将网络单元可靠地分配给无线传感器网络的方法和单元的利记博彩app

专利名称：将网络单元可靠地分配给无线传感器网络的方法和单元的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于将新的网络单元可靠地分配给无线网络的方法和单元。
优选的应用领域是利用连接到无线网络的医用传感器监视病人的领域。在这种情况下，一个新的网络单元(例如监视病人的血压的医用传感器)必须以可靠而明确的方式被分配给现有的网络(例如病人的其它传感器，例如其监视病人的温度)，以便防止错误的配置。在医学界，以下的事实使得这通常更加难以做到，即工作人员必须在高度的时间压力和高度的精神与体力压力之下操作。此外，在这样的领域中，诸如这种分配错误不可出现。在这种情况下，很明显，将网络单元可靠而明确地分配给一个网络是绝对必要的。
在本发明的背景内，医用传感器是记录来自病人的数据并将其转发给一个处理单元的传感器。在本发明的背景内，术语“病人数据”包括生理数据，比如实时ECG信号、血压、在血液中的CO2饱和度、血糖水平、温度等，以及非生理数据，比如电池电源、病人位置等。
美国专利申请US2001/0023315A1公开了一种医疗系统，其中传感器将病人数据传送给安装在天花板上的射频收发信机。这些收发信机将该数据传送给一个LAN，并且每个传感器发送给至少两个收发信机，并使用更好的连接。但是，在这种情况下，传感器的配置和其结合入该LAN中也必须手动地执行，因此是以耗时而复杂的方式。此外，美国专利申请US2002/109621A1描述了供包括无线生物传感器的监控系统使用的协议(protocol)，但是，在这种情况下，将传感器初始分配给该系统也必须手动地执行。
本发明的目的是提供一种方法和单元，其允许利用无线传感器或网络管理系统的早先配置来将网络单元(尤其是医用传感器)可靠地和可控地分配给一个网络。
现在已经发现，利用一个传送代码并由此引起编码ID的传输的分配单元满足了需求的必要配置(profile)。
本发明的一个目的是一种分配网络单元给无线网络的方法，其中一个分配单元(ZG)发送一个代码给第一网络单元(NE-1)，该代码导致第一网络单元(NE-1)发送其ID连同代码(编码的ID)，以便后者可以由第二网络单元(NE-2)接收，该第二网络单元(NE-2)分配该第一网络单元(NE-1)给它的网络。
在按照本发明的方法中，将结合的该设备(网络单元)的ID传送给现有的网络，或者将该现有网络和结合的新设备通过一个公共代码达成连接。
按照本发明的方法示意性地在

图1中示出围绕具有网络管理功能的网络单元3建立网络4。一个分配单元1把待分配的网络单元2结合进围绕具有网络管理功能的网络单元3的网络4中。
用于按照本发明的方法的部件在图2中被示出。网络单元2和具有网络管理功能3的网络单元包括接收机5和无线电接口6。分配单元1具有发射机8，该发射机8可以例如通过一个按钮7来启动。
按照本发明的方法的优点特别是不需要人工预置该网络单元或网络。按照本发明的方法允许由非技术人员直观地操作，并且利用在网络单元上的LED提供有关该操作成功执行的直接反馈的可能性。它甚至在许多相同类型的无线网络被彼此紧挨着使用的环境中允许可靠地分配无线传感器/网络单元。
可以由该分配单元以多种方式进行该代码的传输；一种用于实现按照本发明的方法的可能性在于该分配单元发送一个编码的光脉冲。
在该方法的这个变形中，分配单元传送一个光脉冲，其被用于发送一个代码，该代码对于每个分配单元是唯一的。该编码的光脉冲的发送优选是以用户启动的方式进行的，例如通过按一次在该分配单元上的按钮或者将其压住。
