СЕТЬ ПРОМЫШЛЕННЫХ БЕСПРОВОДНЫХ ПРИБОРОВ С НИЗКИМ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ Российский патент 2022 года по МПК H04W4/80 H04W40/00 H04W84/18 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] По данной заявке испрашивается приоритет на основании предварительной заявки на патент США № 62/701,336, озаглавленной «End Node and Bluetooth Low Energy System», поданной 20 июля 2018 г., содержимое которой полностью включено в настоящее описание путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Настоящее изобретение относится к промышленным беспроводным приборам и, в частности, к способам и системам для реализации сети промышленных беспроводных приборов с низким энергопотреблением.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Промышленные беспроводные приборы, такие как датчики, исполнительные механизмы, контроллеры и различные другие промышленные устройства, все чаще используются вместо их проводных аналогов. Такие промышленные беспроводные приборы предлагают ряд преимуществ. Прежде всего, промышленным беспроводным приборам не требуется прокладка кабелей на предприятии, тем самым обеспечивая солидную экономию затрат на монтаж. Эти устройства также обеспечивают гибкость в том, что их можно легко установить в любом количестве местоположений на предприятии и их легко переместить в любое количество местоположений на предприятии.

[0004] Каждый промышленный беспроводной прибор, как правило, соединяется в качестве узла в беспроводной сети, которая охватывает все или части предприятия. Беспроводная сеть создает пути маршрутизации между узлами и приложением мониторинга и управления. Затем приложение мониторинга и управления может получать измерения и показания от узлов и выдавать команды и инструкции узлам при необходимости и/или на регулярной плановой основе. Приложение мониторинга и управления также может сохранять измерения и показания в базе данных или иным образом делать их доступными другим приложениям и пользователям.

[0005] При том, что в области сети промышленных беспроводных приборов был получен ряд достижений, будет легко понятно, что постоянно нужны улучшения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Настоящее изобретение предоставляет сеть промышленных беспроводных приборов. Сеть использует беспроводные узлы-ретрансляторы, которые работают в качестве выделенных прокси для беспроводных приборов, с которыми они соединены в сети. В некоторых вариантах осуществления, узлы-ретрансляторы развернуты в многосегментной (multi-hop) компоновке, чтобы расширять диапазон между беспроводными приборами и приложением мониторинга и управления. В некоторых вариантах осуществления, узлы-ретрансляторы развернуты в параллельной компоновке таким образом, чтобы обеспечивать простое масштабирование, избыточность и балансировку нагрузки.

[0007] В целом, в одном аспекте, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способу формирования сети промышленных беспроводных приборов. Способ содержит, среди прочего, этапы, на которых: обеспечивают по меньшей мере один путь маршрутизации в сети с использованием протокола беспроводной многосегментной ячеистой сети с низким энергопотреблением, причем каждый из по меньшей мере одного пути маршрутизации является конкретным, предопределенным ориентированным на соединение путем маршрутизации в сети; и соединяют один из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора с одним из по меньшей мере одного сетевого шлюза с использованием по меньшей мере одного пути маршрутизации. Способ дополнительно содержит этапы, на которых: ретранслируют данные от одного из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора к одному из по меньшей мере одного сетевого шлюза через по меньшей мере один узел-ретранслятор по меньшей мере в одном пути маршрутизации, причем по меньшей мере один узел-ретранслятор ретранслирует данные между конкретным, предопределенным отправляющим узлом и конкретным, предопределенным принимающим узлом по меньшей мере в одном пути маршрутизации с использованием прокси-протокола.

[0008] В одном или более вариантах осуществления, отправляющий узел является одним из следующего: промышленным беспроводным прибором или конкретным, предопределенным узлом-ретранслятором, а принимающий узел является одним из следующего: конкретным, предопределенным узлом-ретранслятором или сетевым шлюзом.

[0009] В одном или более вариантах осуществления, по меньшей мере один путь маршрутизации включает в себя многосегментный путь маршрутизации, соединяющий один из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора с одним из по меньшей мере одного сетевого шлюза, причем многосегментный путь маршрутизации включает в себя множество узлов-ретрансляторов, причем каждый узел-ретранслятор составляет один сегмент в многосегментном пути маршрутизации. В одном или более вариантах осуществления, по меньшей мере один путь маршрутизации включает в себя активный путь маршрутизации, соединяющий один из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора с одним из по меньшей мере одного сетевого шлюза, и каждый из по меньшей мере одного узла-ретранслятора по меньшей мере в одном пути маршрутизации выделен конкретному, предопределенному отправляющему узлу и конкретному, предопределенному принимающему узлу по меньшей мере в одном пути маршрутизации. В одном или более вариантах осуществления, по меньшей мере один путь маршрутизации включает в себя параллельный путь маршрутизации, соединяющий один из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора с одним из по меньшей мере одного сетевого шлюза, и каждый из по меньшей мере одного узла-ретранслятора в параллельном пути маршрутизации является параллельным узлом-ретранслятором. В одном или более вариантах осуществления, по меньшей мере один путь маршрутизации включает в себя избыточный путь маршрутизации, соединяющий один из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора с одном из по меньшей мере одного сетевого шлюза, и каждый из по меньшей мере одного узла-ретранслятора в избыточном пути маршрутизации является избыточным узлом-ретранслятором. В одном или более вариантах осуществления, по меньшей мере один путь маршрутизации включает в себя избыточный, параллельный, многосегментный путь маршрутизации, соединяющий один из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора с одним из по меньшей мере одного сетевого шлюза, и каждый из по меньшей мере одного узла-ретранслятора в избыточном, параллельном, многосегментном пути маршрутизации является избыточным, параллельным узлом-ретранслятором.

[0010] В одном или более вариантах осуществления, протокол беспроводной многосегментной ячеистой сети с низким энергопотреблением является протоколом Bluetooth с Низким Энергопотреблением. В одном или более вариантах осуществления, по меньшей мере один узел-ретранслятор включает в себя функциональные возможности промышленного беспроводного прибора.

[0011] В целом, в другом аспекте, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к сети промышленных беспроводных приборов. Сеть содержит, среди прочего, по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор и по меньшей мере один узел-ретранслятор, выполненный с возможностью обеспечения по меньшей мере участка пути маршрутизации между по меньшей мере одним промышленным беспроводным прибором и сетевым шлюзом. По меньшей мере один узел-ретранслятор выполнен с возможностью ретрансляции данных между конкретным, предопределенным отправляющим узлом и конкретным, предопределенным принимающим узлом в пути маршрутизации с использованием прокси-протокола, и путь маршрутизации является конкретным, предопределенным ориентированным на соединение путем маршрутизации, который использует протокол беспроводной многосегментной ячеистой сети с низким энергопотреблением.

[0012] В одном или более вариантах осуществления, отправляющий узел является одним из следующего: промышленным беспроводным прибором или конкретным, предопределенным узлом-ретранслятором, а принимающий узел является одним из следующего: конкретным, предопределенным узлом-ретранслятором или сетевым шлюзом.

[0013] В одном или более вариантах осуществления, путь маршрутизации является многосегментным путем маршрутизации, соединяющим по меньшей мере одни промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, причем многосегментный путь маршрутизации включает в себя множество узлов-ретрансляторов, причем каждый узел-ретранслятор составляет один сегмент в многосегментном пути маршрутизации. В одном или более вариантах осуществления, путь маршрутизации является активным путем маршрутизации, соединяющим по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и каждый из по меньшей мере одного узла-ретранслятора в активном пути маршрутизации выделен конкретному, предопределенному отправляющему узлу и конкретному, предопределенному принимающему узлу в пути маршрутизации. В одном или более вариантах осуществления, путь маршрутизации является параллельным путем маршрутизации, соединяющим по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и каждый из по меньшей мере одного узла-ретранслятора в параллельном пути маршрутизации является параллельным узлом-ретранслятором. В одном или более вариантах осуществления, путь маршрутизации является избыточным путем маршрутизации, соединяющим по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и каждый из по меньшей мере одного узла-ретранслятора в избыточном пути маршрутизации является избыточным узлом-ретранслятором. В одном или более вариантах осуществления, по меньшей мере один путь маршрутизации включает в себя избыточный, параллельный, многосегментный путь маршрутизации, соединяющий по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и каждый из по меньшей мере одного узла-ретранслятора в избыточном, параллельном, многосегментном пути маршрутизации является избыточным, параллельным узлом-ретранслятором.

