigkeit von den anderen Vorrichtungen, die durch die Detektionseinheit erkannt wurden, anpasst.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist Folgendes zu sehen:
1 veranschaulicht ein dezentrales Netzwerk;
2 veranschaulicht eine Drahtloskommunikationsvorrichtung;
3 veranschaulicht ein dezentrales Beleuchtungssystem, das in einem Haus installiert ist;
4a und 4b veranschaulichen den Transport eines Paketes durch das dezentrale Beleuchtungssystem;
5 veranschaulicht ein weiteres Beispiel einer Kommunikationsvorrichtung;
6 veranschaulicht ein Beispiel eines Verfahrens zum Steuern der Lauschfenster einer Kommunikationsvorrichtung;
7a und 7b veranschaulichen ein Beispiel einer Kommunikationsvorrichtung, die über die maximal verfügbare Zeit auf Pakete lauscht; und
8 veranschaulicht ein Beispiel der Lauschfenster von vier Kommunikationsvorrichtungen, die die Häufigkeit ihres Lauschens verringert haben.
In einem Drahtlosnetzwerk werden Daten über Funksignale gesendet. In einer drahtgebundenen Implementierung können Daten über elektrische Signale gesendet werden. Am häufigsten werden Daten in „Paketen” angeordnet, die Nutzdaten und einige Angaben zur Quellenvorrichtung und zur Zielort-Vorrichtung enthalten. Pakete haben viele verschiedene Formate, und die/das im vorliegenden Text beschriebene Vorrichtung, Netzwerk und Verfahren sind nicht auf die Verwendung eines bestimmten Pakettyps beschränkt. Der Begriff „Paket” wird darum im vorliegenden Text verwendet, um jegliche Signale, Daten oder Nachrichten, die über das Netzwerk gesendet werden, zu bezeichnen.
Es gibt drei wesentliche Gründe, warum es unpraktisch sein kann, dass eine Kommunikationsvorrichtung lange Zeit mit dem Lauschen auf Pakete zubringt. Der erste ist der Stromverbrauch. Der zweite ist, dass es vielen Vorrichtungen physisch unmöglich ist, gleichzeitig zu empfangen und zu senden. Der dritte ist die Notwendigkeit, andere Funktionen außerhalb des Netzwerkes auszuführen, die möglicherweise nicht ausgeführt werden können, wenn die Vorrichtung gleichzeitig auf Pakete lauscht. Die Herausforderung in einem Mesh-Netzwerk besteht darin, diese Nachteile mit der Aufgabe jedes Knotens, Daten für das Netzwerk weiterzugeben, zu vereinbaren.
Für viele Knoten in einem Mesh-Netzwerk es ist schlicht unmöglich, die ganze Zeit auf Pakete zu lauschen. Das liegt daran, dass die Kommunikationsvorrichtungen, die diese Knoten implementieren, nicht dazu eingerichtet sind, gleichzeitig zu lauschen und zu senden. Das heißt, Pakete, die ankommen, während die Vorrichtung sendet, gehen unweigerlich verloren. Darum ist es realistischer, auf eine Maximierung der Anzahl von Paketen abzuzielen, die von einer Vorrichtung empfangen werden, als sich zum Ziel zu setzen, dass jede Vorrichtung alle Pakete empfängt.
Das führt uns zu zwei weiteren Erkenntnissen. Erstens ist es oft der Fall, dass eine Vorrichtung, die als ein Relais in einem Mesh-Netzwerk fungiert, eigentlich gar nicht alle Pakete zu empfangen braucht, weil ihre Rolle allein darin besteht, diese Pakete weiterzugeben, und ihr Verhalten nicht in Abhängigkeit von den Daten, die sich in diesen Paketen befinden, zu ändern. Folglich ist es nicht nur technisch unmöglich, dass eine einzelne Vorrichtung die ganze Zeit lauscht, sondern es ist obendrein oft unnötig (wenigstens aus der Sicht der betreffenden Vorrichtung). Zweitens spielt es aus der Sicht des Netzwerkes keine Rolle, welche konkrete Vorrichtung jedes Paket weitergibt; es geht einzig und allein darum, dass das Paket weitergegeben wird. Somit kann es möglich sein, dass eine einzelne Relaisvorrichtung ihre Empfangsleistung reduziert, indem sie zum Beispiel ihre Reichweite verringert oder bewusst überhaupt nicht auf Pakete lauscht, weil veranlasst wird, dass Pausen in ihrer Lauschaktivität durch andere Vorrichtungen in der Nähe ausgefüllt werden. Es wird möglich, die für das Lauschen aufgewendete Energie gegen die Anzahl der Relaisvorrichtungen einzutauschen. Zum Beispiel kann man eine einzelne Vorrichtung, die N Sekunden lauscht, gegen zwei oder mehr Vorrichtungen eintauschen, die K Sekunden lauschen, wobei K < N.
Ein allgemeines Beispiel einer Kommunikationsvorrichtung ist in 2 gezeigt. Die Kommunikationsvorrichtung ist dazu eingerichtet, als eine Relaisvorrichtung in einem Mesh-Netzwerk zu fungieren. In den meisten Beispielen ist die Kommunikationsvorrichtung für eine Drahtloskommunikation über das Mesh-Netzwerk ausgelegt, obgleich drahtgebundene Auslegungen ebenfalls möglich sind. Sie umfasst eine Relaiseinheit 201, eine Detektionseinheit 202 und einen Leistungsregler 203. Die Relaiseinheit kann dafür ausgelegt sein, auf Pakete zu lauschen. In der Regel sind diese Pakete für eine oder mehrere andere Vorrichtungen im Netzwerk vorgesehen. Der Dateninhalt der Pakete ist somit für die Kommunikationsvorrichtung ohne Belang; ihre Aufgabe ist es lediglich, diese Pakete weiterzugeben, indem sie sie erneut sendet. Die Relaiseinheit hat vorzugsweise entweder Zugang zu einer Kommunikationseinheit oder enthält eine (nicht gezeigte) Kommunikationseinheit, so dass sie Pakete sieht, die durch die Kommunikationseinheit empfangen wurden, und diese durch die Vorrichtung erneut gesendeten Pakete steuern kann. Die Detektionseinheit kann dafür ausgelegt sein, andere Vorrichtungen im Netzwerk zu ermitteln, die ebenfalls als Relaisvorrichtungen fungieren. Es gibt eine Anzahl von Wegen, wie sie dies erreichen könnte, und einige Beispiele werden unten beschrieben. Der Leistungsregler kann dafür ausgelegt sein, die Leistungsmenge zu steuern, die die Kommunikationsvorrichtung verbraucht, um auf weiterzugebende Pakete zu lauschen. Zweckmäßigerweise steuert der Leistungsregler die Empfangsleistung in Abhängigkeit von den anderen Relaisvorrichtungen, die durch die Detektionseinheit erkannt werden. Der Leistungsregler kann eine Zeitsteuerungseinheit 204 enthalten, die dafür ausgelegt ist, eine Zeit anzupassen, die die Relaiseinheit mit dem Lauschen auf Pakete zubringt.