通过从该分配单元接收该代码，一个具有用于光学脉冲的接收机的网络单元被促使对于给定的时间周期传送其标识(ID)连同所接收的代码。该网络单元的这个操作状态例如可以借助于一个LED光学地显示。LED还可以显示该光脉冲从该分配单元的接收。
然后，由NE-1发送的ID与从该分配单元接收的代码一起(下文称为“编码的ID”)可以由网络单元NE-2接收，该网络单元NE-2被授权将新的网络单元分配给该网络。参见下文，该网络单元NE-2被有利地仅仅临时启动以接收编码的ID。
通过使用不同编码的分配单元，能够确保在位于范围内的两个相邻的网络中，可以将设备明确地分配给一个网络。
一种按照本发明利用一个编码的光脉冲分配的优选的过程在图3中示出。在图3中，两个网络单元——新近分配给网络的第一网络单元NE-1(新的网络单元)和包括网络管理功能的第二网络单元NE-2(具有网络管理的网络单元)处于用于从一个分配单元(ZG)接收编码的光脉冲的“接收(光)”状态之中。如果在NE-1处接收一个来自ZG的代码，则NE-1切换成“发射(无线电)”状态。在这种情况下，在规定的时间间隔上通过NE-1有规律地发送具有其自己的标识和所接收的代码(所谓的编码的ID)的消息。
NE-1发送编码的ID的时间间隔优选地处于从1秒到1分钟的范围，尤其优选地在从2秒到半分钟的范围，并且特别是在从5到10秒的范围。在这个时间间隔内的重复率，也就是说在其之后再次发送该信号(该编码的ID)的时间优选地在从0.05到5秒的范围，尤其优选地在从0.1到3秒的范围，并且特别是在从0.2到1秒的范围。因此，由ZG启动的NE-1发送其编码的ID的频率可以优选地从几次到几百次，例如一、二、三、四、五、六、七、八、九或十次到五十或一百次以上。两个网络单元接触所在的时间窗的选择在尽可能短的反应和尽可能低的功耗之间形成一个折衷，反应尽可能短是为了能够给用户快速的反馈，所述功耗随传输操作的数目而增加。在实践中已经证明有用的值例如是以每秒2至4个分组的传输速率从5到10秒的时间窗，从而导致每秒10至40次的频率。在较小的时间窗的情况下，该间隔应该被选择为较短；在长时间窗的情况下，它们应该被选择为较长。
如图3所示，当具有网络管理功能的网络单元NE-2接收一个编码的ID的时候，它可以切换到“建立连接”状态。相反，如果具有网络管理功能的该网络单元接收到具有一个不合适的(也就是说不正确的)代码的消息，则它保持在“接收(无线电)”状态中。在该时间间隔经过之后，它然后切换回到“接收(光)”状态。这种变形的一个缺点是，NE-2必须已经知道该代码，也就是说，新的单元将分配给其的每个单独的网络必须具有它自己的带有网络管理功能的网络单元。
按照本发明，这被有利地实施，因为该分配单元同样用于启动具有网络管理功能的网络单元。在适当的启动之后，具有网络管理功能的网络单元准备从由ZG预先启动的网络单元中接收编码的ID。在这个时候，与该连接设置有关的其它消息被忽略，以便保证明确的分配。
在按照本发明特别优选的方法中，通过从该分配单元接收该代码来进行NE-2的启动，以从NE-1中接收该编码的ID。
在按照本发明的方法的这个优选的变形中，网络单元NE-2具有网络管理性能，围绕NE-2的该网络具有更多的网络单元NE-x是有可能的。在一个要分配给围绕NE-2的网络的网络单元NE-1中，利用该分配单元产生一个事件E1(NE-1被促使去发送其编码的ID)。在与这个事件E1相同的时间上，在该网络单元NE-2中产生一个事件E2(NE-2被促使去接收编码的ID)。只有当NE-2在大约相同的时间上接收时，一个建立连接的请求是以肯定响应应答的这个请求。在这里，“在大约相同的时间上”意味着该接收必须位于在该事件E2之后的时间窗内。为了这个目的，NE-1优选地在该事件E1之后的时间周期内周期性地发送它的请求(参见下文)。NE-1和NE-2的两个时间周期必须重叠，因为其是成功的连接设置。