[0014] В одном или более вариантах осуществления, протокол беспроводной многосегментной ячеистой сети с низким энергопотреблением является протоколом Bluetooth с Низким Энергопотреблением. В одном или более вариантах осуществления, по меньшей мере один узел-ретранслятор включает в себя функциональные возможности промышленного беспроводного прибора.

[0015] В целом, в еще одном другом аспекте, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к узлу-ретранслятору для сети промышленных беспроводных приборов. Узел-ретранслятор содержит, среди прочего, интерфейс беспроводной связи, систему обработки, осуществляющую связь с интерфейсом беспроводной связи, и систему хранения, соединенную с системой обработки. Система хранения хранит инструкции программы, которые, когда исполняются системой обработки, предписывают узлу-ретранслятору выполнять операции, содержащие: обеспечение участка по меньшей мере одного пути маршрутизации в сети с использованием протокола беспроводной многосегментной ячеистой сети с низким энергопотреблением, причем каждый из по меньшей мере одного пути маршрутизации является конкретным, предопределенным ориентированным на соединение путем маршрутизации в сети. Инструкции программы дополнительно предписывают узлу-ретранслятору выполнять операции, содержащие соединение по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора с сетевым шлюзом с использованием участка по меньшей мере одного пути маршрутизации, и ретрансляцию данных от по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора к сетевому шлюзу, причем узел-ретрансляции ретранслирует данные между конкретным, предопределенным отправляющим узлом и конкретным, предопределенным принимающим узлом на участке по меньшей мере одного пути маршрутизации с использованием прокси-протокола.

[0016] В одном или более вариантах осуществления, отправляющий узел является одним из следующего: промышленным беспроводным прибором или конкретным, предопределенным узлом-ретранслятором, а принимающий узел является одним из следующего: конкретным, предопределенным узлом-ретранслятором или сетевым шлюзом.

[0017] В одном или более вариантах осуществления, путь маршрутизации является многосегментным путем маршрутизации, соединяющим по меньшей мере одни промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, причем многосегментный путь маршрутизации включает в себя множество узлов-ретрансляторов, причем каждый узел-ретранслятор составляет один сегмент в многосегментном пути маршрутизации. В одном или более вариантах осуществления, путь маршрутизации является активным путем маршрутизации, соединяющим по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и узел-ретранслятор выделен конкретному, предопределенному отправляющему узлу и конкретному, предопределенному принимающему узлу в пути маршрутизации. В одном или более вариантах осуществления, путь маршрутизации является параллельным путем маршрутизации, соединяющим по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и узел-ретранслятор является параллельным узлом-ретранслятором в параллельном пути маршрутизации. В одном или более вариантах осуществления, путь маршрутизации является избыточным путем маршрутизации, соединяющим по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и узел-ретранслятор является избыточным узлом-ретранслятором в избыточном пути маршрутизации. В одном или более вариантах осуществления, по меньшей мере один путь маршрутизации включает в себя избыточный, параллельный, многосегментный путь маршрутизации, соединяющий по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и узел-ретранслятор является избыточным, параллельным узлом-ретранслятором в избыточном, параллельном, многосегментном пути маршрутизации.

[0018] В одном или более вариантах осуществления, протокол беспроводной многосегментной ячеистой сети с низким энергопотреблением является протоколом Bluetooth с Низким Энергопотреблением. В одном или более вариантах осуществления, узел-ретранслятор включает в себя функциональные возможности промышленного беспроводного прибора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0019] Более подробное описание изобретения, кратко изложенного выше, можно получить при обращении к различным вариантам осуществления, некоторые из которых проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. При том, что прилагаемые чертежи иллюстрируют избранные варианты осуществления данного изобретения, эти чертежи не следует рассматривать как ограничивающие его объем, из-за того, что изобретение может допускать другие одинаково эффективные варианты осуществления.

[0020] Фиг. 1 является принципиальной схемой, иллюстрирующей примерную сеть промышленных беспроводных приборов, использующую узлы-ретрансляторы в многосегментном пути маршрутизации в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

[0021] Фиг. 2 является блок-схемой, иллюстрирующей примерный способ, который может быть использован с узлом-ретранслятором с Фиг. 1 в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

[0022] Фиг. 3 является принципиальной схемой, иллюстрирующей примерную сеть промышленных беспроводных приборов, использующую узлы-ретрансляторы для обеспечения множества параллельных путей маршрутизации в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

[0023] Фиг. 4 является блок-схемой, иллюстрирующей примерный способ, который может быть использован с узлом-ретранслятором с Фиг. 3 в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;

[0024] Фиг. 5 является принципиальной схемой, иллюстрирующей примерную сеть промышленных беспроводных приборов, использующую узлы-ретрансляторы в множестве параллельных, многосегментных путей маршрутизации в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения; и

[0025] Фиг. 6 является структурной схемой, иллюстрирующей примерный узел, который может быть использован с узлом-ретранслятором в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

[0026] Идентичные номера позиций были использованы, по возможности, для обозначения идентичных элементов, которые являются общими для фигур. Однако, элементы, раскрытые в одном варианте осуществления, могут быть с успехом использованы в других вариантах осуществления без конкретного перечисления.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0027] Данное описание и сопроводительные чертежи иллюстрируют примерные варианты осуществления настоящего изобретения и их не следует рассматривать в качестве ограничивающих, причем формула изобретения определяет объем настоящего изобретения, включая эквиваленты. Различные механические, композиционные, структурные, электрические и операционные изменения могут быть выполнены, не отступая от объема данного описания и формулы изобретения, включая эквиваленты. В некоторых случаях, хорошо известные структуры и методики не были показаны и описаны подробно с тем, чтобы не затенять изобретение. Кроме того, элементы и ассоциированные с ними аспекты, которые описаны подробно при обращении к одному варианту осуществления, могут, когда это возможно, быть включены в другие варианты осуществления, в которых они, в частности, не показаны или не описаны. Например, если элемент подробно описан при обращении к одному варианту осуществления и не описан при обращении к второму варианту осуществления, то элемент тем не менее может быть заявлен как включенный во второй вариант осуществления.

[0028] Отмечается, что для целей данного технического описания и приложенной формулы изобретения, формы единственного числа и любое употребление любого слова в единственном числе, включают множественное число обозначаемых объектов при условии, что отсутствует явное и недвусмысленное ограничение одним обозначаемым объектом. Для целей данного документа, понятие «включает в себя» и его грамматические варианты не являются ограничивающими таким образом, что перечисление элементов в списке не исключает других аналогичных элементов, которые могут быть заменены или добавлены к перечисленным элементам.

[0029] На высшем уровне, вариантами осуществления настоящего изобретения предоставляются системы и способы для реализации сети промышленных беспроводных приборов, которая соединяет множество промышленных беспроводных приборов с приложением мониторинга и управления. Системы и способы используют беспроводные узлы-ретрансляторы, которые работают в качестве выделенных прокси для промышленных беспроводных приборов, с которыми они соединены в сети. В некоторых вариантах осуществления, беспроводные узлы-ретрансляторы являются беспроводными устройствами с низким энергопотреблением, которые реализуют беспроводной многосегментный протокол с низким энергопотреблением. Может быть использован любой подходящий беспроводной многосегментный протокол с низким энергопотреблением, такой как протокол Bluetooth с Низким Энергопотреблением (BLE) версии 4.0 или выше. В некоторых вариантах осуществления, системы и способы развертывают узлы-ретрансляторы в многосегментной компоновке, чтобы расширять диапазон между промышленными беспроводными приборами и приложением мониторинга и управления. В некоторых вариантах осуществления, системы и способы развертывают узлы-ретрансляторы параллельно таким образом, чтобы обеспечивать простое масштабирование, избыточность и балансировку нагрузки. Эти варианты осуществления, и прочие варианты осуществления, описанные в данном документе, предлагают многочисленные преимущества над традиционными решениями, такими как ячеистые сети, в которых часто возникают проблемы, связанные с временем установления связи в сети (применительно к каждому изменению ячеистой сети), предсказуемостью пропускной способности (или ее отсутствие), масштабируемостью, избыточностью и сложностью.