Je höher die Anzahl der Relaisvorrichtungen ist, die innerhalb der Funkreichweite der Kommunikationsvorrichtung detektiert werden, desto weniger Energie verbraucht sie in der Regel im Schnitt für das Lauschen auf Pakete. Dies kann erreicht werden, indem man die Zeitfenster verkürzt, die die Kommunikationsvorrichtung lauscht, und/oder indem man das Intervall zwischen Fenstern verkürzt. Die Kommunikationsvorrichtung könnte den Arbeitszyklus ihrer Empfangsoperationen in Abhängigkeit von der Anzahl anderer Vorrichtungen ändern, die sie innerhalb der Funkreichweite detektiert. Die Kommunikationsvorrichtung könnte die Energie reduzieren, die von einem Lauschvorgang verbraucht wird, indem sie beispielsweise ihre Empfangsreichweite verringert. Falls die Kommunikationsvorrichtung hingegen eine Verringerung der Anzahl anderer Relaisvorrichtungen innerhalb der Reichweite im Netzwerk detektiert, so erhöht sie zweckmäßigerweise die Leistungsmenge, die sie für das Lauschen auf Pakete aufwendet, als Kompensation. Der Gesamteffekt ist, dass eine Kommunikationsvorrichtung mit einer lokalen Meshdichte, die relativ hoch ist, weil sie sich zum Beispiel in der Mitte eines Netzwerkes mit vielen anderen Vorrichtungen innerhalb der Reichweite befindet, dazu tendiert, weniger Empfangsenergie zu verbrauchen als eine Kommunikationsvorrichtung mit einer lokalen Meshdichte, die relativ niedrig ist, weil sie sich beispielsweise am Rand eines Netzwerkes mit nur wenigen anderen Vorrichtungen innerhalb der Reichweite befindet.
Zeit, die eine Kommunikationsvorrichtung spart, indem sie nicht auf Pakete lauscht, kann damit zugebracht werden, andere Funktionen auszuführen, oder kann in einem Niedrigleistungsmodus verbraucht werden, um die Batterielebensdauer zu verlängern. Alle Lücken zwischen den Lauschfenstern der Vorrichtung werden zweckmäßigerweise von den anderen Vorrichtungen innerhalb der Funkreichweite gefüllt, so dass die Leistung des Netzwerkes als Ganzes nicht einbricht. Die Leistung des Netzwerkes kann sich sogar verbessern, wenn weniger Vorrichtungen dasselbe Paket weitergeben. Kommunikationsvorrichtungen innerhalb der Reichweite voneinander können ihre Lauschzeiträume so koordinieren, dass wenigstens eine von ihnen die ganze Zeit lauscht. Alternativ können die Vorrichtungen asynchron sein, so dass ganz automatisch ein größtenteils ständiges Lauschen erreicht wird, weil die eigenen Lauschzeiträume der Vorrichtung nach dem Zufallsprinzip voneinander versetzt sind.
Ein Vorteil dieser Herangehensweise ist, dass batteriebetriebene Relaisvorrichtungen möglich werden, während früher nur netzwerkbetriebene Relaisvorrichtungen realistisch in Betracht gezogen werden konnten. Dies ist ein bedeutender Schritt bei der Ermöglichung einer flexiblen Mesh-Nutzung und von Ad-hoc-Anordnungen. Sie ermöglicht es außerdem, dass jede Vorrichtung, die dafür ausgelegt ist, gemäß dem Mesh-Protokoll zu arbeiten, einen Teil des Mesh bildet, während nach wie vor andere „primäre” (d. h. Mesh-externe) Funktionen ausgeführt werden können.
Die in 2 gezeigten Strukturen (und praktisch alle im vorliegenden Dokument umfassten Vorrichtungs-Darstellungen) sollen einer Anzahl von Funktionsblöcken in einer Vorrichtung entsprechen. Dies dient allein veranschaulichenden Zwecken. 2 soll keine strikte Teilung zwischen verschiedenen Teilen von Hardware auf einem Chip oder zwischen verschiedenen Programmen, Verfahrensabläufen oder Funktionen in Software definieren. In einigen Ausführungsformen können einige oder alle der im vorliegenden Text beschriebenen Algorithmen ganz oder teilweise in Hardware ausgeführt werden. In vielen Implementierungen kann wenigstens ein Teil der Relaiseinheit, der Detektionseinheit und der Zeitsteuerungseinheit durch einen Prozessor implementiert werden, der unter Softwarekontrolle arbeitet (zum Beispiel die CPU einer Kommunikationsvorrichtung). Derartige Software wird vorzugsweise auf einem nicht-transienten computerlesbaren Medium gespeichert, wie zum Beispiel einem Speicher (RAM, Cache, Festplatte usw.) oder einem anderen Speichermittel (USB-Stick, CD, Disk usw.).
Ein Beispiel eines Netzwerkes ist in 3 gezeigt, wo ein Haus mit einem dezentralen Beleuchtungssystem dargestellt ist. Das System umfasst eine Lichtschaltereinheit 301 und Leuchtmittel 302, 303, 304, 305. Die Lichtschaltereinheit 301 ist in eine Drahtloskommunikationsvorrichtung 313 integriert. Die Leuchtmittel 302 bis 305 sind in jeweilige Drahtloskommunikationsvorrichtungen 306, 307, 308, 309 integriert. Das Haus weist eine Netzstromversorgung, die die Leuchtmittel und ihre jeweiligen Drahtloskommunikationsvorrichtungen 306 bis 309 mit Strom versorgt, auf. Die Lichtschaltereinheit 301 und ihre Drahtloskommunikationsvorrichtung 313 werden durch eine lokale Batterie 311 mit Strom versorgt.
Das Haus enthält noch weitere technische Ausrüstung, die weitere Drahtloskommunikationsvorrichtungen enthält. Zum Beispiel gibt es einen Tablet-Computer 310, der eine Drahtloskommunikationsvorrichtung 313 enthält, und ein Mobiltelefon 315, das eine Drahtloskommunikationsvorrichtung 316 enthält. Außerdem gibt es einen Sensor 330 zum Detektieren des offenen und geschlossenen Zustands eines Fensters 318, das eine Kommunikationsvorrichtung 319 enthält. Der Computer 310, das Telefon 315 und der Sensor 330 werden durch Batterien 314, 317 bzw. 331 mit Strom versorgt.
