蓝奥声核心技术分享——一种无线低功耗配置技术

1.技术背景

无线低功耗配置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。该项技术涉及物联网边缘域的无线通信技术领域，具体主要涉及网络服务节点与低功耗目标对象设备（及其群组）之间的无线通信方式及服务机制与流程。

对于不同智能应用场景，由物联网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。

物联网边缘域网络及其服务节点所面向的目标对象设备并不仅仅包括像电脑与智能手机那样支持标准无线网络接入、具有较强资源能力、可安装各种应用软件的强智能终端设备，还包括具有更低成本、超低功耗、资源能力相对较弱的移动式或分布式的目标对象设备（如可穿戴设备、分布式传感器、外围执行设备等）。

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。

在现有技术中，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。

2.2蓝奥声无线低功耗配置技术针对现有类似技术存在的以下几方面缺陷：

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，但亦有一定的缺陷，如：建立连接的响应时间较长，而且还取决于环境及资源因素、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。

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。

2.关于蓝奥声无线低功耗配置技术

2.1蓝奥声无线低功耗配置技术所解决的技术问题

综上，如何解决对低功耗待机无线接收设备的群控触发响应，如何解决无线接收设备的无线模式参数与接收功耗的平衡，如何避免无线接收设备在大部分时间处于非数据接收状态的待机功耗，解决无线配置数据接收与待机功耗的平衡，成为了一亟需解决的技术问题。

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

无线主端设备在向处于低功耗待机状态的若干无线从端设备发送群配置同步数据包之前，以特定无线模式发送包含同步调制标识和同步时间标识的无线定向呼叫广播；

当所述无线从端设备在其低功耗待机状态下的无线侦测时隙内接收到无线主端设备发送的所述同步时间标识时，根据所述同步时间标识与所述无线主端设备建立并保持同步匹配状态：

所述无线从端设备在其同步侦测接收时隙接收到所述同步调制标识，根据所述同步调制标识对所述无线模式参数按预定方式进行模式调整；

所述无线从端设备在所述同步侦测接收时隙内接收所述无线主端设备发送的群配置同步数据包，并在同步有效期内以同步时隙调制的方式接收所述同步数据包；

当所述无线从端设备完成所述同步数据包的接收，对所述无线模式参数按预定方式进行恢复调整，使得所述无线从端设备返回并保持初始的低功耗待机状态。

3.2 主要技术特征

1）所述特定无线模式为低功耗蓝牙模式，其中，所述无线模式参数包括所述无线蓝牙设备在低功耗待机状态及无线传输状态下的关联参数，所述无线主端设备通过对所述无线模式参数的调整，对所述无线从端设备进行包括规划、预定及切换在内的无线模式管理。

2）所述无线主端通过建立同步匹配或无线连接对所述无线从端设备在状态信标模式的信标广播参数进行调整，包括信标广播时间间隔、信标广播持续时间和信标广播调制参数；当所述无线从端设备处于同步匹配状态时，所述无线从端设备基于设备自身的群组序码与/或匹配码调整其信标广播相位时间，以使得处于同一同步匹配状态下多个所述无线从端设备保持一定的信标广播相位时间差。

3）当某一所述无线主端设备需要主动向处于低功耗待机状态的若干所述无线从端设备发送数据时，根据数据传输的目标设备数量、响应时间和功耗的平衡机制，决定采取何种所述无线模式参数发送数据，并以定向无线广播或当前可用的无线数据发送模式，发送更新的或预定的所述无线模式参数给所述无线从端设备。

4）当所述无线从端设备处于状态信标模式或同步侦测模式时，所述无线主端设备分别通过在所述无线从端设备的信标侦测时隙或同步侦测时隙发送无线定向广播，从而与所述无线从端设备建立无线连接或调整，或与所述无线从端设备建立同步匹配状态，或调整所述无线从端设备的无线模式参数。

5）所述无线从端设备进入预备或等待触发的潜在触发状态，所述无线主端设备或所述无线从端设备根据对当前关联变量及事件的监测，在尚未达到触发条件之前，基于预案判断当前状态在程度或概率上接近所述触发条件。

6）对所述无线模式参数按预定方式进行模式调整之后，当所述无线从端设备在所述同步侦测接收时隙接收到所述无线主端设备发送的所述同步调制标识时，根据所述同步调制标识，执行与之对应的同步时隙调制，并将相应的调制核验标识置入其设备状态信标之中。

7）当所述无线从端设备判断设备自身或其服务对象处于潜在触发状态时，所述无线从端设备根据关联的状态监测变量，对所述同步侦测接收时隙进行状态反馈调制，并将所述调制核验标识置入其设备状态信标之中。

8）无线低功耗装置为蓝牙模式与RFID组合双模式的所述无线从端设备，所述无线从端设备根据通过蓝牙与RFID中的一种无线模式接收到的所述同步调制标识，对另一种无线模式的所述无线模式参数按预定方式进行模式调整。

 

4.技术效果

4.1解决的技术问题

该项技术公开了一种无线低功耗配置方法与装置，通过对低功耗待机无线接收设备的呼叫触发：若干无线从端设备处于低功耗待机状态，无线主端设备在发送同步配置数据包之前，先以特定无线模式发送包含同步调制标识（用以切换无线模式）的无线定向呼叫广播，以此在进行同步配置之前先通过呼叫触发切换无线模式，解决对对低功耗待机无线接收设备的呼叫触发问题。

4.2技术效果

通过接收设备的无线模式参数与接收功耗的平衡：当无线从端设备在其同步侦测接收时隙接收到同步调制标识，对其无线模式参数按预定方式进行模式调整（包括对同步侦测时隙参数进行同步模式调整，通常为同步增强调整）；以此对无线主端设备的无线模式参数进行平衡规划与调整，解决无线接收设备的无线模式参数与接收功耗的平衡问题；通过同步数据传输的触发响应及接收反馈：无线从端设备在同步侦测接收时隙内启动接收，并以同步时隙调制的方式接收同步数据包，并将当前对应的同步数据包接收的状态核验码置入设备状态信标之中；以此解决同步数据传输的触发响应及接收反馈的速度问题，提升同步数据传输与执行反馈的灵活性与兼容性；通过无线配置数据接收与待机功耗的平衡：当无线从端设备完成同步配置数据包的接收，对其无线模式参数按预定方式进行恢复调整，使得所述无线从端设备返回并保持初始的低功耗待机状态；以此避免无线接收设备在大部分时间处于非数据接收状态的待机功耗，解决无线配置数据接收与待机功耗的平衡问题。