[0030] Обращаясь теперь к Фиг. 1, показана примерная сеть 100 промышленных беспроводных приборов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. В примере на Фиг. 1 сеть 100 реализована для промышленного предприятия 102, такого как предприятие химической обработки, производственное предприятие, складское предприятие и аналогичное. Эти промышленные предприятия 102, как правило, занимают большую площадь и пространство и получили бы большую выгоду от использования сети промышленных беспроводных приборов для мониторинга и управления их работой. Однако, традиционные ячеистые сети имеют тенденцию потреблять много энергии в результате одновременного обеспечения множества открытых, активных магистралей, посредством которых может быть осуществлена маршрутизация данных от заданного беспроводного прибора. В противоположность, как объяснено в данном документе, сеть 100 может использовать протокол ячеистой сети для обеспечения конкретного, предопределенного активного пути маршрутизации (т.е. пути маршрутизации не ячеистой сети) для заданного беспроводного прибора, тем самым значительно сокращая энергопотребление сети. Конечно возможно использование сети 100 на непромышленном предприятии, таком как офисное здание, жилой комплекс, предприятие розничной торговли и аналогичное.

[0031] Сеть 100 может включать в себя множество промышленных беспроводных приборов 104. Промышленные беспроводные приборы 104 могут быть любым беспроводным прибором, который выполнен с возможностью передачи и приема данных и/или команд с использованием беспроводного соединения с низким энергопотреблением, обозначенным как 106. В частности, промышленные беспроводные приборы 104 могут быть любым устройством, которое включает в себя стек беспроводных многосегментных протоколов с низким энергопотреблением, либо в качестве дискретной функции, либо как интегрированный с другими функциональными возможностями. Примеры промышленных беспроводных приборов 104, которые могут быть использованы, включают в себя различные датчики, такие как датчики температуры, датчики давления, датчики влажности, датчики света, датчики уровня, датчики частиц и датчики приближения, как, впрочем, и различные контроллеры, которые приводят в действие или управляют исполнительным механизмом других устройств, включая датчики, клапаны, переключатели и аналогичное. Эти беспроводные приборы 104 обозначены как «конечные узлы» (например, Конечный Узел 1, Конечный Узел 2, по Конечный Узел n) в сети 100 для простоты обращения, чтобы показать, что они влияют или воздействуют на некоторые эксплуатационные аспекты предприятия 102, в отличие от других узлов в сети 100, которые функционируют главным образом для обеспечения связи через сеть 100.

[0032] В процессе работы, беспроводные приборы 104 получают различные измерения и показания, которые относятся к некоторому эксплуатационному аспекту предприятия 102, и/или выполняют различные команды, которые относятся к некоторому эксплуатационному аспекту предприятия 102. Впоследствии, беспроводные приборы 104 передают свои измерения, показания, статусы и аналогичное через сеть 100 одному или более приложениям 108 мониторинга и управления и/или принимают команды от них через сеть 100. Одно или более приложений 108 мониторинга и управления могут быть традиционными компьютерными приложениями (например, приложение для лэптопа), мобильными приложениями (например, приложение для интеллектуального телефона/планшета) или приложением с большим объемом вычислений, для которого требуется большая вычислительная мощность. Примеры подходящих приложений мониторинга и управления включают в себя масштабируемые приложения диспетчерского управления и сбора данных серии EcoStruxure™, которые доступны от компании Schneider Electric USA, Inc., из Бостона штат Массачусетс.

[0033] Шлюз 110 может быть предусмотрен в качестве сетевого интерфейса для обеспечения связи одного или более приложений 108 мониторинга и управления с беспроводными приборами 104, например, через соединение 112 Wi-Fi. В качестве шлюза 110 может быть использовано любое подходящее устройство сетевого интерфейса при условии, что устройство может обеспечивать интерпретацию между беспроводным многосегментным протоколом с низким энергопотреблением, который используется беспроводными приборами 104, и другим стандартным сетевым протоколом. Таким образом, в дополнение к одному или более приложениям 108 мониторинга и управления, шлюз 110 также может позволять серверу 114 базы данных, когда присутствует, принимать и сохранять различные измерения и показания от беспроводных приборов 104, например, через соединение 116 Ethernet. Сервер 114 базы данных может быть любым подходящим сервером базы данных, таким как сервер MQTT (Транспорт Для Очереди Сообщений Телеметрии) или другой сервер, реализующий протокол обмена сообщениями типа «публикация по подписке». Сервер 120 клиента, когда присутствует, также может быть соединен со шлюзом 110 через соединение 116 Ethernet, как, впрочем, и через сеть 122 Интернет в некоторых вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления, датчики, упомянутые выше, могут предоставлять значения измерения процесса, которые сообщаются через шлюз 110 модулю 128 контроллера. Значения измерений затем сравниваются функциями управления в модуле 128 контроллера с заданными значениями процесса, которые определены работой завода. Впоследствии эти функции управления могут вычислять соответствующие изменения одного или более значений 130, которые требуются для выполнения целей завода.

[0034] В соответствии с раскрытыми вариантами осуществления, множество узлов-ретрансляторов 118 может быть развернуто как часть сети 100 промышленных беспроводных приборов для обеспечения пути маршрутизации или канала, в целом обозначенного как 124, между шлюзом 110 и промышленными беспроводными приборами 104. Аналогично беспроводным приборам 104, каждый узел-ретранслятор 118 выполнен с возможностью передачи и приема через беспроводное соединение с низким энергопотреблением (т.е. каждый узел-ретранслятор 118 включает в себя стек беспроводных многосегментных протоколов с низким энергопотреблением). Однако, узлы-ретрансляторы 118 были выполнены с возможностью формирования конкретного, предопределенного ориентированного на соединение пути 124 маршрутизации через сеть 100 вместо самоорганизующегося пути маршрутизации, как обычно осуществляется в традиционных ячеистых сетях. Для целей данного документа, понятие «ориентированный на соединение» означает то, что узлы, формирующие путь маршрутизации, должны до осуществления обмена данными сначала создать друг с другом соединение. С этой целью каждый узел-ретранслятор 118 в сети 100 выполнен с возможность соединения между двумя другими конкретными, предопределенными узлами-ретрансляторами 118, или между беспроводным прибором 104 и конкретным, предопределенным узлом-ретранслятором 118, или между конкретным, предопределенным узлом-ретранслятором 118 и шлюзом 110.

[0035] В примере Фиг. 1, различные узлы-ретрансляторы 118 обозначены как Узел-Ретранслятор A, Узел-Ретранслятор B, по Узел-Ретранслятор x. Каждый из беспроводных приборов 104 выполнен с возможностью создания соединения с первым узлом-ретранслятором 118 в пути 124 маршрутизации, Узлом-Ретранслятором A, как будет описано дополнительно ниже. Узел-Ретранслятор A, в свою очередь выполнен с возможностью соединения с Узлом-Ретранслятором B, который в свою очередь выполнен с возможностью соединения с Узлом-Ретранслятором C (не показано явно) и т.д., причем последний узел-ретранслятор 118 в пути 124 маршрутизации выполнен с возможностью соединения со шлюзом 110, как также будет описано дополнительно ниже. Каждое соединение формирует один «сегмент» в пути 124 маршрутизации таким образом, что может присутствовать множество сегментов между беспроводными приборами 104 и шлюзом 110. Дополнительные узлы-ретрансляторы 118 могут быть добавлены при необходимости, чтобы формировать более длинный многосегментный путь 124 маршрутизации, который расширяет эффективный диапазон беспроводных приборов 104.