Die Drahtloskommunikationsvorrichtungen 306 bis 309, 310, 315 und 319 arbeiten gemäß dem gleichen Drahtloskommunikationsprotokoll. Dabei könnte es sich um ein Protokoll mit relativ geringer Reichweite handeln. Zum Beispiel könnte die effektive Reichweite jeder Vorrichtung weniger als 35 m betragen. Dieses Charakteristikum kann es den Vorrichtungen ermöglichen, weniger Strom zum Senden und/oder Empfangen zu verbrauchen, als man es mit einem Protokoll von größerer Reichweite erwarten würde. Das Protokoll könnte eines sein, das keine gemeinsame Zeitbasis auf oder unterhalb der Transportebene oder unterhalb der Anwendungs- oder Darstellungsebenen auferlegt. Oder anders ausgedrückt: Die Vorrichtungen im Netzwerk arbeiten asynchron voneinander. Dieses Charakteristikum kann den Stromverbrauch der Vorrichtungen senken, indem die Notwendigkeit reduziert wird, dass ständig genaue Takte für sie arbeiten müssen. In einem Beispiel könnten die Vorrichtungen gemäß dem Bluetooth-Protokoll, speziell dem Bluetooth Low Energy-Protokoll, arbeiten. Die Vorrichtungen könnten andere Protokolle, zum Beispiel IEEE 803.11, verwenden.
Die Vorrichtungen 306 bis 309 sind für ein Zusammenwirken ausgelegt, damit die Leuchtmittel 302 bis 305 wissen, dass sie auf Signale aus dem Lichtschalter 301 ansprechen müssen. Dies kann dadurch geschehen, dass die Vorrichtungen 306 bis 309 einen gemeinsamen Identifizierungscode in ihren jeweiligen nicht-flüchtigen Speichern speichern. Der Identifizierungscode kann im Lichtschalter gespeichert werden, wenn er hergestellt wird, und kann in den Leuchtmitteln zu dem Zeitpunkt gespeichert werden, wenn sie im Haus installiert werden. Sie können in den Leuchtmitteln mit Hilfe einer weiteren Vorrichtung gespeichert werden, wie zum Beispiel eines Mobiltelefons 315, das mit der Drahtlosvorrichtung des Lichtschalters kommuniziert, um seinen Identifizierungscode zu lesen, und dann mit den Drahtlosvorrichtungen der Leuchtmittel kommuniziert, um sie zu veranlassen, den selben Identifizierungscode zu speichern. Dieser Code kann ein Netzwerkschlüssel sein, und er kann dafür verwendet werden, alle Pakete zu signieren, die über das Netzwerk gesendet werden.
Das Netzwerk ist vorzugsweise außerdem dafür ausgelegt, Flood-Routing zu implementieren, das für Ad-hoc-Netzwerke bestens geeignet ist. Das Telefon 315 und der Tablet-Computer 310 sind beides tragbare Vorrichtungen, die ihre Position innerhalb des Netzwerkes verändern, wenn ein Nutzer sie aufnimmt und sich mit ihnen bewegt. Sie können das Netzwerk auch gelegentlich verlassen und anschließend zu einem späteren Zeitpunkt zurückkehren, zum Beispiel, wenn ein Nutzer sie nach außerhalb der Reichweite des Netzwerkes transportiert, indem er sie aus dem Haus mitnimmt, und später mit ihnen ins Haus zurückkehrt. Die Topologie des Netzwerkes unterliegt somit zufälligen Änderungen.
Um zu vermeiden, dass Pakete endlos im Netzwerk umhergestoßen werden, umfasst jedes Paket zweckmäßigerweise ein Lebensdauerfeld, das die Lebensdauer des Paketes innerhalb des Netzwerkes definiert. Eine Kommunikationsvorrichtung, die das Paket empfängt, überprüft zweckmäßigerweise, ob das Lebensdauerfeld gleich einem Schwellenwert ist, bevor das Paket erneut gesendet wird. Falls der Lebensdauerwert gleich der Schwelle ist, so sendet die Kommunikationsvorrichtung das Paket nicht erneut. Anderenfalls sendet die Kommunikationsvorrichtung das Paket erneut. In einem Beispiel ist das Lebensdauerfeld ein Time-To-Live(TTL)-Feld. Dies ist ein Wert in dem Paket, der zweckmäßigerweise jedes Mal dekrementiert wird, wenn das Paket erneut gesendet wird. In einem Beispiel wird der TTL-Wert bei jeder Sendewiederholung um eins dekrementiert, wobei jede Kommunikationsvorrichtung, die die Pakete empfängt, sie erneut sendet, bis der TTL-Wert auf null dekrementiert ist. In einem weiteren Beispiel ist das Lebensdauerfeld ein Max Hop Count(MHC)-Feld. In diesem Beispiel speichert jede Kommunikationsvorrichtung einen Schwellen-MHC-Wert, der eine positive Zahl ungleich null ist. Der MHC-Wert in jedem Paket kann jedes Mal um eins inkrementiert werden, wenn das Paket neu gesendet wird, wobei jede Kommunikationsvorrichtung, die die Pakete empfängt, sie erneut sendet, bis der MHC-Wert die gespeicherte MHC-Schwelle der Vorrichtung erreicht.
Die Kommunikationsvorrichtungen in 3 sind alle mit einer weiteren Vorrichtung verbunden oder vollständig in eine weitere Vorrichtung integriert – als „Verbraucher” bezeichnet –, in deren Auftrag die Kommunikationsvorrichtung Pakete über das Netzwerk sendet und empfängt. In vielen Fällen braucht die primäre Funktion des Verbrauchers nichts mit dem Netzwerk zu tun zu haben. Verbrauchervorrichtungen weisen variierende Komplexitätsebenen auf. In einem Beispiel könnte eine Verbrauchervorrichtung ein Tablet-Computer sein; in einem anderen Beispiel ist sie vielleicht nur eine Uhr, die dafür ausgelegt ist, bis zu einem Verfallsdatum leicht verderblicher Waren rückwärts zu zählen. Es wäre auch möglich, dass die Kommunikationsvorrichtung selbst ein Verbraucher ist. Ein Beispiel eines solchen Szenarios könnte sein, wenn eine Kommunikationsvorrichtung X10 verwendet, bei dem es sich um ein Protokoll handelt, das dafür ausgelegt ist, die Integration elektronischer Vorrichtungen in Privathaushalten zu unterstützen.
Eine Verbindung zwischen der Kommunikationsvorrichtung und ihrem zugeordneten Verbraucher kann drahtgebunden oder drahtlos sein. Die Kommunikationsvorrichtung kann in demselben Gehäuse enthalten sein wie der Verbraucher. In vielen Implementierungen könnte die Verbrauchervorrichtung vollständig in den Verbraucher integriert sein; sie könnte sogar Schaltungen gemeinsam nutzen. Oft wird die Kommunikationsvorrichtung durch einen Chip innerhalb des Verbrauchers implementiert. Ein Beispiel dessen ist die Kommunikationsvorrichtung 316 im Telefon 315. In anderen Implementierungen können die Kommunikationsvorrichtung und der Verbraucher separate Vorrichtungen sein, die miteinander verbunden sind. Zum Beispiel könnte die Kommunikationsvorrichtung ein mit einem PC verbundener BLE-Tag sein.
