传感器网关制造技术

传感器网关管理到传感器的无线通信以及在传感器和到因特网的连接之间的数据的交换。传感器网关处理器运行网络和无线协议栈，自动选择相同的信道作为接入点(AP)，并运行传感器软件以为传感器提供具有低功率、无线支持和深度睡眠支撑。传感器网关选择相同的信道作为家庭AP或网关，通过跟随最强信标，或者如果存在一个以上的强信标时，通过跟随家庭AP服务集标识符(SSID)。如果家庭AP和传感器网关被放置在附近并且在2.4GHz中的不同信道上，在这两个装置之间存在破坏性的干扰。通过在传感器网关上使用与家庭AP或网关相同的信道，这两个装置可以在相同的频带中共存而没有破坏性的干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线传感器。更具体地，本专利技术涉及传感器网关，其管理到传感器的无线通信以及传感器和到后端的连接之间的数据交换。
技术介绍
无线传感器网络提供了收集数据的有效方式，并且也开启了新的传感机会。如果数据可以从传感器网络被有效地检索，无线传感器网络可以更加有用。然而，这样的网络通常工作在Wi-Fi频带并受到干扰。Wi-Fi干扰是一个常见而且麻烦的问题。缺乏电线使得无线局域网(WLAN)具有如此大的吸引力，也是这个特征使得其它消费者装置能够导致Wi-Fi干扰。因为空气是由所有发射器共享的，由任何装置在与接入点(AP)的无线电设备的相同频率上的传输可以造成干扰。802.11无线网络操作在许多技术所使用的未授权频段上，如微波炉、视频监视摄像机、无绳电话，它们受到干扰。此外，共享相同信道的无线接入点可能互相干扰。干扰的影响是高度依赖于传输的强度和与干扰者的距离。最接近于干扰者并与干扰者在相同信道上的接入点受到的影响大于那些距离较远的。同信道干扰或相邻信道干扰可能是由于将无线电设备设置为具有重叠信道的频带。信道可能不都是被网络正在使用的——邻近的信号也可能导致干扰。虽然已知各种共存技术用于减轻这种干扰的负面影响(参见于2013年11月25日提交的共同转让的美国专利申请序列号14/089,680，标题为“ChannelSteeringforImplementingCoexistenceofMultipleHomogeneousRadios”(用于实现多个同构无线电设备的共存的信道导引))，运行物理共存总线并不总是可能的。希望提供提高无线网络带宽、减少无线网络干扰，并减少传感器功耗的技术。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供传感器网关，其管理到传感器的通信以及传感器和到后端，例如因特网，的连接之间的数据交换。传感器网关处理器运行网络和无线协议栈，自动选择与家庭接入点(AP)或网关相同的信道，并运行传感器软件以为传感器提供低功率、无线支持和深度睡眠支持。传感器网关通过跟随最强信标，或者如果存在一个以上的强信标时，通过跟随家庭AP服务集标识符(SSID)，选择与家庭AP或网关相同的信道。如果家庭接入点或网关和传感器网关被靠近放置并且在2.4GHz的不同信道上，在这两个装置之间存在破坏性的干扰。通过在传感器网关上使用与家庭AP或网关相同的信道，这两个装置可以在相同的频带中共存而没有破坏性的干扰。附图说明图1示出了根据本专利技术的传感器网关和家庭AP的方框示意图；图2示出了在2.4G的IEEE20MHz掩模(mask)的曲线图；图3示出了信道11到信道6的带内干扰的图表；图4是示出了信道1到信道6的带内干扰的图表；图5示出了根据本专利技术的无线传感器网关配置的方框示意图；图6-9示出了对于家庭AP和/或网关以及传感器网关的不同布置的情形的方框示意图；图10示出了以计算机系统的示例性形式的机器的方框示意图，其中用于使得机器实行一个或多个在本文中描述的方法的一组指令可以被执行。具体实施例本专利技术的实施方式提供了传感器网关，其管理到传感器的无线通信以及传感器和与后端，例如因特网，的连接之间的数据的交换。图1示出了根据本专利技术的传感器网关、相关联的传感器19和家庭AP或网关的方框示意图。在图1中，传感器网关10包括2.4GHz的无线电设备12和处理器11，其运行网络和无线协议栈，自动选择与家庭接入点(AP)或网关相同的信道，并运行传感器软件以为传感器提供低功率、无线支持和深度睡眠支持。在图1所述的本专利技术的实施方式中，以太网电缆13将传感器网关连接到家庭AP14用于其间的传感器数据的交换。在本专利技术的一些实施方式中，传感器网关通过电缆被连接到家庭AP。本专利技术的其它实施方式使用在不同于传感器频带的一频带上的Wi-Fi以连接传感器网关到家庭AP。例如，5GHz频带可被用于连接至家庭AP，并且2.4GHz频带可被用于连接到传感器。在本专利技术的其他实施方式中，传感器工作在5GHz频带的低部并且到家庭AP的连接存在在5GHz频带的高部，反之亦然。在5GHz频带，共存总线是没有必要的，因为5GHz频带是宽带，可以使用滤波器以避免干扰。家庭AP通常包括2.4GHz的无线电设备17、处理器16，和以太网交换机18。家庭AP或网关还可以包括额外的无线电设备，如5GHz无线电设备15。虽然在此描述的本专利技术是结合2.4GHz频带，本领域技术人员将理解，本专利技术可以在任何频带的情况下实施，并因此，并不限制在2.4GHz频带。