[0036] Каждый узел-ретранслятор 118 работает как прокси (т.е. посредник), который является выделенным для двух узлов, с которыми узел-ретранслятор 118 соединен, в зависимости от того, какой путь маршрутизации в настоящее время активен (например, путь 124 маршрутизации). В примере Фиг. 1, Узел-Ретранслятор A работает в качестве прокси между одним из беспроводных приборов 104 (например, Конечный Узел 1) и Узлом-Ретранслятором B, который в свою очередь работает в качестве прокси между Узлом-Ретранслятором A и Узлом-Ретранслятором C (не показано явно) и т.д. Когда Конечный Узел 1 отправляет данные шлюзу 110, данные проходят через Узел-Ретранслятор A, затем Узел-Ретранслятор B и т.д. в пути 124 маршрутизации. По тому же самому пути 124 маршрутизации следуют в обратном направлении, когда шлюз 110 отправляет данные Конечному Узлу 1. Это так, даже когда в сети 100 доступны альтернативные пути маршрутизации отличные от пути 124 маршрутизации, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

[0037] Работа различных узлов-ретрансляторов 118 может быть в целом объяснена по отношению к Фиг. 2, которая показывает блок-схему 200, иллюстрирующую примерный способ, который может быть использован с узлами-ретрансляторами 118. Блок-схема 200 в целом начинается в блоке 202, когда узел-ретранслятор (например, Узел-Ретранслятор A) принимает запрос передачи от другого узла, такого как один из конечных узлов (т.е. Конечные Узлы 1-n) или другой узел-ретранслятор (например, Узел-Ретранслятор B). В блоке 204, узел-ретранслятор определяет, является ли запрашивающий узел тем, с которым узел-ретранслятор авторизован для создания соединения, например, путем обращения к списку авторизованных соединений. Если определение соответствует отрицательному ответу, тогда узел-ретранслятор игнорирует запрос передачи в блоке 206 и возвращается к блоку 202 для ожидания дальнейших запросов передачи. Если определение соответствует положительному ответу, тогда узел-ретранслятор пытается создать соединение с запрашивающим узлом в блоке 208.

[0038] В блоке 210, узел-ретранслятор определяет, было ли создано соединение с запрашивающим узлом. Если определение соответствует отрицательному ответу, тогда узел-ретранслятор игнорирует запрос передачи в блоке 206 и возвращается в блок 202 для ожидания дальнейших запросов передачи. Если определение соответствует положительному ответу, тогда узел-ретранслятор начинает прием данных и/или команд от запрашивающего узла в блоке 212. В блоке 214, узел ретранслятор определяет следующий узел в канале связи, с которым он авторизован создавать соединение, например, путем обращения к списку авторизованных соединений. В блоке 216, узел-ретранслятор переадресовывает данные и/или команды, которые были приняты (через блок 212), следующему узлу в канале.

[0039] В вышеупомянутых вариантах осуществления, следует иметь в виду, что несмотря на то, что настоящее изобретение в частности описывает конечные узлы и узлы-ретрансляторы, специалистам в соответствующей области техники будет понятно, что конечный узел также может обеспечивать функциональные возможности узла-ретранслятора в дополнение к любым функциональным возможностям конечного узла, и наоборот. Таким образом, в примере Фиг. 1, дополнительные сегменты могут быть добавлены для расширения диапазона сети 100 путем добавления дополнительных беспроводных приборов 104 в качестве узлов-ретрансляторов 118. Конечно, варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают конкретные преимущества, когда беспроводные приборы 104 используются в качестве узлов-ретрансляторов 118. Большая часть беспроводных приборов, подобных беспроводным приборам 104, работают от батареи и имеют ограниченный источник питания. Путем поддержания конкретного, предопределенного активного пути маршрутизации варианты осуществления настоящего изобретения требуют значительно меньшего количества узлов-ретрансляторов/беспроводных приборов для потребления энергии в сравнении с обычными решениями, такими как ячеистые сети, которые одновременно поддерживают множество отрытых, активных путей маршрутизации. Это позволяет работающим от батареи беспроводным приборам и другим работающим от батареи устройствам в сети работать более длительное время между заменами батареи. Уменьшенное энергопотребление также будет уменьшать величину энергии, которая требуется для сбора в устройствах, которые используют локальный сбор энергии.

[0040] Обращаясь далее к Фиг. 3, другая примерная сеть 200 промышленных беспроводных приборов показана в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Сеть 300 аналогична сети 100 на Фиг. 1 за исключением того, что присутствует множество шлюзов 110, обозначенных как Шлюз 1 и Шлюз 2, соединенных как показано, которые являются по сути идентичными друг другу, как, впрочем, и множество серверов 114 базы данных, обозначенных как Сервер 1 MQTT и Сервер 2 MQTT, соединенных как показано, чтобы обрабатывать ожидаемое увеличение данных, исходящих от дополнительного шлюза 110.

[0041] В соответствии с раскрытыми вариантами осуществления, множество узлов-ретрансляторов 318 может быть развернуто как часть сети 300 для обеспечения параллельных путей маршрутизации, обозначенных в целом как 324-1 и 324-2, между шлюзами 110 и беспроводными приборами 104. Каждый узел-ретранслятор 318, подобно узлам-ретрансляторам 118 на Фиг. 1, выполнен с возможностью соединения между двумя другими узлами-ретрансляторами 318, или между беспроводным прибором 104 и другим узлом-ретранслятором 318, или между узлом-ретранслятором 318 и одним из шлюзов 110. В дополнение, каждый узел-ретранслятор 318 работает в качестве прокси, который является выделенным для двух узлов, с которыми каждый узел-ретранслятор 318 соединен, как описано в отношении Фиг. 2.

[0042] В примере Фиг. 3, однако, узлы-ретрансляторы 118 обозначены как Узел-Ретранслятор 1-1 & Узел-Ретранслятор 1-2 и Узел-Ретранслятор 2-1 & Узел-Ретранслятор 2-2. Узел-Ретранслятор 1-1 формирует по меньшей мере участок пути 324-1 маршрутизации, соединяющего беспроводные приборы 104 со Шлюзом 1 при том, что Узел-Ретранслятор 1-2 обеспечивает по меньшей мере участок избыточного или резервного пути маршрутизации (не обозначен явно), который также соединяет беспроводные приборы 104 со Шлюзом 1. Аналогичным образом, Узел-Ретранслятор 2-2 формирует по меньшей мере участок канала 324-2 связи, соединяющего беспроводные приборы 104 со Шлюзом 2 при том, что Узел-Ретранслятор 2-1 обеспечивает по меньшей мере участок избыточного или резервного пути маршрутизации (не обозначен явно), который также соединяет беспроводные приборы 104 со Шлюзом 2. Добавление параллельных и избыточных путей маршрутизации через Узел-Ретранслятор 2-1 и Узел-Ретранслятор 2-2 обычно упоминается как «масштабирование», при котором расширение осуществляется путем добавления дополнительных ресурсов вместо добавления больших функциональных возможностей и/или оперативной мощности к существующим ресурсам.

[0043] При обычной работе, каждый из беспроводных приборов 104 может соединяться с помощью любого из путей маршрутизации, как указано соединениями 107 пунктирной линией, но только один путь маршрутизации является активным (т.е. доступным для маршрутизации) для заданного беспроводного прибора 104, как указано соединениями 106 сплошной линией. Для каждого беспроводного прибора 104, один из путей маршрутизации назначается в качестве активного пути маршрутизации при том, что другой из путей маршрутизации назначается в качестве резервного, и еще один другой из путей маршрутизации назначается в качестве второго резервного и т.д. Несколько беспроводных приборов 104 могут иметь один и тот же активный путь маршрутизации, как показано на Фиг. 3, и также одни и те же (или разные) резервные пути маршрутизации. Затем, когда активный путь маршрутизации недоступен, например, из-за полного отказа или потому, что обрабатывается слишком много запросов (например, вызывая превышение лимита времени у узла-ретранслятора), беспроводной прибор 104 может переключаться на резервный или второй резервный и т.д. Это не только помогает гарантировать высоконадежное соединение между беспроводными приборами 104 и шлюзами 110, но также автоматически выполняет балансировку нагрузки между различными путями маршрутизации путем автоматического распределения сетевого трафика большого объема между путями маршрутизации.