Für die Zwecke dieses Dokuments wird die Kommunikationsvorrichtung als eine Kombination von Hardware und/oder Software angesehen, die das Protokoll implementiert, das für das Netzwerk bestimmend ist, wodurch der Pakettransport implementiert wird, der es dem Verbraucher ermöglicht, über das Netzwerk zu kommunizieren.
Jede Kommunikationsvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, als eine Relaisvorrichtung im Netzwerk zu fungieren. Ein Beispiel dessen ist in 4a gezeigt, wo das gleiche dezentrale Beleuchtungssystem wie in 3 zu sehen ist. Das Netzwerk ist als ein Mesh-Netzwerk ausgelegt, so dass wenigstens in der Theorie alle Vorrichtungen, die Teil des Netzwerkes sind, dafür zuständig sind, als Relais zu fungieren. Eine Relaisvorrichtung sendet zweckmäßigerweise jedes Paketes erneut, von dem sie erkennt, dass es aus dem Netzwerk stammt (zum Beispiel, weil es unter Verwendung eines Netzwerkschlüssels signiert wurde). Die Relaisvorrichtung könnte außerdem Schritte unternehmen, um zu verhindern, dass alte Pakete ständig im Netzwerk umhergestoßen werden, indem zum Beispiel das Paket nur weitergeleitet wird, falls es neu ist, und/oder indem ein „Time-To-Live”-Wert im Paket dekrementiert wird, bevor es weitergeleitet wird. 3a zeigt ein Beispiel des Netzwerkes, das gemäß herkömmlichen Mesh-Prinzipien arbeitet. Der Lichtschalter 301 sendet ein Paket, das an alle Vorrichtungen 306 bis 309 adressiert ist, um die Leuchtmittel 303 bis 305 anzuweisen, sich einzuschalten. Dieses Paket wird von allen Vorrichtungen weitergesendet, die es empfangen, und erreicht letztendlich das Leuchtmittel 305, das außerhalb der Reichweite des Lichtschalters 301, der Quelle des Paketes, liegt.
Obgleich die in 3a gezeigte Anordnung effektiv ist, wenn es um die Übermittlung von Paketen an alle Vorrichtungen im Netzwerk geht, ist das fortwährende Lauschen ein kostspieliger Vorgang und sollte vorzugsweise in Umfeldern vermieden werden, in denen Energieverfügbarkeit ein Problem ist. Obgleich sowohl die Vorrichtung 316 als auch die Vorrichtung 319 dazu eingerichtet sind, als Relais zu fungieren, sind beide batteriebetrieben und würden es vorziehen, den Stromverbrauch überall zu senken, wo es nur möglich ist. Darum können eine oder beide dieser Vorrichtungen bewusst ihre Empfangsleistung reduzieren.
In 4b hat die Vorrichtung 319 detektiert, dass die Vorrichtungen 306, 316 und 309 alle innerhalb der Reichweite liegen und alle dazu eingerichtet sind, als Relais zu fungieren. Die Vorrichtung 319 ist batteriebetrieben und arbeitet unter Leistungsmangel. Sie hat darum ihre Lauschzeiträume so verkürzt, dass sie nur 10% der Zeit lauscht. Das Netzwerk bleibt davon jedoch unbeeinflusst, da das Paket vom Lichtschalter 301 trotzdem durch die Vorrichtung 316 weitergegeben wird. Die alternative Anordnung, bei der die Vorrichtung 319 lauscht und Pakete anstelle der Vorrichtung 316 weitergibt, ist ebenfalls möglich.
Ein weiteres Beispiel einer Kommunikationsvorrichtung ist in 5 gezeigt. In diesem Beispiel ist die Kommunikationsvorrichtung für eine Drahtloskommunikation ausgelegt. Die Vorrichtung von 5 umfasst eine Antenne 501, ein Hochfrequenz-Frontend 502 und einen Basisband-Prozessor 503. Der Basisband-Prozessor umfasst einen Mikroprozessor 504 und einen nicht-flüchtigen Speicher 509. Der nicht-flüchtige Speicher 509 speichert in nicht-transitorischer Form Programmcode, der vom Mikroprozessor ausgeführt werden kann, um den Basisband-Prozessor zu veranlassen, das Kommunikationsprotokoll des Netzwerkes zu implementieren. In diesem Beispiel speichert der nicht-flüchtige Speicher 509 in nicht-transitorischer Form Programmcode, der vom Mikroprozessor ausgeführt werden kann, um die Relaiseinheit 506, die Detektionseinheit 507 und die Leistungssteuerungseinheit 508 zu implementieren.
Die Vorrichtung umfasst außerdem eine Uhr 510, die vom Mikroprozessor 504 ein- und ausgeschaltet werden kann, um Energie zu sparen, und eine externe drahtgebundene Verbindung 512 zum Austauschen von Informationen mit dem zugeordneten Verbraucher der Vorrichtung. Diese Informationen können das Detektieren externer Ereignisse (zum Beispiel die Bedienung einer zugeordneten Benutzerschnittstellenvorrichtung, wie zum Beispiel eines Schalters) oder die Ausgabe von Steuersignalen an zugeordnete Vorrichtungen (zum Beispiel Leuchtmittel) umfassen. Die Vorrichtung umfasst außerdem eine Energiequelle 511, die eine Batterie sein kann. Die Vorrichtung kann außerdem über das Stromnetz betrieben werden.
Das HF-Frontend 502 und der Basisband-Prozessor könnten in einem oder mehreren integrierten Schaltkreisen implementiert sein.
Eine Kommunikationsvorrichtung kann einen weiten Bereich verschiedener Faktoren berücksichtigen, wenn sie entscheidet, ob (und wie) sie ihre Lauschoperationen justiert, um Leistung zu sparen. Beispiele der Schritte, die dazu ausgeführt werden, sind in 6 gezeigt.
In Schritt 601 kann die Kommunikationsvorrichtung die Anzahl von Kommunikationsvorrichtungen innerhalb der Reichweite bestimmen, die dazu eingerichtet sind, als Relais zu fungieren. Man kann dies als die „lokale Meshdichte” bezeichnen. Es gibt eine Anzahl von Wegen, wie die Kommunikationsvorrichtung dies bewerkstelligen könnte. Einige Beispiele sind unten beschrieben.
