蓝奥声核心技术分享——无线同步群控技术

1.技术背景

无线同步群控技术指基于对目标场景状态变化的协同感知而获得触发响应并进行智能决策属于蓝奥声核心技术--边缘协同感知(EICS技术的关键支撑性技术之一。该项技术涉及无线物联网边缘域网络的无线通信与智能控制技术领域具体主要涉及网络服务节点与目标对象设备及其群组之间的无线通信方式及服务机制与流程。

物联网及其相关无线通信技术是智能科技快速发展的重要支撑技术之一由此带来面向个人、家居和不同应用行业的各种智能硬件设备与智能服务系统产品创新的快速发展。对于不同智能应用场景由边缘服务节点与其周边的若干目标对象设备即网络客户端设备所构成的具有动态信息交互特征的物联网边缘域主要面向解决目标对象域和感知控制域的无线网络通信及其信息交互的服务机制与流程问题。

按照无线通信节点拓扑与协议架构就目前面向近距离、低功耗的物联网无线技术标准如蓝牙BLE、ZigBee、Z-Wave、RFID可将网络服务节点与目标对象设备即网络客户端设备之间无线多点通信的网络拓扑传输方式归结为无线定向广播、无线多点连接与无线Mesh网络几种基本的类型。

物联网边缘域内设备之间网络服务节点与目标对象设备之间的无线网络通信方式在很多情况下边缘网络的稳定性与互操作性显得更为重要而不需要大数据量宽带通信在网络服务节点需要以“一对多”或“多对多”对于作为客户端的目标对象设备进行并发服务时除了动态接入网络的互操作性问题还需要追求硬件资源、功耗与瞬态响应效率之间的平衡即一个或多个服务节点设备可同时为若干处于低功耗待机状态的目标对象设备或设备群组提供同步瞬态触发以及并发数据传输的服务。

物联网边缘域内具有相同或相互关联的设备网络属性的多个协同代理节点与周边若干被代理节点通过协同配网构成一个协同代理网络系统。协同代理节点由上位协同代理节点或网络系统主机简称“系统主机”所管理服务节点设备可以通过对目标对象设备在不同信道或时隙内发送的无线信标进行无线扫描探测可以在一个瞬间极短的时间内对周边众多的目标对象设备的状态变量反馈进行监测收集典型地无线设备能够以无线扫描探测方式获得无线信标达到每秒几十到几百次。但是由于无线扫描探测需要占用较多的功耗与资源在建立无线连接之前处于低功耗待机状态的目标对象设备并不能以同样的方式获得来自服务节点设备的快速触发响应与并发控制。

2.2蓝奥声无线同步群控技术针对现有类似技术存在的以下几方面缺陷

1.无线定向广播虽然拓扑结构简单无线资源占用少、同步数据传输效率高、触发响应速度快及无线协议简单互操作性好但有明显的缺陷数据传输方向不对称性非同步数据传输效率低数据接收反馈监测效率偏低及无线接收端功耗偏高。

2.无线多点连接虽然可多点双向无线数据传输、无线数据传输稳定、异步连接通信便利及安全性相对较高但亦有一定缺陷如建立连接的响应时间较长对环境及资源因素较为敏感、无线信道资源占用较大尤其当客户端设备数量较多时无线多点连接趋于稳定性变差、无线传输距离缩短及无线传输功耗增高。

3.无线Mesh网络虽然安装配置简单、易于快速组网、无线传输路径灵活、 冗余机制和通信负载平衡强及较低的无线传输功率但亦有明显的缺陷如无线互操作兼容性差、无线通信延迟高、不同无线标准交叉覆盖协同性差尤其对低功耗客户端设备不适合作中继节点须解决待机功耗与触发响应时间的平衡问题。

因此如何解决群控同步并发数据的发送效率、解决对同步群控成员的快速识别判断、解决同步群控的操作模式及执行状态反馈与解决同步群控的状态反馈的监控及群控数据重发成为亟待解决的技术问题。

 

1. 关于蓝奥声无线同步群控技术

2.1蓝奥声无线同步群控技术所解决的技术问题

该项技术要解决的技术问题在于如何解决群控同步并发数据的发送效率、解决对同步群控成员的快速识别判断、解决同步群控的操作模式及执行状态反馈与解决同步群控的状态反馈的监控及群控数据重发。

2.2类似竞争技术的缺陷问题→见前述

3.技术解决方案

3.1概述

无线主端设备以特定无线模式的无线定向广播方式向处于协同匹配状态的若干无线从端设备发送包含同步群控编码的同步序列信标

当所述无线从端设备在其同步侦测接收时隙内接收到所述同步序列信标包含的同步群控编码信息时对所述同步群控编码进行识别判断所述无线从端设备是否隶属于所述同步群控编码所选定的群组成员集合

