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藍奧聲核心技術——無線同步群控技術

作者:深圳藍奧聲科技有限公司 瀏覽: 發表時間:2023-02-24 16:09:01

1.技術背景

無線同步群控技術指基於對目標場景狀態變化的協同感知而獲得觸發響應並進行智能決策,屬於藍奧聲核心技術--邊緣協同感知(EICS)技術的關鍵支撐性技術之一。該項技術涉及無線物聯網邊緣域網絡的無線通信與智能控製技術領域,具體主要涉及網絡服務節點與目標對象設備(及其群組)之間的無線通信方式及服務機製與流程。

物聯網及其相關無線通信技術是智能科技快速發展的重要支撐技術之一,由此帶來面向個人、家居和不同應用行業的各種智能硬件設備與智能服務系統產品創新的快速發展。對於不同智能應用場景,由邊緣服務節點與其周邊的若幹目標對象設備(即網絡客戶端設備)所構成的具有動態信息交互特征的物聯網邊緣域,主要面向解決目標對象域和感知控製域的無線網絡通信及其信息交互的服務機製與流程問題。

按照無線通信節點拓撲與協議架構,就目前面向近距離、低功耗的物聯網無線技術標準(如藍牙BLEZigBeeZ-WaveRFID),可將網絡服務節點與目標對象設備(即網絡客戶端設備)之間無線多點通信的網絡拓撲傳輸方式,歸結為無線定向廣播、無線多點連接與無線Mesh網絡幾種基本的類型。

物聯網邊緣域內設備之間網絡服務節點與目標對象設備之間的無線網絡通信方式,在很多情況下邊緣網絡的穩定性與互操作性顯得更為重要,而不需要大數據量寬帶通信;在網絡服務節點需要以“一對多”或“多對多”對於作為客戶端的目標對象設備進行並發服務時,除了動態接入網絡的互操作性問題,還需要追求硬件資源、功耗與瞬態響應效率之間的平衡,即一個或多個服務節點設備可同時為若幹處於低功耗待機狀態的目標對象設備或設備群組提供同步瞬態觸發以及並發數據傳輸的服務。

物聯網邊緣域內具有相同或相互關聯的設備網絡屬性的多個協同代理節點,與周邊若幹被代理節點通過協同配網構成一個協同代理網絡系統。協同代理節點由上位協同代理節點或網絡系統主機(簡稱“系統主機”)所管理;服務節點設備可以通過對目標對象設備在不同信道或時隙內發送的無線信標進行無線掃描探測,可以在一個瞬間(極短的時間內)對周邊眾多的目標對象設備的狀態變量反饋進行監測收集;典型地,無線設備能夠以無線掃描探測方式獲得無線信標達到每秒幾十到幾百次。但是由於無線掃描探測需要占用較多的功耗與資源,在建立無線連接之前處於低功耗待機狀態的目標對象設備並不能以同樣的方式獲得來自服務節點設備的快速觸發響應與並發控製。

2.2藍奧聲無線同步群控技術針對現有類似技術存在的以下幾方面缺陷:

1.無線定向廣播雖然拓撲結構簡單,無線資源占用少、同步數據傳輸效率高、觸發響應速度快及無線協議簡單,互操作性好,但有明顯的缺陷:數據傳輸方向不對稱性;非同步數據傳輸效率低;數據接收反饋監測效率偏低及無線接收端功耗偏高。

2.無線多點連接雖然可多點雙向無線數據傳輸、無線數據傳輸穩定、異步連接通信便利及安全性相對較高,但亦有一定缺陷:如建立連接的響應時間較長,對環境及資源因素較為敏感、無線信道資源占用較大,尤其當客戶端設備數量較多時,無線多點連接趨於穩定性變差、無線傳輸距離縮短及無線傳輸功耗增高。

3.無線Mesh網絡雖然安裝配置簡單、易於快速組網、無線傳輸路徑靈活、 冗餘機製和通信負載平衡強及較低的無線傳輸功率,但亦有明顯的缺陷:如無線互操作兼容性差、無線通信延遲高、不同無線標準交叉覆蓋協同性差,尤其對低功耗客戶端設備不適合作中繼節點,須解決待機功耗與觸發響應時間的平衡問題。

因此,如何解決群控同步並發數據的發送效率、解決對同步群控成員的快速識別判斷、解決同步群控的操作模式及執行狀態反饋與解決同步群控的狀態反饋的監控及群控數據重發成為亟待解決的技術問題。

2.關於藍奧聲無線同步群控技術

2.1藍奧聲無線同步群控技術所解決的技術問題

該項技術要解決的技術問題在於如何解決群控同步並發數據的發送效率、解決對同步群控成員的快速識別判斷、解決同步群控的操作模式及執行狀態反饋與解決同步群控的狀態反饋的監控及群控數據重發。

2.2類似競爭技術的缺陷問題(→見前述)

3.技術解決方案

3.1概述

無線主端設備以特定無線模式的無線定向廣播方式,向處於協同匹配狀態的若幹無線從端設備發送包含同步群控編碼的同步序列信標;

當所述無線從端設備在其同步偵測接收時隙內接收到所述同步序列信標包含的同步群控編碼信息時,對所述同步群控編碼進行識別,判斷所述無線從端設備是否隸屬於所述同步群控編碼所選定的群組成員集合;