[0044] Фиг. 4 показывает блок-схему 400, иллюстрирующую примерный способ, который может быть использован с беспроводными приборами 104. Блок-схема 400, в целом, начинается в блоке 402, когда промышленный беспроводной прибор (например, Конечный Узел 1) отправляет запрос передачи узлу-ретранслятору (например, Узлу-Ретранслятору 1-2). В блоке 404, промышленный беспроводной прибор определяет, был ли ответ от узла-ретранслятора принят в рамках указанной величины времени. Касательно устройств с поддержкой BLE, например, данный период времени или интервал длится приблизительно 6 мс, но, конечно, могут быть использованы более длинные или более короткие периоды времени (т.е. меньшие или большие интервалы). Если определение соответствует отрицательному ответу, тогда в блоке 406 промышленный беспроводной прибор обновляет статус узла-ретранслятора в качестве недоступного и идентифицирует следующий узел-ретранслятор (например, Узел-Ретранслятор 1-1), с которым беспроводной прибор авторизован создавать соединение, например, путем обращения к списку авторизованных соединений. Если определение соответствует положительному ответу, тогда промышленный беспроводной прибор пытается создать соединение с узлом-ретранслятором в блоке 408.

[0045] В блоке 410, промышленный беспроводной прибор определяет, было ли создано соединение с узлом-ретранслятором. Если определение соответствует отрицательному ответу, тогда промышленный беспроводной прибор идентифицирует новый узел-ретранслятор, с которым беспроводной прибор авторизован создавать соединение в блоке 406. Если определение соответствует положительному ответу, тогда в блоке 412 промышленный беспроводной прибор начинает передачу данных и/или статуса узлу-ретранслятору, с которым соединение было создано. Примеры данных от беспроводных приборов включают в себя любые обычно отслеживаемые данные промышленного процесса, такие как данные температуры, данные давления, данные влажности, данные уровня и аналогичное, как, впрочем, и производные таких данных, включая эффективность скольжения, и данные управления процессом, такие как заданные значения контроллера, точки открытия/закрытия клапана и прочие выходные данные контроллера.

[0046] Обращаясь теперь к Фиг. 5, еще одна другая примерная сеть 500 промышленных беспроводных приборов показана в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Сеть 500 аналогична сети 300 на Фиг. 3 в той мере, что присутствует множество шлюзов 110, соединенных как показано, которые, по сути, идентичный друг другу, как, впрочем, и множество серверов 114 базы данных, соединенных как показано, для обработки ожидаемого увеличения данных, приходящих через дополнительный шлюз 110. В примере Фиг. 5, однако, множество узлов-ретрансляторов 518 может быть развернуто как часть сети 500 для обеспечения не только параллельных путей маршрутизации и избыточных или резервных путей маршрутизации в случае полного отказа узла или перегрузки сети, но каждый путь маршрутизации также может быть многосегментным путем маршрутизации, который расширяет эффективный диапазон беспроводных приборов 104 в сети 500.

[0047] Как может быть видно, узлы-ретрансляторы 518 на Фиг. 5 обозначена как узлы с Узла-Ретранслятора 1-1a по Узел-Ретранслятор 1-1z, с Узла-Ретранслятора 1-2a по Узел-Ретранслятор 1-2z, с Узла-Ретранслятора 2-1a по Узел-Ретранслятор 2-1z и с Узла-Ретранслятора 2-2a по Узел-Ретранслятор 2-2z. Ряд узлов-ретрансляторов 518, начиная с Узла-Ретранслятора 1-1a, формирует по меньшей мере участок пути 524-1 маршрутизации, соединяющего беспроводные приборы 104 со Шлюзом 1 при том, что ряд узлов-ретрансляторов, начиная с Узла-Ретранслятора 1-2a, обеспечивает по меньшей мере участок избыточного или резервного пути маршрутизации (не обозначен явно), который также соединяет беспроводные приборы 104 со Шлюзом 1. Аналогичным образом, ряд узлов-ретрансляторов 518, начиная с Узла-Ретранслятора 2-2a, формирует по меньшей мере участок пути 524-2 маршрутизации, соединяющего беспроводные приборы 104 со Шлюзом 2 при том, что ряд узлов-ретрансляторов 518, начиная с Узла-Ретранслятора 2-1a, обеспечивает по меньшей мере участок избыточного или резервного пути маршрутизации (не обозначен явно), который также соединяет беспроводные приборы 104 со Шлюзом 2.

[0048] Работа беспроводных приборов 104 и узлов-ретрансляторов 518 в сети 500 сходна с работой их аналогов в сети 300, как описано в отношении Фиг. 3 и 4, за исключением того, что каждый из дополнительных узлов-ретрансляторов 518, составляющих пути маршрутизации, добавляет еще расстояние к диапазону беспроводных приборов 104. Такая компоновка позволяет при необходимости легко масштабировать сеть 500 при том, также обеспечивая избыточность и автоматическую балансировку нагрузки в сети. В дополнение, наличие конкретного, предопределенного активного пути маршрутизации для заданного беспроводного прибора 104 значительно сокращает вычислительную нагрузку на шлюзы 110 в сравнении с отслеживанием множества открытых, активных путей маршрутизации. Аналогичным образом, отслеживание только двух узлов значительно сокращает вычислительную нагрузку на узлы-ретрансляторы в сравнении с отслеживанием потенциально множества узлов.

[0049] В некоторых вариантах осуществления, различные узлы-ретрансляторы, которые обсуждались в данном документе, отправляют и принимают данные с использованием операций GATT (Универсальные Профили Атрибутов). Протокол GATT относится к стандартному протоколу, реализованному в устройствах с поддержкой BLE, который указывает, каким образом отправляются и принимаются небольшие фрагменты данных, именуемые «атрибутами». С помощью протокола GATT устройство может формировать локальное (т.е. прямое) соединение с другим устройством в качестве либо клиента (т.е. основного или центрального устройства), либо сервера (т.е. периферийного устройства). Одно клиентское устройство может соединяться напрямую с множеством серверных устройств, но серверное устройство может соединяться напрямую только с одним клиентским устройством. Для расширения данного локального соединения типа клиент-сервер, узлы-ретрансляторы используют прокси-протокол, который содержится в протоколе GATT. Прокси-протокол GATT позволяет каждому узлу-ретранслятору выглядеть клиентом для одного узла и сервером для другого, позволяя каждому узлу-ретранслятору эффективно выполнять обе роли одновременно.

[0050] Рассмотрим, например, промышленный блок теплообмена, мониторинг за которым осуществляется с использованием двух разных беспроводных датчиков температуры: датчика температуры на входе и датчика температуры на выходе. В соответствии с раскрытыми вариантами осуществления, один или более узлов-ретрансляторов (прокси) GATT могут быть добавлены в сеть для обеспечения одного или более беспроводных сегментов. Данные температуры от двух беспроводных датчиков температуры тогда могут проходить через узлы-ретрансляторы (прокси) GATT, чтобы увеличивать диапазон этих датчиков температуры. В дополнение, когда данные проходят от одного узла-ретранслятора GATT к другому, протокол GATT объединяет данные от двух датчиков температуры в единую таблицу GATT для дальнейшей маршрутизации, что обеспечивает более эффективную передачу данных исходя из энергопотребления сети и количества сегментов сети.

[0051] Примерные таблицы GATT показаны ниже в Таблицах 1-3. Создание, интерпретация и использование таблиц GATT хорошо известны и, вследствие этого, здесь приведено только краткое описание таблиц. Кроме того, специалистам в соответствующей области техники будет понятно, что конкретные поля, показанные в Таблицах 1-3, приведены в целях иллюстрации, и дополнительные и/или альтернативные поля могут быть включены в таблицы при необходимости для конкретного приложения.

[0052] Таблица 1 ниже показывает примерную таблицу GATT, которая может быть использована для беспроводного прибора, такого как любой из беспроводных приборов 104, которые обсуждались в данном документе. Таблица GATT в Таблице 1 в целом соблюдает требования протокола GATT в той мере, что таблица содержит несколько элементов требуемой информации. В частности, Дескриптор является индексной ссылкой для заданного элемента информации, UUID (Универсальный Уникальный Идентификатор) является однозначным идентификатором для элемента информации, Тип UUID относится к типу данных элемента информации, Значение является шестнадцатеричным представлением значения (где применимо) элемента информации, а Описание представляет краткое описание элемента информации. Из нижеследующего может быть видно, что таблица GATT в Таблице 1 используется для беспроводного датчика температуры, такого как один из двух беспроводных датчиков температуры, упомянутых в промышленном блоке теплообмена выше.

