蓝奥声核心技术分享——无线同步调制技术

1.技术背景

无线同步调制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。

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，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）。

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。

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蓝奥声无线同步调制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，但其亦有明显的缺陷：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。

综上，如何解决动态调制的同步并发数据的发送效率，如何节省网络服务资源，如何大幅提升并发数据传输的资源效率，如何解决同步数据发送与接收功耗的动态平衡，如何解决无线接收触发响应与待机功耗的平衡，成为了一亟需解决的技术问题。

2.关于蓝奥声无线同步调制技术

2.1蓝奥声无线同步调制技术所解决的技术问题

该项技术的目的在于提供一种无线同步调制方法和装置，以解决上述背景技术中所提到的问题。

为此，根据第一方面，本实施例公开了一种无线同步调制方法，所述方法包括：

某一无线主端设备，向处于同步匹配状态的若干无线从端设备发送包含同步调制标识的同步序列信标；

在所述无线从端设备与所述无线主端设备的同步匹配状态下，在每个同步时间周期内保持无线时隙同步；

当所述无线从端设备在其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；

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。

2.2类似竞争技术的缺陷问题（→见前述）

3.技术解决方案（技术内容）

3.1概述

该项技术进一步设置为：当所述无线从端设备接收到所述同步序列信标包含的同步数据包时，所述无线从端设备在所述同步侦测接收时隙内启动接收所述无线主端设备发送的所述同步数据包，并在所述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，并将当前对应所述同步数据包接收的状态核验码置入所述设备状态信标之中。

该项技术进一步设置为：所述同步时隙调制通过对关联的调制特征参数的调整而进行，所述调制特征参数包括同步侦测时隙宽度、同步侦测时隙周期、同步侦测时隙相位及同步侦测时隙占空比的一组或多组参数。

该项技术进一步设置为：在所述无线从端设备与所述无线主端设备保持同步匹配状态且所述同步时间参数不改变的前提下，所述无线从端设备根据当前调制需求，按照自适应倍率调制的方式对设备自身自动进行所述同步时隙调制，所述自适应时隙调制包括：所述同步侦测时隙宽度调制和所述同步侦测时隙周期调制。

该项技术进一步设置为：所述同步调制标识为所述无线主端设备用以指示与其保持同步匹配状态的所述无线从端设备进行无线同步接收调制的标识信息；所述无线同步接收调制包括：所述无线从端设备根据与其保持同步匹配状态的所述无线主端设备的同步指示，基于当前的调制特征参数对设备自身的发送/接收状态及相关模式参数，按给定时序进行动态调整。

该项技术进一步设置为：所述状态反馈调制即根据状态监测变量的反馈进行所述同步时隙调制；所述状态反馈调制是所述无线从端设备根据状态监测变量的反馈，对无线数据接收的预期触发响应特征与同步时隙功耗之间的一种动态平衡机制。

该项技术进一步设置为：所述状态监测变量为目标对象设备中反映设备自身或关联的服务对象的当前状态特征的监测物理量；当所述状态监测变量达到或超过设定的预警值时，相应地调低无线模式参数中的同步侦测时隙占空比；反之当所述状态监测变量超过设定的期望值时，相应地调高所述同步侦测时隙占空比。

该项技术进一步设置为：所述同步时隙调制为所述无线从端设备对所述同步侦测接收时隙相关模式参数进行的无线同步接收调制，所述无线从端设备根据与其保持同步匹配状态的所述无线主端设备的同步指示，对设备自身进行的无线接收调制。

该项技术进一步设置为：所述同步序列信标包含分组同步序列信标，用于服务不同或多个目标设备群组；所述分组同步序列信标按照以下方式任一或组合，以被不同目标设备群组的无线从端设备所接收识别：

1）不同的设备群组ID；

2）不同的同步时间周期或其倍率；

3）不同的同步信标时隙相位或宽度。

4.技术效果

4.1解决的技术问题（技术先进性）

该项技术公开了一种无线同步调制方法和装置，通过无线主端设备向处于同步匹配状态的若干无线从端设备发送包含同步调制标识的同步序列信标，以此解决动态调制的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；通过无线从端设备在同步匹配状态下，在每个同步时间周期内保持无线时隙同步，并在同步有效期内至少执行一次同步时间校正，以此解决同步匹配状态下同步时间的准确性与同步匹配的稳定性问题，通过提升侦测时隙效，提升低功耗状态下的触发接收响应速度与成功率；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，执行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，以此使得无线主端设备可以对无线数据接收的预期性能需求与同步时隙功耗进行平衡规划与调整，解决同步数据发送与接收功耗的动态平衡问题；当无线从端设备处于潜在触发状态时，根据关联的状态监测变量，对同步侦测接收时隙进行状态反馈调制，以此大幅度降低无线设备在大部分时间处于非潜在触发状态的待机功耗，解决无线接收触发响应与待机功耗的平衡问题。