Die Kommunikationsvorrichtung speichert zweckmäßigerweise ein Verzeichnis von Paketen, die sie bereits empfangen hat. Die Kommunikationsvorrichtung kann dafür ausgelegt sein, Informationen über ihre lokale Meshdichte anhand dieses Verzeichnisses zu gewinnen. Falls zum Beispiel die Kommunikationsvorrichtung dasselbe Paket mehrere Male empfangen hat, so kann dies anzeigen, dass es mehrere Vorrichtungen gibt, die innerhalb der Reichweite als Relais fungieren. Gleichermaßen kann dies, falls diese mehreren Kopien desselben Paketes ähnliche Werte in ihren Lebensdauerfeldern aufweisen, allgemein anzeigen, dass es mehrere weitergabefähige Vorrichtungen in der Nähe der Kommunikationsvorrichtung gibt. Falls die Kommunikationsvorrichtung dasselbe Paket mit völlig verschiedenen Lebensdauerwertesfeldern empfängt, so kann dies weniger ein Hinweis auf eine lokale Meshdichte sein, sondern kann einen guten Grad an Weitergabefähigkeit im Netzwerk als Ganzes anzeigen.
Die Kommunikationsvorrichtung kann Sondierungspakete senden, um zu sehen, wie viele Kopien dieses Paketes sie aus dem Netzwerk zurückempfängt. Vorzugsweise unternimmt die Kommunikationsvorrichtung Schritte, um zu verhindern, dass Sondierungspakete Ressourcen vergeuden, indem sie im Netzwerk umhergestoßen werden. Vorzugsweise werden die Sondierungspakete nur einmal neu gesendet. Dies kann erreicht werden, indem die Kommunikationsvorrichtung den Lebensdauerwert des Sondierungspaketes auf einen zweckmäßigen Wert einstellt, zum Beispiel durch Einstellen des TTL-Wertes auf eins. Dies hat den weiteren Vorteil, dass die Kommunikationsvorrichtung lokale Informationen über die Vorrichtungsdichte erhält, da jede Kopie des Sondierungspaketes, die sie zurückempfängt, zwangsläufig durch eine Vorrichtung innerhalb der Funkreichweite weitergegeben worden sein muss. In einem Beispiel kann die Kommunikationsvorrichtung ein Flag oder etwas Ähnliches in dem Sondierungspaket enthalten, das veranlasst, dass jede Vorrichtung, die es empfängt, nicht nur das Paket erneut sendet, sondern außerdem ihre eigenen Empfangsparameter, wie zum Beispiel Empfangskapazitäten, Empfangsreichweite, Leistungsstatus, Lauschzeitplan usw., in dem erneut gesendeten Paket hinterlegt.
In einem weiteren Beispiel kann die Kommunikationsvorrichtung dafür ausgelegt sein, über das Netzwerk gemäß einem Protokoll zu arbeiten, das Protokoll-, Transport- und Trägerschichten umfasst. Sondierungspakete können direkt in die Trägerschicht injiziert werden, wodurch die Protokoll- und die Transportschicht umgangen werden. Das Protokoll kann einen Hoststapel und einen Hostcontrollerstapel definieren. Bluetooth ist ein Beispiel einer solchen Anordnung. Speziell BLE versieht den Hostcontroller mit einem hohen Grad an Intelligenz, so dass der Host nur noch aufgeweckt werden muss, wenn er eine Aktion auszuführen hat (es wird angenommen, dass der Host mehr Leistung verbraucht als der Hostcontroller). In einigen Implementierungen kann eine Kommunikationsvorrichtung sogar gar keinen separaten Host aufweisen, wobei der Hostcontroller (der meistens in Software implementiert ist) alle Aufgaben ausführt, die in der Regel mit dem Host assoziiert werden. Es kann der Hostcontroller sein, der das Sondierungspaket in die Trägerschicht injiziert. In einem Beispiel können die Sondierungspakete normale Rundsendepakete sein, zum Beispiel Rundsendepakete gemäß dem Protokoll, das dem Netzwerk zugrundeliegt (wie zum Beispiel BLE). Diese normalen Rundsendepakete können sich von den Mesh-Paketen unterscheiden, die normalerweise über das Netzwerk übertragen werden (zu Beginn können sie möglicherweise nicht vom Netzwerkschlüssel signiert sein), aber sie werden dennoch von allen Vorrichtungen im Netzwerk überwacht. Dies macht es auch möglich, dass eine Vorrichtung außerhalb des Mesh-Netzwerkes Sondierungspakete in das Netzwerk injiziert. Zum Beispiel könnte ein Sondierungsknoten, dessen alleiniger Zweck es ist, in regelmäßigen Abständen Daten rundzusenden, außerhalb des Mesh-Netzwerkes selbst liegen, aber immer noch Sondierungspakete in das Mesh-Netzwerk injizieren.
Die Kommunikationsvorrichtung kann außerdem dafür ausgelegt sein, Informationen über benachbarte Vorrichtungen, die als Relais fungieren, auf direkterem Wege zu erhalten. Zum Beispiel kann die Vorrichtung Pakete senden, die verlangen, dass jede Vorrichtung, die sie empfängt, mit Details über ihre eigenen Empfangskapazitäten antwortet. Dies kann Informationen wie zum Beispiel Leistungsstatus, Lauschzeitplan, Empfangs- und/oder Sendereichweite, Aktivstatus usw. umfassen. Diese Pakete können mit einem Lebensdauerwert rundgesendet werden, der verhindert, dass sie erneut gesendet werden. Zum Beispiel könnten die Pakete mit einem TTL-Wert von null gesendet werden.
Die Kommunikationsvorrichtung kann außerdem, zusammen mit anderen Vorrichtungen im Netzwerk, dafür ausgelegt sein, ein allgemeineres Rückmeldungsprogramm zu implementieren, in dem sie Informationen über Empfangsstrategien und -kapazitäten austauschen, so dass die Vorrichtungen ihre Lauschoperationen koordinieren können. Anforderungs- und Sondierungspakete können einen Teil eines solchen Rückmeldungsprogramms bilden.
Nachdem die lokale Meshdichte bestimmt wurde, kann die Kommunikationsvorrichtung in einer Position sein, ihre Empfangsleistung entsprechend anzupassen. Es gibt noch andere Faktoren, die die Kommunikationsvorrichtung ebenfalls berücksichtigen kann. Beispiele davon sind durch die optionalen Schritte 602 bis 605 dargestellt.
In Schritt 602 bestimmt die Kommunikationsvorrichtung, ob sie oder ihr zugeordneter Verbraucher mit Bezug auf das Netzwerk „aktiv” oder „inaktiv” sind. In einigen Ausführungsformen kann dieser Schritt ausgeführt werden, bevor die Kommunikationsvorrichtung andere Vorrichtungen im Netzwerk detektiert, da einige Vorrichtungen dafür ausgelegt sein können, ihre Empfangsleistung überhaupt nicht zu reduzieren, sofern nicht ihr zugeordneter Verbraucher inaktiv ist.