Дескриптор UUID Тип UUID Значение Описание 0×0001 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×1800 Услуга Универсального Доступа 0×0002 0×2803 Объявление Характеристики GATT Имя Устройства 0×0003 0×2A00 Имя Устройства Конечный Узел 1 0×0004 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×1801 Услуга Универсального Атрибута 0×0005 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×180A Услуга Информации Устройства 0×0006 0×2803 Объявление Характеристики GATT Характеристика Порядкового Номера 0×0007 0×2A25 Строка Порядкового Номера Данные Порядкового Номера 16 Символов 0×0008 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT Услуга Температуры 0×0009 0×2803 Объявление Характеристики GATT Характеристика Данных Температуры 0×000A 0xAA01 Данные Измерения Текущие Данные Измерения 32-битное Число с Плавающей Запятой

Таблица 1: Таблица GATT Прибора

[0053] Таблица 2 ниже показывает примерную таблицу GATT, которая может быть использована для узла-ретранслятора, такого как любой из узлов-ретрансляторов 118, 318, 518, которые обсуждались в данном документе. Вновь, таблица содержит несколько элементов информации, которые требуются протоколом GATT, как описано в отношении Таблицы 1. Специалисты в соответствующей области техники заметят отсутствие какой-либо информации о прокси в данной таблице. Это потому, что в настоящий момент не осуществляется маршрутизация данных через данный узел-ретранслятор.

Дескриптор UUID Тип UUID Значение Описание 0×0001 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×1800 Услуга Универсального Доступа 0×0002 0×2803 Объявление Характеристики GATT Имя Устройства 0×0003 0×2A00 Имя Устройства Узел-Ретранслятор 1-1 0×0004 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×1801 Услуга Универсального Атрибута 0×0005 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×180A Услуга Информации Устройства 0×0006 0×2803 Объявление Характеристики GATT Характеристика Порядкового Номера 0×0007 0×2A25 Строка Порядкового Номера Данные Порядкового Номера 16 Символов

Таблица 2: Таблица GATT Узла-Ретранслятора (не осуществляется маршрутизация никаких узлов)

[0054] Таблица 3 ниже также показывает примерную таблицу GATT, которая может быть использована для узла-ретранслятора, такого как любой из узлов-ретрансляторов 118, 318, 518, которые обсуждались в данном документе. Однако, данная таблица GATT отличается от той, что в Таблице 2 тем, что таблица GATT в Таблице 3 отражает то, что узел-ретранслятор в настоящий момент соединен и работает в качестве прокси для двух беспроводных приборов, таких как два беспроводных датчика температуры, упомянутые выше. В частности, Таблица 3 включает в себя копию таблиц GATT из двух проксируемых беспроводных датчиков температуры. Две проксируемые таблицы GATT можно видеть в Таблице 3 как Проксируемый 1 Конечный Узел 1 и т.д., и Проксируемый 2 Конечный Узел 2 и т.д. Маршрутизация таблицы GATT в Таблице 3 затем может быть осуществлена через следующий узел-ретранслятор в пути маршрутизации для отправки объединенных данных для обоих датчиков температуры, тем самым делая транспортировку данных через сеть более эффективной.

Дескриптор UUID Тип UUID Значение Описание 0×0001 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×1800 Услуга Универсального Доступа 0×0002 0×2803 Объявление Характеристики GATT Имя Устройства 0×0003 0×2A00 Имя Устройства Узел-Ретранслятор 1-2 0×0004 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×1801 Услуга Универсального Атрибута 0×0005 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×180A Услуга Информации Устройства 0×0006 0×2803 Объявление Характеристики GATT Характеристика Порядкового Номера 0×0007 0×2A25 Строка Порядкового Номера Данные Порядкового Номера 16 Символов 0×0008 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×1800 Проксируемый 1 Услуга Универсального Доступа 0×0009 0×2803 Объявление Характеристики GATT Проксируемый 1 Имя Устройства 0×000A 0×2A00 Имя Устройства Проксируемый 1 Конечный Узел 1 0×000B 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×1801 Проксируемый 1 Услуга Универсального Атрибута 0×000C 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×180A Проксируемый 1 Услуга Информации Устройства 0×000D 0×2803 Объявление Характеристики GATT Проксируемый 1 Характеристика Порядкового Номера 0×000E 0×2A25 Строка Порядкового Номера Проксируемый 1 Данные Порядкового Номера 16 Символов 0×000F 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT Проксируемый 1 Услуга Температуры 0×0010 0×2803 Объявление Характеристики GATT Проксируемый 1 Характеристика Данных Температуры 0×0011 0xAA01 Данные Измерения Проксируемый 1 Текущие Данные Измерения 32-битное Число с Плавающей Запятой 0×0012 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×1800 Проксируемый 2 Услуга Универсального Доступа 0×0013 0×2803 Объявление Характеристики GATT Проксируемый 2 Имя Устройства 0×0014 0×2A00 Имя Устройства Проксируемый 2 Конечный Узел 2 0×0015 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×1801 Проксируемый 2 Услуга Универсального Атрибута 0×0016 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT 0×180A Проксируемый 2 Услуга Информации Устройства 0×0017 0×2803 Объявление Характеристики GATT Проксируемый 2 Характеристика Порядкового Номера 0×0018 0×2A25 Строка Порядкового Номера Проксируемый 2 Данные Порядкового Номера 16 Символов 0×0019 0×2800 Объявление Первичной Услуги GATT Проксируемый 2 Услуга Температуры 0×001A 0×2803 Объявление Характеристики GATT Проксируемый 2 Характеристика Данных Температуры 0×001B 0xAA01 Данные Измерения Проксируемый 2 Текущие Данные Измерения 32-битное Число с Плавающей Запятой

Таблица 3: Таблица GATT Узла-Ретранслятора (осуществляется маршрутизация двух Конечных Узлов)

[0055] Фиг. 6 иллюстрирует примерный узел 600 обработки, который может быть использован для реализации одного или более аспектов сети промышленных беспроводных приборов в соответствии с примерными вариантами осуществления настоящего изобретения. Узел 600 обработки может включать в себя интерфейс 602 беспроводной связи, интерфейс 604 пользователя и систему 606 обработки, осуществляющую связь с интерфейсом 602 беспроводной связи и интерфейсом 604 пользователя. Система 606 обработки включает в себя систему 608 хранения, которая может содержать дисковый накопитель, флэш-накопитель, схему памяти или другое устройство памяти. Система 608 хранения может хранить программное обеспечение 610, которое используется при работе узла 600 обработки, такое как инструкции программы и протоколы связи, включая стек протоколов BLE. Инструкции программы также могут включать в себя компьютерные программы, встроенное программное обеспечение или некоторую другую форму машиночитаемых инструкций, включая операционную систему, утилиты, драйверы, сетевые интерфейсы, приложения и некоторый другой тип программного обеспечения. Система 606 обработки может включать в себя микропроцессор и другую схему для извлечения и исполнения программного обеспечения 610 из системы 608 хранения. Узел 600 обработки может дополнительно включать в себя другие компоненты, такие как блок управления питанием, блок интерфейса управления и аналогичное, которые опущены для ясности. Интерфейс 602 связи позволяет узлу 600 обработки осуществлять связь с другими элементами сети, а интерфейс 604 пользователя обеспечивает конфигурацию и управление работой узла 600 обработки. Узел 600 обработки также может быть компонентом сети, таким как компоненты 104, 118, 318 и 518 сетей 100, 300 и 500, соответственно. Узел 600 обработки также может быть другим элементом сети в другой сети.

[0056] В предыдущем изложении обращались к различным вариантам осуществления. Однако, объем настоящего изобретения не ограничен конкретными описанными вариантами осуществления. Вместо этого, любое сочетание описанных признаков и элементов, относящихся или нет к разным вариантам осуществления, предполагается для реализации и применения на практике предполагаемых вариантов осуществления. Кроме того, несмотря на то, что варианты осуществления могут иметь преимущества над другими возможными решениями или над предшествующем уровнем техники, присутствует или нет конкретное преимущество в заданном варианте осуществления не является ограничивающим объем настоящего изобретения. Таким образом, предыдущие аспекты, признаки, варианты осуществления и преимущества являются лишь иллюстративными и не рассматриваются в качестве элементов или ограничения прилагаемой формулы изобретения за исключением того, когда явно перечислены в формуле изобретения.

