在无线网络中通信

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，并且特别是在具有低数据传输速率的网络节点之间通信的方法。

背景技术

无线网络在日常生活中变得越来越普遍，例如以实施物联网。具有低数据传输速率的无线网络也是特别感兴趣的，以最小化成本和能量消耗并扩展无线电覆盖。低数据传输速率网络的一个示例是低功率广域网（LPWAN），尽管其他示例是已知的。

已经提出了低功率广域网（LPWAN），以填补无线传感器网络和高吞吐量广域网的公知技术之间存在的技术差距。LPWAN是无线广域网技术，专门用于在广域上并以低成本互连仅具有低比特率通信能力的设备。通常，LPWAN用于电池供电设备、资源受限单元或功率收集设备，诸如太阳能供电设备。

对于蜂窝应用，流行的LPWAN技术包括窄带物联网（NB-IoT）无线电技术标准或增强型机器类型通信（eMTC）协议。另一种流行的LPWAN技术是LoRaWAN。

已经有日益增长的兴趣在新的行业，特别是汽车、公用事业（如照明或水）、农业和卫生行业中使用LPWAN技术。在这些应用中，LPWAN的端节点由外围输入和/或输出设备组成，并且可以包括例如水表、气体检测器、汽车监控系统、个人保健监控产品和/或无线灯具。通常，端节点不能够将接收到的信息路由到LPWAN中的其他设备。

在LPWAN中，在降低LPWAN的节点、特别是端节点的功耗中已经有日益增长的趋势，例如以提高电池寿命和最小化流量。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据一些依据本发明一方面的示例，提供了一种与无线网络的目标节点通信的方法。该方法包括接收由目标节点发送的第一上行链路消息，并且随后向目标节点发送下行链路消息。该方法进一步包括使用至少一个第一上行链路消息的至少一个特性来计算最小超时时段，该最小超时时段表示在发送下行链路消息之后的最小时间长度，在该最小时间长度期间，目标节点被预期用响应上行链路消息来响应。该方法进一步包括基于最小超时时段确定超时时段。该方法还包括在发送下行链路消息之后的超时时段内，确定目标节点是否已经用响应上行链路消息来响应下行链路消息。

因此，基于由目标节点发送的一个或多个先前上行链路消息（“第一上行链路消息”）的至少一个特性来确定用于接收响应消息的超时时段的最小长度，该响应消息指示无线网络的目标节点已经确认或以其他方式接收到下行链路消息。（多个）第一上行链路消息在下行链路消息发布之前被接收。在一些实施例中，如果在超时时段内没有接收到响应上行链路消息，则可以重新发送下行链路消息。

换句话说，用于从目标节点接收响应上行链路消息的动态超时时段可以基于由目标节点近期发送的至少一个上行链路消息——优选地包括由目标节点发送的至少一个最近的上行链路消息——的一个或多个特性来设置。

本发明依赖于以下理解：目标节点的通信能力操作可能是受限的或有限的（例如有限的带宽、有限占空比等）。因此，在发布一个或多个第一上行链路消息之后，目标节点可能不能够发送另外的消息，例如响应上行链路消息，直到特定时间段（“恢复时段”）已经经过。因此，如果用于向目标节点重新发送下行链路消息的超时时段在目标节点不能够响应的时间段期间（即在“恢复时段”期间）结束，那么可能（例如由下行链路消息的观察者或发送者）错误地设想目标节点尚未成功接收到下行链路消息。这可能导致通信混乱和/或延迟。通过示例的方式，下行链路消息可能被不必要地重新发送（因为目标节点可能已经成功接收到下行链路消息，但是不能够确认它）。

本发明因此提出基于一个或多个第一上行链路消息——优选地至少包括由目标节点发送的最近的第一上行链路消息——的一个或多个特性来设置超时时段的长度。已经认识到，一个或多个第一上行链路消息的特性包含关于恢复时段的信息（或者可以用于计算恢复时段）。

这避免了超时时段被不正确地设置，其可能导致目标节点尚未接收到下行链路消息的（不正确的）设想。这种设想可能是不正确的，因为可能是以下情况：由于通信限制，目标节点根本不能够确认下行链路消息。

仅通过示例的方式，实施例可以避免下行链路消息的不必要的重新发布，最小化无线网络上的流量并降低功耗，同时还避免不必要的长超时（例如将考虑所有情形的超时），这将减慢通信次数。