Allgemein kann eine Vorrichtung als „aktiv” betrachtet werden, falls sie darauf wartet, ein Paket aus dem Netzwerk zu empfangen, das sie veranlassen wird, sein Verhalten anzunehmen. Dieses „Warten” erfordert nicht, dass die Vorrichtung tatsächlich ein Paket erwartet. Es bezieht sich lediglich auf einen Zustand, in dem der Verbraucher dafür ausgelegt ist, auf ein Paket zu lauschen, das ihn veranlassen könnte, irgendeinen Vorgang auszuführen (egal, wie unbedeutend dieser Vorgang auch ist). Die Kommunikationsvorrichtung kann eine Moduseinheit umfassen, die dafür ausgelegt ist zu bestimmen, ob ihr zugeordneter Verbraucher „aktiv” oder „inaktiv” ist. Sie kann diese Bestimmung anhand von Informationen vornehmen, die sie vom Verbraucher empfangen hat, zum Beispiel einen Code oder eine Einstellung, die sie beim Einschalten empfangen hat und der bzw. die die Art der Vorrichtung identifiziert, die der Verbraucher darstellt, und/oder eine Statusaktualisierung, die jedes Mal eintrifft, wenn der Verbraucher von aktiv zu inaktiv wechselt und umgekehrt.
Der Begriff „Mesh-Vorrichtung” kann sich auf eine Kommunikationsvorrichtung zusammen mit ihrem zugeordneten Verbraucher beziehen. Eine Mesh-Vorrichtung kann in eine von zwei Kategorien fallen:

• Mesh Active Device (MAD): Vorrichtungen, deren Funktionszweck umfasst, Mesh-Befehle zu befolgen, und die somit alle MESH-Pakete empfangen müssen, um diese Funktion zu auszuführen.
• Mesh Passive Transport (MPT): Vorrichtungen, deren primärer Zweck im Netzwerk es ist, einen Mesh-Transport zu implementieren. Sie lauschen auf Mesh-Pakete und leiten neue Informationen weiter. Sie können zusätzlich noch andere Dienste anbieten (und tun das üblicherweise auch, da der Verbraucher – wenigstens in der Regel – wenigstens noch einen anderen Funktionszweck hat, als über ein Mesh-Netzwerk zu kommunizieren). Sie müssen allerdings nicht alle Mesh-Pakete empfangen, um diese Funktion auszuführen.

Eine MAD ist in der Regel in ihrer Zeitplanung beschränkt, da es für die effektive Realisierung ihrer Funktion wichtig ist, dass sie alle an sie adressierten Befehle empfängt. Dies impliziert, dass eine MAD eine beträchtliche Zeit mit dem Lauschen auf mögliche Befehle zubringen muss. Es ist allgemein nicht ratsam zu versuchen, diese Lauschzeit zu reduzieren. Das ist in der Praxis ein umstrittener Punkt, da die MAD gewöhnlich mit irgendeinem Aktuator verknüpft ist, was einen Zugang zu einer unerschöpflichen oder wiederaufladbaren Energiequelle impliziert und somit die Notwendigkeit der Leistungseinsparung beseitigt.
Eine MPT ist im Wesentlichen von zustandsloser Art mit Bezug auf die gesendeten Pakete. Sie beeinflusst nicht das Verhalten einer einzelnen MPT, falls sie kein bestimmtes Paket festgestellt hat. Dies ermöglicht es, dass eine MPT kürzere und/oder weniger häufige Lausch-„Fenster” aufweist, falls es genügend andere MPTs in dem System zur Kompensation gibt.
Eine Mesh-Vorrichtung könnte eine MPT sein, falls ihre Verbraucherkomponente in eine der folgenden Kategorien fällt:

• eine Vorrichtung könnte von einer Art sein, der keine Befehle durch das Netzwerk zugesendet werden;
• eine Vorrichtung könnte von einer Art sein, die ihr Verhalten nicht in Reaktion auf Befehle aus dem Netzwerk anpasst;
• eine Vorrichtung könnte dafür ausgelegt sein, Befehle in vorgegebenen Intervallen zu empfangen, so dass sie die restliche Zeit nicht damit verbringt, auf irgendetwas zu warten;
• eine Vorrichtung könnte von einer Art sein, die normalerweise erwarten würde, ihr Verhalten in Abhängigkeit von einem Signal aus dem Netzwerk zu ändern, aber momentan hat sie keine zugeteilte Aufgabe innerhalb des Netzwerkes, so dass sie nicht darauf wartet, irgendetwas zu empfangen;
• eine Vorrichtung könnte von einer Art sein, deren primäre Funktion vollkommen von dem Netzwerk losgelöst ist; weder sendet noch empfängt sie Befehle, obgleich sie diese zweckmäßigerweise weitergeben kann.

Eine Kommunikationsvorrichtung lauscht vorzugsweise die maximal verfügbare Zeit, falls sie in die MAD-Kategorie fällt. Sonst riskiert sie, Pakete zu verpassen, die sie eigentlich empfangen muss. Eine Kommunikationsvorrichtung kann jedoch ihre Lauschzeit unbedenklich reduzieren, falls sie in die MPT-Kategorie fällt.
In Schritt 603 kann die Kommunikationsvorrichtung überprüfen, ob sie Informationen oder Befehle aus dem Netzwerk empfangen hat, die sie berücksichtigen muss, wenn sie ihre Empfangsleistung ermittelt. Zum Beispiel kann in Betracht gezogen werden, dass es in einigen Situationen eine unzureichende Dichte an Vorrichtungen geben könnte, als dass alle inaktiven Vorrichtungen ihre Lauschzeit wesentlich reduzieren könnten. Das heißt, falls eine Vorrichtung (zum Beispiel ein Controller) bestimmt, dass Pakete zu lange brauchen, um ihren Bestimmungsort zu erreichen, oder regelmäßig abgeworfen werden, so kann sie eine Anweisung an alle Vorrichtungen hinaussenden, ihre Lauschzeit entsprechend zu verlängern. Die Vorrichtung, die die Anweisung sendete, könnte anhand der Anzahl von Bestätigungen, die sie in Bezug auf ihre eigenen Pakete empfängt, und/oder der Zeit, die diese Bestätigungen brauchen, um sie zu erreichen, festgestellt haben, dass der Netzwerktransport nicht gut genug funktioniert.
Die Kommunikationsvorrichtung kann ihren eigenen Leistungsstatus in Betracht ziehen, wenn sie entscheidet, wie sie ihre Empfangsleistung steuert (Schritt 604). Dieser Faktor kann besonders relevant sein, wenn es um die Entscheidung geht, ob einer Anforderung aus dem Netzwerk stattgegeben wird oder nicht; zum Beispiel, ob sie Zugang zu Netzstrom hat oder nicht, und wenn sie batteriebetrieben ist, die Menge an Restenergie in der Batterie. Falls die Vorrichtung batteriebetrieben ist und nur noch wenig Energie übrig ist, so kann sie entscheiden, das Minimieren ihrer Empfangsleistung ungeachtet der Anweisung aus dem Netzwerk so weit wie möglich fortzusetzen.