传感器网关通过跟随最强信标，或者如果存在一个以上的强信标时跟随家庭AP或网关服务集标识符(SSID)，选择与家庭AP或网关相同的信道。如果家庭AP或网关和网关传感器被靠近放置并且在2.4GHz频带的不同信道上，在这两个装置之间存在破坏性的干扰。通过在传感器网关上使用与家庭AP或网关相同的信道，这两个装置可以在相同的频带中共存而没有破坏性的干扰。传感器网关和家庭AP或网关都放置在相同的信道的一个关键原因是，他们可以互相监听。如果传感器网关和家庭AP或网关知道他们是在相同的信道上，他们可以发射回退信号来共享频带。如果他们在不同的信道上，例如一个是在信道6上而一个是在信道11上，那么它们不能监听到彼此。在这样的情况下，它们彼此干扰，因为发射时间没有被安排。然而，如果两者都在信道6上并且一个正在发射，则另一个可以监听到传输并回退。传感器网关的实施方式还提供功率节省功能。例如，当网关在传感器和外部世界之间交换数据时，与传感器相关的软件在传感器网关上运行。在传感器网关上运行的软件管理在低功率传感器上所需的超功率节省功能，如低功率照相机。一些在传感器网关上被支持的低功率软件功能，在正常的AP上不被支持。例如，传感器网关只转发对传感器节点所必需的数据包并滤去那些不必要的数据包。在本专利技术的其它实施方式中，传感器网关不需要通常的保持活动(keep-alive)的数据包和其它周期性事务处理，其可能在正常的AP上是需要的，用于保持链路活动，从而在低功率传感器上节省电池电量。传感器网关还缓冲来自传感器的数据，然后将数据发送到云后端。在本专利技术的实施方式中，云后端包括任何不同类型的服务器，如亚马逊弹性云计算(EC2)服务。因此，传感器不需要具有所有所需的软件API以直接连接到云后端。相反地，它仅需要将其数据发送到本地传感器网关。这节省了传感器上的功率并且也简化了传感器上的软件。在本专利技术的实施方式中，传感器网关控制传感器将数据发送到网关的速率和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于管理在多个传感器和后端连接之间的无线通信的方法，包括：提供传感器网关，所述传感器网关在通信频带内在所选择的信道上与所述传感器无线通信，所述传感器网关通过家庭接入点(AP)或网关在所述传感器和后端连接之间交换信息，所述家庭接入点(AP)或网关参与在所述通信频带内在所选择的信道上的无线通信；以及所述传感器网关自动地选择与所述家庭接入点(AP)或网关的信道相同的信道用于通信。

【技术特征摘要】
2014.12.02 US 14/558,0851.一种用于管理在多个传感器和后端连接之间的无线通信的方法，包括：
提供传感器网关，所述传感器网关在通信频带内在所选择的信道上与所述传感器无线
通信，所述传感器网关通过家庭接入点(AP)或网关在所述传感器和后端连接之间交换信
息，所述家庭接入点(AP)或网关参与在所述通信频带内在所选择的信道上的无线通信；以
及
所述传感器网关自动地选择与所述家庭接入点(AP)或网关的信道相同的信道用于通
信。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关执行软件以为所述传感器提供低功率、无线支持和深度睡眠支持。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器网关工作在2.4GHz频带。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关通过跟随最强的信标以选择与所述家庭AP或网关相同的信道。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
当存在一个以上的强信标时，所述传感器网关跟随所述家庭AP或网关服务集标识符
(SSID)。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关和家庭AP或网关彼此监听；以及
所述传感器网关和家庭AP或网关的任一个发射回退信号以共享所述信道。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关执行软件以从所述传感器接收传感信息，处理所述信息，并且发送所
选择地处理的信息到所述后端连接。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关执行软件以适应所述传感器的较低频率的唤醒时间表；
其中所述传感器使用更少的能量。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关执行软件以缓冲传感器数据。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关以较高的数据速率发射信标到所述传感器以减小所述传感器的唤醒
时间。
11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关重新排序信标内容，其中重要的数据被首先发送以允许所述传感器更
快地进入睡眠。