最大超时时段也可以以类似的方式确定。

优选地，一个或多个第一上行链路消息的至少一个特性包括一个或多个第一上行链路消息的元数据。特别地，至少一个特性可以包括一个或多个：（多个）第一上行链路消息的时间信息、（多个）第一上行链路消息的数据大小、（多个）第一上行链路消息的传输时间等。

优选地，目标节点是无线网络的端节点。在一些实施例中，下行链路消息是命令（例如用于目标节点执行特定动作）。命令通常要求由目标节点发布的响应上行链路消息（诸如确认）。

将要领会，用于确定超时时段的最小长度的第一上行链路消息的精确特性可以根据不同的实施方式细节而不同（例如不同的目标节点或不同的无线网络系统可以采用不同的方案来操作目标节点）。

优选地，使用第一上行链路消息的时间信息和/或数据大小来计算最小超时时段。因此，用于计算最小超时时段的（多个）第一上行链路消息的至少一个特性可以包括第一上行链路消息的时间信息和/或数据大小。

时间信息可以包括例如目标节点发送第一上行链路消息的（预测）时间、接收第一上行链路消息的时间、发送上行链路信息所花费的时间长度等。优选地，时间信息包括指示特定时间点的时间戳。

本发明认识到，在一些示例中，目标节点可能仅能够在某些时间间隔发送上行链路消息，例如，它可能被限制为周期性地发送上行链路消息以便节省功率。因此，通过使用第一上行链路消息的时间信息来计算超时时段，可以考虑目标节点的时间能力。

数据大小可以例如指示第一上行链路消息的比特或字节大小。

还认识到，目标节点在一段时间内能够发送的数据量可能是有限的，例如以便最小化功率。这可以通过基于先前上行链路消息的数据大小设置超时时段的最小长度来考虑（考虑目标节点能够发送上行链路消息的恢复时段）。

当然，特别有利的实施例使用第一上行链路消息的时间信息和数据大小两者以便设置最小超时时段。例如，目标节点可以被限制为在预定时间段（例如有限占空比）内发送一定量的数据。因此，可以通过使用第一上行链路消息的时间信息和数据大小来更准确地确定目标节点何时能够发送响应上行链路消息（即定义超时时段）。

可以（进一步）使用下行链路消息的时间信息来计算最小超时时段。

进一步基于下行链路消息的时间信息来设置最小超时时段使得能够实现已经过去的超时时段的长度或者从发送下行链路消息的时间起超时时段预期持续多久。

例如，可以知道目标节点只能够每分钟发送消息（例如12:01；然后12:02等）。通过让最小超时时段以下行链路消息的时间信息为基础，可能更准确地识别目标节点能够发送响应上行链路消息的预测时间，并因此更准确地识别超时时段的适当长度。

优选地，第一上行链路消息和下行链路消息的时间信息两者都用于确定最小超时时段。通过示例的方式，超时时段的长度可以基于发送/接收第一上行链路消息的时间和发送下行链路消息的时间之间的差值。这使得能够精确地确定目标节点何时能够发送响应上行链路消息（即相对于发送下行链路消息的时间）。

下行链路消息的时间信息可以包括例如发送下行链路消息的时间、目标节点接收下行链路消息的（预测）时间、发送下行链路信息所花费的时间长度等。

最小超时时段可以（进一步）至少基于无线网络的数据传输速率和/或最大允许占空比。

换句话说，无线网络的特性可以定义超时时段的长度。特别地，无线网络可以限制目标节点的通信能力，使得目标节点不能够发送响应上行链路消息，直到发送第一上行链路消息之后的某个时间段（“恢复时段”）。

因此，通过让最小超时时段以无线网络的这些特性为基础，可以更准确地识别目标节点能够发送响应上行链路消息的时间（并因此即超时时段）。

数据传输速率和/或最大允许占空比是可以限制目标节点的通信能力的无线网络特性的特定示例，并因此提供了用于建立超时时段的适当测量。

该方法可以进一步包括基于由目标节点发送的（多个）第一上行链路消息的至少一个特性来计算最小超时时段的步骤。因此，可以主动计算最小超时时段。

计算最小超时时段的步骤可以包括：确定在第一上行链路消息之后的恢复时段的长度，在该恢复时段期间，根据操作实践，不许可目标节点发布后续上行链路消息；基于恢复时段的长度确定最小超时时段。