Die Kommunikationsvorrichtung könnte außerdem alle Informationen berücksichtigen, die sie über benachbarte Vorrichtungen hat, die dazu eingerichtet sind, als Relais zu fungieren (Schritt 605). Insbesondere kann sie alle Informationen, die sie über die Stromversorgung einer benachbarten Vorrichtung haben kann, mit ihrer eigenen Leistungssituation vergleichen. Falls die Kommunikationsvorrichtung zum Beispiel aus einem früheren Austausch von Statusinformationen mit ihren benachbarten Vorrichtungen weiß, dass eine oder mehrere von ihnen netzstrombetrieben sind, während die Vorrichtung selbst batteriebetrieben ist, so kann sie bestimmen, dass die benachbarte netzstrombetriebene Vorrichtung weit besser geeignet ist, die Aufgabe des Lauschens auf Pakete zu erfüllen, und kann ihren eigenen Energiesparkurs entsprechend weiter verfolgen. Die Kommunikationsvorrichtung kann außerdem alle Informationen, die sie über die Empfangsarrangements benachbarter Vorrichtungen besitzt, und besonders ihre Lauschzeitpläne, in Betracht ziehen.
Und schließlich kann die Kommunikationsvorrichtung in Schritt 606 ihre Empfangsleistung steuern. Einer Kommunikationsvorrichtung stehen eine Reihe verschiedener Optionen zur Verfügung, im ihre Empfangsleistung zu steuern, umfassend die folgenden Beispiele:

• Verkürzung der Zeit, die die Kommunikationsvorrichtung auf Pakete lauscht. Dies könnte beinhalten, die Länge der Fenster zu verkürzen, während denen die Kommunikationsvorrichtung ständig auf Pakete lauscht, oder ihre Häufigkeit zu reduzieren (zum Beispiel durch Verkleinern des Lauscharbeitszyklus der Kommunikationsvorrichtung).
• Verwendung von weniger Empfangsschaltkreisen, wie zum Beispiel Verstärker und Korrelatoren. Dies kann die Empfangsreichweite der Kommunikationsvorrichtung reduzieren.

Falls eine Kommunikationsvorrichtung entscheidet, dass sie ihre Empfangsleistung anpassen sollte, so kann sie alle Justierungen langsam vornehmen, insbesondere falls sie ihre Empfangsleistung verringert, damit andere Vorrichtungen im Netzwerk Zeit haben, ihre eigene Empfangsleistung als Ausgleich anzupassen. Die Kommunikationsvorrichtung kann die Geschwindigkeit, mit der die Kommunikationsvorrichtung ihre Empfangsleistung erhöht oder senkt, in Abhängigkeit von einer Vielzahl verschiedener Faktoren steuern, einschließlich des Leistungniveaus der Kommunikationsvorrichtung, eines oder mehrerer Empfangsparameter ihrer benachbarten Vorrichtungen, der Tageszeit (einige Vorrichtungen können einen Zeitplan aufweisen, bei dem sie zu bestimmten Tageszeiten nicht lauschen), usw.
Die im vorliegenden Text beschriebenen Prinzipien ermöglichen es einem Netzwerk, Pakete über einen stochastischen Transportmechanismus zu transportieren. Diese Technik eignet sich ausgezeichnet für Ad-hoc-Netzwerke. Das Netzwerk ist dazu eingerichtet, einen zuverlässigen Transport zwischen zwei beliebigen Vorrichtungen über Zwischenvorrichtungen zu erreichen, von denen nicht erwartet wird, dass sie Kommunikationen zuverlässig handhaben, weil es eine ausreichende Dichte der Vorrichtungen im Netzwerk gibt, um Vorrichtungen zu kompensieren, die ihre Empfangsleistung verringert haben. Eine weniger strenge Zuverlässigkeitsanforderung an eine einzelne Vorrichtung erlaubt ein besseres Leistungsmanagement, so dass das Netzwerk einer größeren Bandbreite an Vorrichtungen offensteht. Der Mechanismus ist insofern selbstverwaltend, als jede Vorrichtung ihre eigenen Entscheidungen trifft, wie sie ihre Empfangsleistung anpasst, doch sie ist immer noch dazu eingerichtet, eine netzwerkweite Zuverlässigkeit zu erreichen.
Ein Beispiel, wie Vorrichtungen einander kompensieren können, ist in den 7a, 7b und 8 veranschaulicht.
Ein Beispiel einer Vorrichtung, die im Rahmen ihrer Möglichkeiten lauscht, ist in 7a und 7b für ein Mesh-Netzwerk veranschaulicht, das unter Verwendung der drei Ankündigungskanäle kommuniziert, die durch das BLE-Protokoll spezifiziert sind. In 7a tastet die MPT nacheinander die BLE Ankündigungskanäle 37, 38 und 39 ab, bis sie einige neue Informationen empfängt. Die 7a und 7b zeigen eine einzelne Übertragung über das Netzwerk. Ein Paket kann außerdem weitergegeben werden, indem es mehrere Male über jeden der relevanten Kanäle neu gesendet wird. Lücken zwischen Übergängen von Kanal zu Kanal sind erheblich kürzer als die Empfangszeiten. Lücken zwischen Kanälen oder zwischen Übertragungsgruppen können aus einem Zufallselement bestehen, das zu einer festen (Mindest-)Dauer addiert wird, um die Nichtsynchronisation mit anderen Leitstrahlen zu verlängern. Der Lauschprozess wird wiederholt, bis Daten detektiert werden. Falls die Daten als ein Mesh-Paket angesehen werden, das gültig und neu ist (d. h. so dass es ein Paket zum Weitergeben ist), so wird der Empfangsvorgang für ein sofortiges Weiterleiten des Paketes auf allen drei Kanälen gestoppt. Falls das Mesh-Paket nicht zum Weitergeben ist, so wird der Empfang über seine erwartete Dauer fortgesetzt. Sobald die Daten gesendet wurden, wird der Standardzeitplan wieder auf den Zeitplan ausgerichtet, der gegolten hätte, falls er nicht unterbrochen worden wäre. Die Wiederaufnahme desselben Zeitplans kann wichtig sein, um zu vermeiden, dass sich Vorrichtungen versehentlich nach einem Relaisvorgang synchronisieren. In 6b wird einem ähnlichen Vorgang gefolgt, aber die Vorrichtung führt zusätzlich eine Nicht-Mesh-Übertragung aus, um zusätzliche Funktionen bereitzustellen. Diese Nicht-Mesh-Übertragung und die Relaisübertragung stellen Zeiten dar, wo es den meisten derzeitigen Vorrichtungen unmöglich ist zu lauschen. Das heißt, während die Vorrichtung versucht, ständig zu lauschen, ist das in der Praxis nicht realisierbar; also lauscht die Vorrichtung einfach die maximal mögliche Zeit.