12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关等待传感器发送保持活动或其它形式的消息，而不是轮询所述传感
器，以指示所述传感器是活动的。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
如根据相对的信标强度所确定的，当所述家庭AP或网关和传感器网关是彼此接近时，
所述传感器网关选择与所述家庭AP或网关相同的信道；以及
当存在具有基本上相同的功率的两组或多组强信标时，用户为装置挑选在所述流量监
控系统中具有更多的流量的基本的服务集标识符(BSSID)作为所述家庭AP或网关。
14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
如果在近距离没有家庭AP或网关时，所述传感器网关选择最空闲的信道，如由小于阈
值的信标功率所指示的。
15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关使用具有所述家庭AP或网关的LAN连接，以了解所述家庭AP或网关MAC
地址，其中所述MAC地址唯一地识别属于所述家庭AP或网关的所述Wi-Fi信标。
16.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
使用载波监听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)系统以在所述家庭AP或网关和所述传感
器网关之间进行仲裁。
17.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
当存在多个AP和/或网关具有强的接收的信号时，手动选择所述AP或网关的所述信道
作为与所述传感器网关协调其操作的所述信道。
18.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关周期性地扫描当前的通道；
当所述传感器网关不再发现在所述当前的信道上的所述AP或网关时，所述传感器网关
扫描其它信道以选择具有最强平均信号的信道，然后切换到那个信道。
19.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关发送信道切换通告以使得其被配置的所述传感器知道其将要到另一
信道上，使得当所述传感器网关移动到所述另一信道时，所述传感器能够跟随所述传感器
网关。
20.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关采用信道选择方案，其中任一以下步骤被执行：
当所述传感器网关信道扫描检测一个或多个AP或网关在靠近所述传感器网关的范围
内操作时，如由来自每个AP的接收信号强度指示(RSSI)所估计的，然后所述传感器网关选
择与具有最高RSSI的AP相同的信道，其中所述传感器网关还返回所述信道、SSID和BSSID到
三米范围内的所有AP的应用层，以及指示已选择的所述BSSID；
当所述传感器网关已经选择了附近的AP或网关的所述信道时，它监控那个AP或网关的
流量用于信道改变通告，并且如果所述信道已经改变，则跟随那个AP；
对来自主应用的命令，迫使所述传感器网关重新扫描信道用于最佳的可用网络；
如果在任何时候所述传感器网关改变其信道，它广播信道改变通告至所有在BSS内的
站点；
在默认情况下启用自动信道选择，其中所述主应用能够禁用自动信道选择；
如果在任何时候所述传感器网关确定不再有位于附近的AP，则它不再跟随任何AP；
当传感器网关改变它正在跟随的所述AP时，它将所述改变向应用层通告；
当所述传感器网关正在跟随一AP，然后不再跟随任何AP，它向所述应用层通告所述变
化；
当所述传感器网关手动地设置为跟随一AP，它始终跟随那个AP，即使有更靠近的AP，或
者即使那个AP的RSSI已经显著下降到很低；
提供可编程的RSSI阈值以检测在X米范围内的AP以允许RSSI阈值的调整，如果需要的
话；
在附近没有AP的情况下，所述传感器网关基于最少被使用的/最少被干扰的信道算法，
扫描可用的Wi-Fi信道以使得最佳信道能够使用。
21.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在确定所述信道是空闲的之后，所述传感器网关发射，其中所述信道必须在预定的时
间量内是空闲的。
22.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关接收传感器数据包，所述传感器数据包被所述传感器动态地标记优先
级等级，所述优先级等级取决于传感器的类型，以提供较高的优先级值到所述传感器的数
据，相较于否则那个数据被分配的传统的分类。
23.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
所述传感器网关在传输机会(TXOP)期间向所述传感器提供无竞争访问至所述信道，其
中竞争窗口(CW)根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·阿麦兰·劳尔·伊曼纽尔，佩曼·阿米尼，
申请(专利权)人：网件公司，
类型：发明
国别省市：美国;US