因此，提出在目标节点能够发送后续上行链路消息（例如响应上行链路消息）之前，确定目标节点从发送第一上行链路消息中恢复所花费的时间长度（“恢复时段”）。恢复时段因此表示自发送第一上行链路消息以来，目标节点不能够发送另外消息的时间段。因此，恢复时段可以表示在第一上行链路消息之后直到目标能够发送响应上行链路消息的时间长度。

恢复时段的长度可以根据许多因素而变化，但是通常依赖于无线网络和/或目标节点的操作实践。

可选地，确定最小超时时段的步骤包括：确定偏移时间段的长度，即发送第一上行链路消息和发送下行链路消息之间的时间长度；基于偏移时间段和恢复时段来确定最小超时时段。

这个实施例使得能够另外基于发送第一上行链路消息和发送下行链路消息之间的时间长度（即“偏移时间段”）来设置最小超时时段。

因此，当计算最小超时时段时，可以考虑发送第一上行链路消息和发送下行链路消息之间的时间长度之间的时段。特别地，可以考虑在发送下行链路消息之前已经过去的任何恢复时段（“到期时段”）。因此，实施例可以从恢复时段中减去偏移时间段，并基于结果值确定最小超时时段。这减少了最小超时时段的长度，从而进一步提高了无线网络的通信速度。

又在其他示例中，最小超时时段可以被设置为不小于恢复时段的长度。这可以为了处理效率起见而执行，并且增加超时时段的容限（例如最小化丢失上行链路响应消息的风险）。

在一些示例中，确定恢复时段的长度的步骤包括：确定（多个）第一上行链路消息的数据大小；确定无线网络的数据传输速率；根据操作实践确定无线网络的最大允许占空比；以及基于第一上行链路消息的数据大小、无线网络的数据传输速率和无线网络的最大允许占空比来确定恢复时段的长度。

优选地，确定恢复时段的长度的步骤包括：基于（多个）第一上行链路消息的大小和数据传输速率，确定（多个）第一上行链路消息的传输时间，即目标节点发送（多个）第一上行链路消息所花费的时间长度；以及基于（多个）第一上行链路消息的传输时间和最大允许占空比来计算恢复时段的长度。

因此，一种方法可以包括确定在无线网络上传送（多个）第一上行链路消息花费多久（“传输时间”）。传输时间以及最大允许占空比可以指示目标节点能够再次通信之前的恢复时段的长度。

这使得能够准确评估恢复时段的长度（其遵守操作实践），并且从而使得能够基于操作实践计算超时时段。因此可以获得更精确的超时时段。

在一些示例中，最小超时时段进一步基于最小往返时间，该最小往返时间表示在发送下行链路消息之后接收响应上行链路消息所花费的最小时间长度。

通过示例的方式，最小超时时段可以基于正常或标准往返，其表示发生典型下行链路和响应上行链路循环所花费的时间长度。因此，往返时间可以表示（在发送下行链路消息之后）下行链路消息通过无线网络传递到目标节点、目标节点处理和（即刻）响应于下行链路消息、以及响应上行链路消息通过无线网络返回（即“正常往返时间”）所花费的时间长度。往返时间独立于（例如由于操作实践）目标节点不能够发送通信的时间长度，即独立于恢复时段。

在特定实施例中，超时时段长度的绝对最小值可以是往返时间，使得最小超时时段可以不小于往返时间。这确保最小超时时段考虑了通信延迟（例如无线网络延迟），降低了下行链路消息将被不必要地重新发送的可能性。

在一些实施例中，最小超时时段被设置为恢复时段和先前描述的往返时间中的较大者。

该方法可以进一步包括，响应于在发送下行链路消息之后和接收到响应上行链路消息之前从目标节点接收到不同于响应上行链路消息的第二上行链路消息，使用第二上行链路消息的至少一个特性来重新计算最小超时时段。

因此，当在发送下行链路消息之后接收到新的上行链路消息（“第二上行链路消息”）时，可以重新计算超时时段。这样的实施例认识到，消息流可能涉及许多网络元件（例如路由器、网关、消息缓冲区等），这可能意味着在目标节点发送第二上行链路消息之后存在延迟。这个延迟可能导致在目标节点已经发送第二上行链路消息之后但是在接收第二上行链路消息之前发送下行链路消息。

第二上行链路消息可能导致目标节点在附加的时间段内（即超出基于（多个）第一上行链路消息计算的超时时段）不能够通信。因此，实施例可以包括基于第二上行链路消息的一个或多个特性来重新计算超时时段。任何所描述的基于（多个）第一上行链路消息的一个或多个特性来计算超时时段的方法，经必要修改后，可以适于基于第二上行链路消息来重新计算超时时段。