[0057] Различные варианты осуществления, раскрытые в данном документе, могут быть реализованы в качестве системы, способа или компьютерного программного продукта. Соответственно, аспекты могут принимать форму варианта осуществления полностью в аппаратном обеспечении, варианта осуществления полностью в программном обеспечении (включая встроенное программное обеспечение, резидентное программное обеспечение, микрокод и т.д.) или варианта осуществления, объединяющего аспекты программного обеспечения и аппаратного обеспечения, причем все может в целом упоминаться как «схема», «модуль» или «система». Кроме того, аспекты могут принимать форму компьютерного программного продукта, воплощенного в одном или более машиночитаемых носителях информации с воплощенным в нем машиночитаемым программным кодом.

[0058] Может быть использовано любое сочетание из одного или более машиночитаемых носителей информации. Машиночитаемый носитель информации может быть не временным машиночитаемым носителем информации. Не временный машиночитаемый носитель информации может быть, например, но не ограничивается, электронной, магнитной, оптической, электромагнитной, инфракрасной или полупроводниковой системой, аппаратурой или устройством, или любым подходящим сочетанием вышеизложенного. Более конкретные примеры (неполный список) не временного машиночитаемого носителя информации могут включать в себя следующее: электрическое соединение с одним или более проводами, портативная компьютерная дискета, жесткий диск, память с произвольным доступом (RAM), постоянная память (ROM), стираемая программируемая постоянная память (EPROM или Флэш-память), оптоволокно, портативная постоянная память на компакт диске (CD-ROM), оптическое запоминающее устройство, магнитное запоминающее устройство или любое подходящее сочетание вышеизложенного. Программный код, воплощенный на машиночитаемом носителе информации, может быть передан с использованием любого соответствующего носителя информации, включая, но не ограничиваясь, беспроводной, проводную линию, оптоволоконный кабель, RF и т.д., или любое подходящее сочетание вышеизложенного.

[0059] Компьютерный программный код для выполнения операций аспектов настоящего изобретения может быть написан на любом сочетании из одного или более языков программирования. Более того, такой компьютерный программный код может исполняться с использованием одной компьютерной системы или посредством множества компьютерных систем, осуществляющих связь друг с другом (например, с использованием локальной сети (LAN), глобальной сети (WAN), сети Интернет и т.д.). При том, что различные признаки в предшествующем описаны при обращении к иллюстрациям блок-схемы и/или структурным схемам, специалисту в соответствующей области техники будет понятно, что каждый блок иллюстраций блок-схемы и/или структурных схем, как, впрочем, и сочетания блоков в иллюстрациях блок-схемы и/или структурных схемах, может быть реализован компьютерной логикой (например, инструкциями компьютерной программы, логикой аппаратного обеспечения, сочетанием двух видов и т.д.). В целом, инструкции компьютерной программы могут быть предоставлены процессору(ам) компьютера общего назначения, компьютера особого назначения или другого программируемого устройства обработки данных. Более того, исполнение таких инструкций компьютерной программы с использованием процессора(ов) создает машину, которая выполняет функцию(ии) или действие(ия), указанные в блоке или блоках блок-схемы и/или структурной схемы.

[0060] Блок-схемы и структурные схемы на Фигурах иллюстрируют архитектуру, функциональные возможности и/или работу возможных реализаций различных вариантов осуществления настоящего изобретения. В связи с этим, каждый блок в блок-схеме или структурных схемах может представлять собой модуль, фрагмент или участок кода, который содержит одну или более исполняемых инструкций для реализации указанной логической функции(ий). Также следует отметить, что в некоторых альтернативных реализациях, функции, отмеченные в блоке, могут происходить не в очередности, отмеченной на фигурах. Например, два блока, показанные как последовательные, могут фактически быть исполнены, по сути, параллельно или блоки могут иногда исполняться в обратной очередности, в зависимости от задействованных функциональных возможностей. Также следует отметить, что каждый блок в структурных схемах и/или иллюстрации блок-схемы, и сочетания блоков в структурных схемах и/или иллюстрации блок-схемы, может быть реализован основанными на аппаратном обеспечении системами особого назначения, которые выполняют указанные функции или действия, или сочетаниями аппаратного обеспечения особого назначения и компьютерных инструкций.

[0061] Следует понимать, что вышеприведенное описание предназначено для иллюстрации, а не ограничения. Много других примеров реализации станет очевидно после прочтения и осмысления вышеприведенного описания. Несмотря на то, что изобретение описывает конкретные примеры, следует признать, что системы и способы изобретения не ограничены примерами, описанными в данном документе, и могут быть применены на практике с модификациями в рамках объема прилагаемой формулы изобретения. Соответственно, техническое описание и чертежи следует рассматривать скорее в иллюстративном, а не в ограничивающем смысле. Вследствие этого, объем изобретения следует определять при обращении к приложенной формуле изобретения, наряду с полным объемом эквивалентов, на которые имеет право такая формула изобретения.

Изобретение относится к области сетей беспроводной связи, а именно к сетям промышленных беспроводных приборов, которые соединяют множество промышленных беспроводных приборов с приложением мониторинга и управления. Техническим результатом является обеспечение возможности разворачивания узлов-ретрансляторов в параллельной компоновке таким образом, чтобы обеспечивать простое масштабирование, избыточность и балансировку нагрузки. Для этого сеть использует беспроводные узлы-ретрансляторы, которые работают в качестве выделенных прокси для беспроводных приборов, с которыми они соединены в сети. При этом узел-ретранслятор, конкретный, предопределенный отправляющий узел и конкретный, предопределенный принимающий узел образуют активный путь маршрутизации из числа путей маршрутизации, который доступен для ретрансляции данных из промышленного беспроводного прибора таким образом, что данные ретранслируются между этим промышленным беспроводным прибором и сетевым шлюзом только по активному пути маршрутизации до тех пор, пока активный путь маршрутизации не становится недоступным. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ формирования сети промышленных беспроводных приборов, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают по меньшей мере один путь маршрутизации в сети с использованием протокола беспроводной многосегментной ячеистой сети с низким энергопотреблением, причем каждый из этого по меньшей мере одного пути маршрутизации является конкретным, предопределенным ориентированным на соединение путем маршрутизации в сети;

соединяют один из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора с одним из по меньшей мере одного сетевого шлюза с использованием упомянутого по меньшей мере одного пути маршрутизации; и

ретранслируют данные от этого одного из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора к упомянутому одному из по меньшей мере одного сетевого шлюза через по меньшей мере один узел-ретранслятор в упомянутом по меньшей мере одном пути маршрутизации, причем этот по меньшей мере один узел-ретранслятор ретранслирует данные между конкретным, предопределенным отправляющим узлом и конкретным, предопределенным принимающим узлом в упомянутом по меньшей мере одном пути маршрутизации с использованием прокси-протокола;

при этом упомянутые по меньшей мере один узел-ретранслятор, конкретный, предопределенный отправляющий узел и конкретный, предопределенный принимающий узел образуют активный путь маршрутизации из числа упомянутого по меньшей мере одного пути маршрутизации, причем только этот активный путь маршрутизации доступен для ретрансляции данных упомянутым одним из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора таким образом, что данные ретранслируются между этим одним из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора и упомянутым одним из по меньшей мере одного сетевого шлюза только по упомянутому активному пути маршрутизации до тех пор, пока активный путь маршрутизации не становится недоступным.

2. Способ по п. 1, в котором отправляющий узел является одним из промышленного беспроводного прибора и конкретного, предопределенного узла-ретранслятора, а принимающий узел является одним из конкретного, предопределенного узла-ретранслятора и сетевого шлюза.

3. Способ по п. 1, в котором упомянутый по меньшей мере один путь маршрутизации включает в себя многосегментный путь маршрутизации, соединяющий упомянутый один из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора с упомянутым одним из по меньшей мере одного сетевого шлюза, при этом многосегментный путь маршрутизации включает в себя множество узлов-ретрансляторов, причем каждый узел-ретранслятор составляет один сегмент в многосегментном пути маршрутизации.

4. Способ по п. 1, в котором упомянутый по меньшей мере один узел-ретранслятор выделен конкретному, предопределенному отправляющему узлу и конкретному, предопределенному принимающему узлу в активном пути маршрутизации.