在这个变形中，仅仅该事件(由分配单元启动)的时间的接近(temporal proximity)被使用，以便仅仅分别启动的网络单元NE-1和NE-2彼此建立连接。在医院的环境中，在范围内的两个相邻的网络被同时启动是可能的。在这种情况下，为了仍然保证一个明确的分配，事件E1和E2可以接收一个唯一的ID。然后，NE-1发送其请求连同所接收的ID，并且NE-2仅仅接受具有该接收的ID的请求。该分配单元可以利用允许近程数据传输的各种技术，尤其是无线技术，举例来说比如近场通信，例如RF-ID，或者优选是红外通信(参见上面)。
在按照本发明的方法的这个优选的变形中，执行分配新的网络单元给该网络(网络管理)的该网络的权限同样是由该分配单元的信号(编码的光脉冲或无线电信号)启动的，以便对于一个规定的时间周期，对从新的网络单元发送的标识作出反应，为的是然后将它们分配给该网络。仅仅接受来自新的网络单元的标识，该新的网络单元已经经由该分配单元而接收到相同的代码。
上述的优选过程因此由以下的步骤来补充如果具有网络管理的该网络单元NE-2从该分配单元接收一个编码的光脉冲，那么它从“接收(光)”状态切换到该“接收(无线电)”状态。它现在仅仅接受具有与由ZG给NE-2的相同的代码的消息。如果在规定的时间周期内没有接收到有效的消息，则NE-2切换回到“接收(光)”状态。如果接收到一个有效的消息，也就是说接收到一个以相同的代码编码的ID，则存在一个到“建立连接”状态的转变。在这个状态之后，存在一个回到“接收(光)”状态的切换，以便能够将更多的网络单元集成到在该网络中。
在这种情况下，在其内NE-2可以接收编码的ID的时间间隔最好是在从1秒到1分钟的范围，尤其最好是在从2秒到半分钟的范围，并且尤其是在从5到10秒的范围。
在没有中央网络管理的无线网络中，可以在每个单独的网络单元中执行两个功能“接收(光)→发射(无线电)”和“接收(光)→接收(无线电)”；这样，可以在任何期望的网络单元之间产生一个分配。
为了使该方法更加容易为用户使用，单独的网络单元的相应操作状态可以被做成在光学上或者听觉上是可感觉到的。因此，例如，在该单元上闪烁的LED可以表示状态“发射(无线电)”，以及一个保持点亮比较久(例如2秒)的LED可以表示该分配已经成功。
此外，网络单元可以被赋予网络检查功能。网络单元的启动，也就是说一个编码的光脉冲的接收导致位于该无线网络中的所有网络单元的光学报告。因此，在该网络中，单独的网络单元的附属关系可以被快速地检查。
按照本发明的方法具有以下优点，即在其中启动具有网络功能的网络单元和最近要被分配的网络单元的序列是不重要的。此外，通过用于每个分配单元的唯一的代码来保证明确的分配。如果在按照本发明的过程中例如网络单元被提供有LED，那么由ZG产生的光学报告允许快速地诊断网络单元到该网络的分配。
作为对利用编码的光脉冲启动的一个备选方案，也有可能对按照本发明的方法使用通过无线电信号启动网络单元的分配单元。在按照本发明的方法的一个优选的变形中，该分配单元发送一个编码的无线电信号。
这个变形完全类似于上述的变形，除了以下的事实之外，即在这种情况下，该分配单元不发送一个编码的光脉冲，而是发送一个编码的无线电信号。因此，该分配单元需要一个无线电接口(发射机)。在这个变形中，该唯一的代码的光学传输因此通过利用已经在网络单元上存在的无线电接口来替换。
在这个变形中，该分配单元应该具有一个短的传输距离，以便仅仅选择想要的设备。在这个变形中，该分配单元优选地具有从0.5到150cm的范围，尤其优选的是1到100cm，以及特别是2到20cm。