所述无线从端设备根据所述同步群控编码所包含的群控操作模式与/或状态操作参数执行相应的状态控制操作并将更新的状态核验码置入设备状态信标之中

所述无线主端设备以无线扫描侦测方式收集所有无线从端设备反馈发送的包含于所述设备状态信标的所述状态核验码以多选叠加比较方式核验监控所述群组成员集合中所有成员的设备状态及其状态控制操作的执行状态并根据状态监控信息相应地保持或更新所述同步序列信标的发送进程。

3.2 主要技术特征

1所述无线从端设备通过位选比较识别的方法判断其是否隶属于所述群控多选码所选定的群组成员集合所述位选比较识别为将所述无线从端设备的群组序码转换为对应的位选码再与包含于所述同步群控编码中的群控多选码中对应的位进行比较以判断是否隶属于所述群控多选码。

2当所述无线主端设备接收到所述群组成员集合中设备成员反馈的所述状态核验码与监控的目标值一致时将所述无线从端设备的位选码叠加于所述群控监控多选码之中将所述群控监控多选码与所述群控多选码进行比较当且仅当二者相等时判断所述群组成员集合中所有的成员已完既定的操作任务。

3当所述无线主端设备作为协同代理节点接收到与之处于直接匹配状态的所述无线从端设备发送的设备状态信标时将其中与群组序码对应的位选码叠加于匹配监测多选码之中所述协同代理节点基于设定的匹配监控周期将所述匹配监测多选码与代理匹配多选码进行比较当二者不相等时直接以所述匹配监测多选码代替更新所述代理匹配多选码所述代理匹配多选码为由所述协同代理节点与其当前建立直接匹配状态的所有无线从端设备的位选码进行位选叠加操作而形成的一个多选码。

4同一协同代理网络系统包括多个所述无线主端设备作为协同代理节点时在基于所述多选叠加比较进行群控反馈监控时需要将包含于所述同步群控编码中的群控多选码替换为按以下方式获得的匹配群控多选码

所述协同代理节点基于当前代理匹配多选码A将所述群控多选码G基于“按位与”逻辑操作变换为匹配群控多选码GAGA = G & A并由GA代替G基于所述多选叠加比较进行群控反馈监控。

5设备群组中的任一无线从端设备在其同步侦测接收时隙内接收到所述同步序列信标中所包含的同步群控编码信息当且仅当所述无线从端设备判断自身的设备网络属性与所述群控编码信息符合关联匹配性时通过判断所述同步信标识别码执行与之相对应同步操作处理。

6所述无线主端设备作为协同代理节点根据每增加或减少一个直接匹配状态的无线从端设备的群组序码对应的位选字节偏移J和单字节位选码E按以下操作算法对所述代理匹配多选码中的对应字节A[J]进行调整

1)当每增加一个直接匹配的无线从端设备时对所述代理匹配多选码与所述单字节位选码E进行“按位或”的位选叠加操作

2)当每减少一个直接匹配的无线从端设备时对所述代理匹配多选码与所述单字节位选码E的按位取反码~E进行“按位与”的位选屏蔽操作。

7所述群控多选码为对一个或多个目标设备群组中的全部或部分成员进行多重选择并构成一个群组成员集合的编码

所述复合群控多选码由多个所述群控多选码的复合而构成的同步群控编码其中不同的所述群控多选码构成不同的群组成员集合以对同一目标设备群组中不同的群组成员集合进行不同的群控操作模式与/或状态操作参数。

8当所述无线主端设备在一个短时间的群控处理周期内接收到网络系统主机发来的“可叠加的”同步群控编码队列时可以将最新的群控多选码与当前目标执行的群控多选码按“逻辑或”进行叠加并将叠加后群控多选码作为当前目标执行的群控多选码。

4.技术效果

4.1解决的技术问题

该项技术具有以下有益效果通过无线主端设备向处于协同匹配状态的若干无线从端设备发送包含于同步序列信标的同步群控编码以此解决群控同步并发数据的发送效率问题节省网络服务资源大幅度提升并发数据传输的资源效率。通过无线从端设备以位选比较识别方式对所述同步群控编码进行识别判断是否隶属于所述同步群控编码所选定的群组成员集合以此解决对同步群控成员的快速识别判断问题提升群控服务识别效率减少服务系统数据处理环节。通过无线从端设备根据群控操作模式与/或状态操作参数执行相应的状态控制操作并更新包含于设备状态信标中的状态核验码以此解决同步群控的操作模式及执行状态反馈问题提升群控模式执行反馈的灵活性与兼容性。通过无线主端设备以无线扫描侦测方式收集所有无线从端设备反馈发送的状态核验码以多选叠加比较方式核验监控所述群组成员集合中所有设备成员的设备状态及其所述状态控制操作的执行状态以此解决同步群控的状态反馈的监控及群控数据重发问题改善状态反馈监控及核验算法效率减少主端无效数据冗余发送。