5. Способ по п. 1, в котором упомянутый по меньшей мере один путь маршрутизации включает в себя параллельный путь маршрутизации, соединяющий упомянутый один из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора с упомянутым одним из по меньшей мере одного сетевого шлюза, и каждый из упомянутого по меньшей мере одного узла-ретранслятора в параллельном пути маршрутизации является параллельным узлом-ретранслятором.

6. Способ по п. 1, в котором упомянутый по меньшей мере один путь маршрутизации включает в себя избыточный путь маршрутизации, соединяющий упомянутый один из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора с упомянутым одним из по меньшей мере одного сетевого шлюза, и каждый из упомянутого по меньшей мере одного узла-ретранслятора в избыточном пути маршрутизации является избыточным узлом-ретранслятором.

7. Способ по п. 1, в котором упомянутый по меньшей мере один путь маршрутизации включает в себя избыточный, параллельный, многосегментный путь маршрутизации, соединяющий упомянутый один из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора с упомянутым одним из по меньшей мере одного сетевого шлюза, и каждый из упомянутого по меньшей мере одного узла-ретранслятора в избыточном, параллельном, многосегментном пути маршрутизации является избыточным, параллельным узлом-ретранслятором.

8. Способ по п. 1, в котором протоколом беспроводной многосегментной ячеистой сети с низким энергопотреблением является протокол Bluetooth с Низким Энергопотреблением.

9. Способ по п. 1, в котором упомянутый по меньшей мере один узел-ретранслятор включает в себя функциональные возможности промышленного беспроводного прибора.

10. Сеть промышленных беспроводных приборов, содержащая:

по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор; и

по меньшей мере один узел-ретранслятор, выполненный с возможностью обеспечения по меньшей мере участка пути маршрутизации между этим по меньшей мере одним промышленным беспроводным прибором и сетевым шлюзом, причем упомянутый по меньшей мере один узел-ретранслятор выполнен с возможностью ретрансляции данных между конкретным, предопределенным отправляющим узлом и конкретным, предопределенным принимающим узлом в пути маршрутизации с использованием прокси-протокола;

при этом путь маршрутизации является конкретным, предопределенным ориентированным на соединение путем маршрутизации, который использует протокол беспроводной многосегментной ячеистой сети с низким энергопотреблением, и данные ретранслируются между упомянутым по меньшей мере одним промышленным беспроводным прибором и сетевым шлюзом только по пути маршрутизации до тех пор, пока путь маршрутизации не становится недоступным.

11. Сеть по п. 10, в которой отправляющий узел является одним из промышленного беспроводного прибора и конкретного, предопределенного узла-ретранслятора, а принимающий узел является одним из конкретного, предопределенного узла-ретранслятора и сетевого шлюза.

12. Сеть по п. 10, в которой путь маршрутизации является многосегментным путем маршрутизации, соединяющим упомянутый по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, при этом многосегментный путь маршрутизации включает в себя множество узлов-ретрансляторов, причем каждый узел-ретранслятор составляет один сегмент в многосегментном пути маршрутизации.

13. Сеть по п. 10, в которой путь маршрутизации является активным путем маршрутизации, соединяющим упомянутый по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и каждый из упомянутого по меньшей мере одного узла-ретранслятора в активном пути маршрутизации выделен конкретному, предопределенному отправляющему узлу и конкретному, предопределенному принимающему узлу в пути маршрутизации.

14. Сеть по п. 10, в которой путь маршрутизации является параллельным путем маршрутизации, соединяющим упомянутый по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и каждый из упомянутого по меньшей мере одного узла-ретранслятора в параллельном пути маршрутизации является параллельным узлом-ретранслятором.

15. Сеть по п. 10, в которой путь маршрутизации является избыточным путем маршрутизации, соединяющим упомянутый по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и каждый из упомянутого по меньшей мере одного узла-ретранслятора в избыточном пути маршрутизации является избыточным узлом-ретранслятором.

16. Сеть по п. 10, в которой по меньшей мере один путь маршрутизации включает в себя избыточный, параллельный, многосегментный путь маршрутизации, соединяющий упомянутый по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и каждый из упомянутого по меньшей мере одного узла-ретранслятора в избыточном, параллельном, многосегментном пути маршрутизации является избыточным, параллельным узлом-ретранслятором.

17. Сеть по п. 10, в которой протоколом беспроводной многосегментной ячеистой сети с низким энергопотреблением является протокол Bluetooth с Низким Энергопотреблением.

18. Сеть по п. 10, в которой упомянутый по меньшей мере один узел-ретранслятор включает в себя функциональные возможности промышленного беспроводного прибора.

19. Узел-ретранслятор для сети промышленных беспроводных приборов, содержащий:

интерфейс беспроводной связи;

систему обработки, осуществляющую связь с интерфейсом беспроводной связи; и

систему хранения, соединенную с системой обработки, причем система хранения включает в себя инструкции программы, которые при их исполнении системой обработки предписывают узлу-ретранслятору выполнять операции, содержащие:

обеспечение участка по меньшей мере одного пути маршрутизации в сети с использованием протокола беспроводной многосегментной ячеистой сети с низким энергопотреблением, причем каждый из этого по меньшей мере одного пути маршрутизации является конкретным, предопределенным ориентированным на соединение путем маршрутизации в сети;

соединение по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора с сетевым шлюзом с использованием данного участка по меньшей мере одного пути маршрутизации; и

ретрансляцию данных от упомянутого по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора к сетевому шлюзу, причем узел-ретрансляции ретранслирует данные между конкретным, предопределенным отправляющим узлом и конкретным, предопределенным принимающим узлом на упомянутом участке по меньшей мере одного пути маршрутизации с использованием прокси-протокола;

при этом упомянутые узел-ретранслятор, конкретный, предопределенный отправляющий узел и конкретный, предопределенный принимающий узел образуют активный путь маршрутизации из числа упомянутого по меньшей мере одного пути маршрутизации, причем только этот активный путь маршрутизации доступен для ретрансляции данных одним из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора таким образом, что данные ретранслируются между этим одним из по меньшей мере одного промышленного беспроводного прибора и сетевым шлюзом только по упомянутому активному пути маршрутизации до тех пор, пока активный путь маршрутизации не становится недоступным.

20. Узел-ретранслятор по п. 19, при этом отправляющий узел является одним из промышленного беспроводного прибора и конкретного, предопределенного узла-ретранслятора, а принимающий узел является одним из конкретного, предопределенного узла-ретранслятора и сетевого шлюза.

21. Узел-ретранслятор по п. 19, при этом путь маршрутизации является многосегментным путем маршрутизации, соединяющим упомянутый по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, при этом многосегментный путь маршрутизации включает в себя множество узлов-ретрансляторов, причем каждый узел-ретранслятор составляет один сегмент в многосегментном пути маршрутизации.

22. Узел-ретранслятор по п. 19, при этом узел-ретранслятор выделен конкретному, предопределенному отправляющему узлу и конкретному, предопределенному принимающему узлу в активном пути маршрутизации.

23. Узел-ретранслятор по п. 19, при этом путь маршрутизации является параллельным путем маршрутизации, соединяющим упомянутый по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и узел-ретранслятор является параллельным узлом-ретранслятором в параллельном пути маршрутизации.

24. Узел-ретранслятор по п. 19, при этом путь маршрутизации является избыточным путем маршрутизации, соединяющим упомянутый по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и узел-ретранслятор является избыточным узлом-ретранслятором в избыточном пути маршрутизации.

25. Узел-ретранслятор по п. 19, при этом по меньшей мере один путь маршрутизации включает в себя избыточный, параллельный, многосегментный путь маршрутизации, соединяющий упомянутый по меньшей мере один промышленный беспроводной прибор с сетевым шлюзом, и узел-ретранслятор является избыточным, параллельным узлом-ретранслятором в избыточном, параллельном, многосегментном пути маршрутизации.

26. Узел-ретранслятор по п. 19, при этом протоколом беспроводной многосегментной ячеистой сети с низким энергопотреблением является протокол Bluetooth с Низким Энергопотреблением.

27. Узел-ретранслятор по п. 19, при этом узел-ретранслятор включает в себя функциональные возможности промышленного беспроводного прибора.