下面描述一个按照本发明的利用编码的无线电信号进行分配的优选的过程。两个网络单元，即新近被分配给一个网络的第一网络单元NE-1和包括网络管理功能的第二网络单元NE-2处于用于从分配单元(ZG)中接收编码的无线电信号的“接收(无线电，代码)”状态之中。如果一个来自ZG的代码在NE-1上被接收，那么NE-1切换到“发射(无线电，编码的ID)”状态。在这种情况下，在规定的时间间隔上通过NE-1有规律地发送具有其自己的标识和所接收的代码(所谓的编码的ID)的消息。
NE-1发送编码的ID所在的时间间隔优选地处于从1秒到1分钟的范围，尤其优选的是在从2秒到半分钟的范围，并且特别是在从5到10秒的范围。在这个时间间隔内的重复率，也就是说在其之后该信号(该编码的ID)被再次发送的时间优选地处于从0.05到5秒的范围，尤其优选的是在从0.1到3秒的范围，并且特别是在从0.2到1秒的范围。因此，由ZG启动的NE-1发送其编码的ID的频率可以是从几次至几百次。
当具有网络管理功能的网络单元NE-2接收一个编码的ID的时候，它可以因此切换到“建立连接”状态。作为一个备选方案并且是优选的，如上所述，该分配单元同样被用于启动具有网络管理功能的网络单元也是可能的。在由来自ZG的无线电信号进行适当的启动之后，具有网络管理功能的网络单元准备从由ZG预先启动的网络单元中接收编码的ID。在这个时候，其它的消息被忽略，以便保证明确的分配。
因此在图3中示出的和上述的过程是由以下的步骤补充的如果具有网络管理的网络单元NE-2从该分配单元接收一个编码的无线电信号，那么它从“接收(无线电，代码)”状态切换到“接收(无线电，编码的ID)”状态。它现在仅仅接受具有与由ZG给NE-2的相同的代码的消息。如果在规定的时间周期内没有接收到有效的消息，NE-2则切换回到“接收(无线电，代码)”状态。如果接收到一个有效的消息，也就是接收到一个以相同的代码编码的ID，则存在一个到“建立连接”状态的转变。在这个状态之后，存在一个回到“接收(无线电，代码)”状态的切换，以便能够将更多的网络单元集成到该网络中。
在这个变形中，在没有中央网络管理的无线网络中，该两个功能“接收(无线电，代码)→发射(无线电，编码的ID)”和“接收(无线电，代码)→接收(无线电，编码的ID)”也可以在每个单独的网络单元中执行；这样，可以在任何期望的网络单元之间产生一个分配。
在上述的该方法变形中，要被分配的网络单元将其编码的ID发送给具有网络管理功能的网络单元。但是，按照本发明的方法也可以被配置成使得要被分配的网络单元通过该代码的接收而被启动，发送其编码的ID，并且这个编码的ID不发送给NE-2，而是发送给该分配单元。然后，该分配单元可以将接收的编码的ID转发给具有网络管理功能的网络单元，并且同时充当编码的ID的传送器，而无需NE-1和NE-2彼此直接通信。
在按照本发明的方法的优选的变形中，该分配单元可以从NE-1接收该编码的ID，并将其传送给NE-2。
上述的优选的过程在图4中示出。在这种情况下，该分配单元被配置成使得它具有与在无线网络中使用的相同的网络接口。如果该分配单元(例如具有无线电接口的ZG，参见上面)足够接近该新的网络单元NE-1，那么产生一个协议，通过该协议，该分配单元拾取该新的网络单元的唯一标识。然后，该分配单元具有网络权限，其中该标识(编码的ID)被再次输出，并且该网络单元NE-1被公布给该网络。更接近规定的距离的思想的实现或者是通过一个在该接收信号强度方面的阈值，或者是通过该ZG的一个非常低的发射功率，或者是通过这两种措施的组合。