Eine alternative Implementierung ist in 8 gezeigt. 8 zeigt die Lauschfenster von vier verschiedenen MPTs. In dieser Implementierung haben die Vorrichtungen 801, 802, 803 und 804 alle ihre Lauschfenster reduziert. Der Gesamteffekt auf den Transport im Netzwerk ist jedoch vernachlässigbar, da die Zeiten, zu denen eine Vorrichtung nicht lauscht, durch eine andere Vorrichtung ausgefüllt werden. Somit ist es möglich, Empfangszeit (und Paketabwurf durch einzelne Vorrichtungen) gegen eine Erhöhung der Anzahl der lauschenden Vorrichtungen einzutauschen. Die Empfangsfenster für einzelne Vorrichtungen werden reduziert und von der Dichte der Vorrichtungen im Mesh kompensiert.
Der Anmelder offenbart hiermit getrennt voneinander jedes im vorliegenden Text beschriebene einzelne Merkmal und jede Kombination aus zwei oder mehreren solcher Merkmale, insofern solche Merkmale oder Kombinationen vor dem Hintergrund des gängigen Allgemeinwissens eines Fachmanns auf der Grundlage der vorliegenden Beschreibung als Ganzes ausgeführt werden können, unabhängig davon, ob solche Merkmale oder Kombinationen von Merkmalen jegliche der im vorliegenden Text offenbarten Probleme lösen, und ohne Einschränkung des Schutzbereichs der Ansprüche. Der Anmelder verweist darauf, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung aus beliebigen solcher einzelnen Merkmale oder Kombinationen von Merkmalen bestehen können. Angesichts der obigen Beschreibung ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifizierungen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung vorgenommen werden können.

Claims

Kommunikationsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, über ein Kommunikationsnetzwerk zu kommunizieren, das so ausgelegt ist, dass Transport von Paketen durch das Netzwerk von jeder Kommunikationsvorrichtung im Netzwerk bereitgestellt wird, die auf Pakete lauscht und sie weitergibt, wobei die Kommunikationsvorrichtung umfasst: eine Relaiseinheit, die dafür ausgelegt ist, auf Pakete zu lauschen und sie über das Netzwerk weiterzugeben; eine Detektionseinheit, die dafür ausgelegt ist, andere Kommunikationsvorrichtungen im Netzwerk zu ermitteln, die ebenfalls dazu eingerichtet sind, als Relaisvorrichtungen zu fungieren; und einen Leistungsregler, der dafür ausgelegt ist, die Leistung, die die Kommunikationsvorrichtung verbraucht, um auf Pakete zu lauschen, in Abhängigkeit von den anderen Vorrichtungen, die von der Detektionseinheit ermittelt wurden, anzupassen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsregler dafür ausgelegt ist, die Leistung in Abhängigkeit von der Anzahl anderer Vorrichtungen, die von der Detektionseinheit ermittelt wurden, anzupassen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsregler dafür ausgelegt ist, die Leistung in Abhängigkeit von Empfangsparametern, die den anderen Vorrichtungen zugeordnet sind, die von der Detektionseinheit ermittelt wurden, anzupassen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Empfangsparameter eines oder mehrere von Folgendem umfassen: einen Lauschzeitplan, einen Leistungsstatus und eine Empfangsreichweite.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsregler dafür ausgelegt ist, die Leistung in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus einer Verbrauchervorrichtung, die der Kommunikationsvorrichtung zugeordnet ist, anzupassen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Leistungsregler dafür ausgelegt ist, die Leistung in Abhängigkeit davon anzupassen, ob seine zugeordnete Verbrauchervorrichtung mit Bezug auf das Netzwerk aktiv oder inaktiv ist.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsregler dafür ausgelegt ist, die Leistung in Abhängigkeit von Informationen anzupassen, die aus dem Netzwerk über die momentanen Transportkapazitäten des Netzwerkes empfangen werden.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsregler dafür ausgelegt ist, die Leistung in Abhängigkeit von einem Leistungsstatus, der der Kommunikationsvorrichtung zugeordnet ist, anzupassen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsregler dafür ausgelegt ist, die Rate, mit der er die Leistung anpasst, in Abhängigkeit von einem Leistungsstatus, der der Kommunikationsvorrichtung zugeordnet ist, zu steuern.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Detektionseinheit dafür ausgelegt ist, die anderen Vorrichtungen unter Verwendung von Paketen zu ermitteln, die zuvor an sie über das Netzwerk weitergegeben wurden.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Detektionseinheit dafür ausgelegt ist, die anderen Vorrichtungen unter Verwendung von Paketen zu ermitteln, die mehrere Male an sie weitergegeben wurden.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Detektionseinheit dafür ausgelegt ist, die anderen Vorrichtungen unter Verwendung eines Lebensdauerwertes zu ermitteln, der in Paketen enthalten ist, die zuvor an sie über das Netzwerk weitergegeben wurden.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsregler dafür ausgelegt ist, die Leistung durch Steuern des Zeitbetrages anzupassen, den die Relaiseinheit auf Pakete lauscht.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Leistungsregler dafür ausgelegt ist, einen Zeitraum zu steuern, in dem die Relaiseinheit ständig auf Pakete lauscht.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Leistungsregler dafür ausgelegt ist, ein Zeitintervall zwischen Zeiträumen zu steuern, in denen die Relaiseinheit ständig auf Pakete lauscht.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsregler dafür ausgelegt ist, die Relaiseinheit so zu steuern, dass, je höher die Anzahl der durch die Detektionseinheit ermittelten Vorrichtungen ist, die Zeit, die die Relaiseinheit auf Pakete lauscht, umso kürzer wird.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsregler dafür ausgelegt ist, die Leistung durch Steuern einer Empfangsreichweite der Kommunikationsvorrichtung anzupassen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leistungsregler dafür ausgelegt ist, die Leistung durch Steuern der Nutzung von Empfangsschaltungen in der Kommunikationsvorrichtung anzupassen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Relaiseinheit dafür ausgelegt ist, asynchron auf Pakete aus anderen Vorrichtungen im Netzwerk zu lauschen.
Verfahren zum Kommunizieren über ein Kommunikationsnetzwerk, das so ausgelegt ist, dass der Transport von Paketen durch das Netzwerk von jeder Kommunikationsvorrichtung im Netzwerk bereitgestellt wird, die auf Pakete lauscht und sie weitergibt, wobei das Verfahren eine Kommunikationsvorrichtung umfasst: die andere Kommunikationsvorrichtungen im Netzwerk ermittelt, die ebenfalls dazu eingerichtet sind, als Relaisvorrichtungen zu fungieren; und die Leistung, die die Kommunikationsvorrichtung verbraucht, um auf Pakete zu lauschen, in Abhängigkeit von den anderen Vorrichtungen, die von der Detektionseinheit ermittelt wurden, anzupassen.