所述無線從端設備根據所述同步群控編碼所包含的群控操作模式與/或狀態操作參數,執行相應的狀態控製操作,並將更新的狀態核驗碼置入設備狀態信標之中;

所述無線主端設備以無線掃描偵測方式收集所有無線從端設備反饋發送的包含於所述設備狀態信標的所述狀態核驗碼,以多選疊加比較方式核驗監控所述群組成員集合中所有成員的設備狀態及其狀態控製操作的執行狀態,並根據狀態監控信息,相應地保持或更新所述同步序列信標的發送進程。

3.2 主要技術特征

1)所述無線從端設備通過位選比較識別的方法判斷其是否隸屬於所述群控多選碼所選定的群組成員集合;所述位選比較識別為將所述無線從端設備的群組序碼轉換為對應的位選碼,再與包含於所述同步群控編碼中的群控多選碼中對應的位進行比較,以判斷是否隸屬於所述群控多選碼。

2)當所述無線主端設備接收到所述群組成員集合中設備成員反饋的所述狀態核驗碼與監控的目標值一緻時,將所述無線從端設備的位選碼疊加於所述群控監控多選碼之中;將所述群控監控多選碼與所述群控多選碼進行比較,當且僅當二者相等時,判斷所述群組成員集合中所有的成員已完既定的操作任務。

3)當所述無線主端設備作為協同代理節點接收到與之處於直接匹配狀態的所述無線從端設備發送的設備狀態信標時,將其中與群組序碼對應的位選碼疊加於匹配監測多選碼之中;所述協同代理節點基於設定的匹配監控周期,將所述匹配監測多選碼與代理匹配多選碼進行比較,當二者不相等時,直接以所述匹配監測多選碼代替更新所述代理匹配多選碼;所述代理匹配多選碼為由所述協同代理節點與其當前建立直接匹配狀態的所有無線從端設備的位選碼進行位選疊加操作而形成的一個多選碼。

4)同一協同代理網絡系統包括多個所述無線主端設備作為協同代理節點時,在基於所述多選疊加比較進行群控反饋監控時,需要將包含於所述同步群控編碼中的群控多選碼替換為按以下方式獲得的匹配群控多選碼;

所述協同代理節點基於當前代理匹配多選碼A,將所述群控多選碼G基於“按位與”邏輯操作變換為匹配群控多選碼GAGA = G & A,並由GA代替G基於所述多選疊加比較進行群控反饋監控。

5)設備群組中的任一無線從端設備在其同步偵測接收時隙內接收到所述同步序列信標中所包含的同步群控編碼信息,當且僅當所述無線從端設備判斷自身的設備網絡屬性與所述群控編碼信息符合關聯匹配性時,通過判斷所述同步信標識別碼執行與之相對應同步操作處理。

6)所述無線主端設備作為協同代理節點根據每增加或減少一個直接匹配狀態的無線從端設備的群組序碼對應的位選字節偏移J和單字節位選碼E,按以下操作算法對所述代理匹配多選碼中的對應字節A[J]進行調整:

1)當每增加一個直接匹配的無線從端設備時,對所述代理匹配多選碼與所述單字節位選碼E進行“按位或”的位選疊加操作;

2)當每減少一個直接匹配的無線從端設備時,對所述代理匹配多選碼與所述單字節位選碼E的按位取反碼~E,進行“按位與”的位選屏蔽操作。

7)所述群控多選碼為對一個或多個目標設備群組中的全部或部分成員進行多重選擇,並構成一個群組成員集合的編碼;

所述複合群控多選碼由多個所述群控多選碼的複合而構成的同步群控編碼,其中不同的所述群控多選碼構成不同的群組成員集合,以對同一目標設備群組中不同的群組成員集合進行不同的群控操作模式與/或狀態操作參數。

8)當所述無線主端設備在一個短時間的群控處理周期內,接收到網絡系統主機發來的“可疊加的”同步群控編碼隊列時,可以將***的群控多選碼與當前目標執行的群控多選碼,按“邏輯或”進行疊加,並將疊加後群控多選碼作為當前目標執行的群控多選碼。

4.技術效果

4.1解決的技術問題

該項技術具有以下有益效果:通過無線主端設備向處於協同匹配狀態的若幹無線從端設備發送包含於同步序列信標的同步群控編碼;以此解決群控同步並發數據的發送效率問題,節省網絡服務資源,大幅度提升並發數據傳輸的資源效率。通過無線從端設備以位選比較識別方式對所述同步群控編碼進行識別,判斷是否隸屬於所述同步群控編碼所選定的群組成員集合;以此解決對同步群控成員的快速識別判斷問題,提升群控服務識別效率,減少服務系統數據處理環節。通過無線從端設備根據群控操作模式與/或狀態操作參數執行相應的狀態控製操作,並更新包含於設備狀態信標中的狀態核驗碼;以此解決同步群控的操作模式及執行狀態反饋問題,提升群控模式執行反饋的靈活性與兼容性。通過無線主端設備以無線掃描偵測方式收集所有無線從端設備反饋發送的狀態核驗碼,以多選疊加比較方式核驗監控所述群組成員集合中所有設備成員的設備狀態及其所述狀態控製操作的執行狀態;以此解決同步群控的狀態反饋的監控及群控數據重發問題,改善狀態反饋監控及核驗算法效率,減少主端無效數據冗餘發送。


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