按照上述的方法的变形，利用该分配单元来并入新的网络单元例如可以通过结合“拾取”功能被进一步改进。在这种情况下，新的网络单元的拾取不是通过使得该分配单元更接近而是通过例如按下一个按钮产生的。如果用户压住该按钮，正如可以通过例如一个LED所指示的，那么该ZG接收该标识符。为了将该编码的ID输出给另一个网络单元(具有网络管理功能)，该按钮必须完全地被释放，并且这可以再次由一个LED或者由一个熄灭的LED示出。
如上已经所述的，该分配的方向可以任意地选择，也就是说，有可能或者将该新的网络单元的标识传送给网络管理单元，或者将具有网络管理功能的网络单元的网络标识传送给要被新近结合的网络单元。当然，如果期望灵活的使用该两个分配路径，双向传输也是可能的。
按照本发明的方法还可以扩展到这样的程度，即利用该分配单元可以从该网络中除去网络单元。按照本发明的方法的一种优选的变形提供了该分配单元可以传送一个第二代码，该第二代码使得第一网络单元(NE-1)离开第二网络单元(NE-2)的网络。
在整个网络将被中断(break up)的情况下，使得每个网络单元离开该网络可能是复杂的。作为一个对此的备选方案，有可能使得具有网终管理功能的网络单元中断该网络。在这种情况下，仅仅需要一个命令来从该网络中除去所有网络单元。在另一个优选的方法中，该分配单元可以传送一个第二代码，该第二代码使得具有网终管理功能的第二网络单元(NE-2)中断该网络。
对于第二代码，该分配单元可以被提供有另一个按钮，该按钮被启动以用于“离开”或“中断”代码的传输。但是，利用已经存在于该分配单元中的代码来执行上述的方法的变形也是可能的。这具有的优点是该分配单元的更简单的设计以及对操作误差更低的敏感性。
在上述的方法的变形中，在“离开”或者“中断”代码和第一代码之间的差别可以是，该代码在更长的时间周期上或者连续地多次被发送。在第一种情况下，大约2秒的时间周期已经证明是有益的；在第二种情况下，利用双击来对该第一代码发送两次已经证明是有益的。总之，按照本发明的方法也是优选的，其中用于除去网络单元或者用于中断该网络的第二代码存在于在更长的时间周期上或者多次被发送的该第一代码中。
本发明的另一个目的是一个用于分配网络单元给无线网络的分配单元，包括一个发射机，其以用户控制的方式传送一个代码给第一网络单元(NE-1)，该代码使得第一网络单元(NE-1)发送其ID连同该代码(编码的ID)，以便后者可以由第二网络单元(NE-2)接收，该第二网络单元(NE-2)将该第一网络单元(NE-1)分配给它的网络。
按照本发明的该分配单元可以被配置成使得，它将该代码作为一个编码的光信号(光脉冲)、作为一个编码的无线电信号或者以某种其它方式传送给该网络单元。按照本发明的优选的分配单元包括一个作为发射机的设备，用于发送编码的光脉冲和/或编码的无线电信号。
如在上面详细描述的，如果该分配单元不仅启动要新近结合的该网络单元以便传送，而且启动网络管理单元以便接收特定的消息，则这是有利的。在这种情况下，按照本发明的分配单元是优选的，其中使得第一网络单元(NE-1)发送其ID连同该代码(编码的ID)的该代码使得第二网络单元(NE-2)准备从NE-1中接收该编码的ID。
可以传送一个编码的ID的分配单元是特别有利的。上述的分配单元另外包括一个用于接收编码的ID的接收机。
该网络单元和该分配单元的相应的操作状态优选地以用户友好的方式显示，使用光和声的信号这两者是可能的。另外包括一个或多个用于显示相应的操作状态的设备的按照本发明的分配单元尤其是优选的。
该显示设备优选的是光学设备，因为来自周围的声信号可以被认为是破坏性的。因此，例如有可能使用彩色发光二极管(LED)或者液晶显示器(LCD)来显示该分配单元的操作状态。
为了实现具有“离开”或者“中断”功能的该方法的优选的变形，按照本发明的该分配单元可以另外被提供有一个发射机，该发射机以用户控制的方式发送第二代码，该第二代码使得第一网络单元(NE-1)离开第二网络单元(NE-2)的网络，或者使得具有网终管理功能的第二网络单元(NE-2)中断该网络。
附图标记列表1 分配单元2 要被分配的网络单元NE-13 具有网络管理功能的网络单元NE-24 网络5 接收机6 无线电接口7 按钮8 发射机
权利要求
1.一种将网络单元分配给无线网络的方法，其中一个分配单元(ZG)发送一个代码给第一网络单元(NE-1)，该代码使得第一网络单元(NE-1)发送其ID以及代码(编码的ID)，以便后者可以由第二网络单元(NE-2)接收，该第二网络单元(NE-2)将该第一网络单元(NE-1)分配给它的网络。
2.如权利要求1所述的方法，其中该分配单元传送一个编码的光脉冲。
3.如权利要求1所述的方法，其中该分配单元传送一个编码的无线电信号。
4.如权利要求1至3的任何一项所述的方法，其中通过从分配单元接收该代码来进行NE-2的启动，以便从NE-1中接收该编码的ID。
5.如权利要求1至4的任何一项所述的方法，其中该分配单元可以从NE-1中接收该编码的ID，并将其传送给NE-2。
6.如权利要求1至5的任何一项所述的方法，其中该分配单元可以传送第二代码，该第二代码使得第一网络单元(NE-1)离开第二网络单元(NE-2)的网络。
7.如权利要求1至5的任何一项所述的方法，其中该分配单元可以传送第二代码，该第二代码使得具有网络管理功能的第二网络单元(NE-2)中断该网络。
8.如权利要求6和7的任何一项所述的方法，其中用于除去网络单元或者用于中断网络的第二代码存在于在更长的时间周期上或者多次被发送的第一代码中。
9.一种用于将网络单元分配给无线网络的分配单元，包括一个发射机，该发射机以用户控制的方式传送一个代码给第一网络单元(NE-1)，该代码使得第一网络单元(NE-1)发送其ID以及代码(编码的ID)，以便后者可以由第二网络单元(NE-2)接收，该第二网络单元(NE-2)将该第一网络单元(NE-1)分配给它的网络。
10.如权利要求9所述的分配单元，其中该发射机包括一个用于发送编码的光脉冲和/或编码的无线电信号的设备。
11.如权利要求9和10的任何一项所述的分配单元，其中使得该第一网络单元(NE-1)传送其ID以及代码(编码的ID)的该代码使得第二网络单元(NE-2)准备从NE-1中接收该编码的ID。
12.如权利要求9至11的任何一项所述的分配单元，其中存在另外一个用于接收编码的ID的接收机。
13.如权利要求9至12的任何一项所述的分配单元，其中存在另外一个或多个用于显示相应的操作状态的设备。
14.如权利要求9至12的任何一项所述的分配单元，其中存在另外一个发射机，该发射机以用户控制的方式传送第二代码，该第二代码使得第一网络单元(NE-1)离开第二网络单元(NE-2)的网络，或者使得具有网络管理功能的第二网络单元(NE-2)中断该网络。
全文摘要
无需无线传感器或者网络管理系统的早先的配置，使用一个用于将网络单元(2)分配给无线网络(4)的分配单元(1)，可以实现将网络单元，尤其是医用传感器(2)可靠地和可控地分配给网络(4)，该分配单元(1)包括一个发射机，该发射机以用户控制的方式传送一个代码给第一网络单元(2)，该代码使得该第一网络单元(2)传送其ID以及代码(编码的ID)，以便后者可以由第二网络单元(3)接收，该第二网络单元(3)将该第一网络单元(2)分配给它的网络(4)。
文档编号G06F19/00GK1771003SQ200480009550
公开日2006年5月10日 申请日期2004年3月30日 优先权日2003年4月10日
发明者G·米施, K·克拉邦德, H·巴尔杜斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司