超时时段可以被设置为所确定的最小超时时段。在其他示例中，超时时段可以被设置为确定的最小超时时段和附加时段之和（例如考虑通过无线网络的通信延迟）。

还提出了一种计算机程序，其包括当所述程序在计算机上运行时用于实施任何先前描述的权利要求的代码装置。

根据一些依据本发明一方面的示例，提供了一种用于与无线网络的目标节点通信的通信单元。该通信单元包括适于向目标节点发送信号和从目标节点接收信号的收发器。该通信还包括适于与收发机通信的处理器，以便：接收由目标节点发送的（多个）第一上行链路消息；随后向目标节点发送下行链路消息；在发送下行链路消息之后的超时时段内，确定目标节点是否已经用响应上行链路消息来响应于下行链路消息；以及响应于目标节点未能在超时时段内用响应上行链路消息响应于下行链路消息，向目标节点重新发送下行链路消息，其中超时时段不小于使用由目标节点发送的（多个）第一上行链路消息的至少一个特性计算的最小超时时段。

可以使用第一上行链路消息的时间信息和/或数据大小来计算最小超时时段。

还提出了一种网络系统，包括：本文描述的通信单元；和至少一个目标节点，适于：向通信单元发送第一上行链路消息；从通信单元接收下行链路消息；响应于所述下行链路消息，向所述通信单元发送响应上行链路消息，其中向通信单元发送响应上行链路消息的时间基于（多个）第一上行链路消息的至少一个特性。

网络系统优选使用LPWAN技术标准操作。

参考下文描述的（多个）实施例，本发明的这些和其他方面将是清楚的并得以阐明。

附图说明

为了更好地理解本发明，并更清晰地示出如何实施本发明，现在将仅通过示例的方式参考附图，在附图中：

图1图示了低功率广域网的示例；

图2至图5提供了指示低功率广域网的两个节点之间的通信的时间图解；

图6图示了根据一实施例的方法；以及

图7图示了根据一实施例的通信单元。

具体实施方式

将参照附图描述本发明。

应该理解，详细描述和具体示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅用于说明的目的并且不旨在限制本发明的范围。根据以下描述、所附权利要求和附图，本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。应当理解，附图仅仅是示意性的并且没有按比例绘制。还应该理解，在所有附图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部分。

根据本发明的构思，提出了一种用于与无线网络的目标节点（例如特定设备）通信的方法和对应装置。特别地，存在更准确地识别超时时段的构思，在该超时时段期间，目标节点被预期确认通信。本发明依赖于提供动态超时时段的构思，该动态超时时段的长度基于来自目标节点的至少一个最近或先前通信的一个或多个特性。

实施例至少部分地基于以下认识：目标节点响应外部通信的能力可以反映在由该目标节点发送的一个或多个先前通信的特性中。特别地，恢复时段的长度可以由恢复时段即刻之前的一个或多个通信的特性来表示，该恢复时段是在发送最近通信之后的时段，在该时段期间目标节点不能够发送另外的通信。

例如，说明性实施例可以在低功率广域网中采用，并且特别是与采用省电实践或使用特定操作实践（诸如有限占空比、周期性通信等）的低功率广域网的目标节点通信。然而，实施例可以有利地用于目标节点具有受限通信能力（例如低数据传输速率和/或受限占空比）的任何无线网络。

术语“传输时间”（或“空中时间”）指通信通过无线网络传输到目的地所需的时间长度。可以使用通信的数据大小和网络的数据传输速率（即带宽）来计算传输时间。

术语“占空比”指时间比例，在该时间比例期间节点或设备通过无线网络发送通信。例如，如果在100秒的时段内，一设备只发送单个消息，花费1秒以通过网络传输，那么该设备的占空比为1%。

术语“受限占空比”或“有限占空比”指给定节点或设备的最大允许占空比。这种限制可以通过操作实践、通信标准等来应用。例如，如果目标节点具有1%的受限占空比，则它只能够在1%的时间（例如在1小时内总共36秒）发送通信。

如果节点/设备具有受限占空比，则可以在移动的时间窗口上或者在固定的周期性时间间隔内动态地应用此限制。

在“动态限制”模式下，在发送单个通信之后，设备可能不能够发送另外的通信，直到满足占空比限制/条件。例如，如果遵循动态限制模式的设备花费1秒来发送通信，并且具有1%的受限占空比，那么它将在99秒内不能够发送另外的通信。

在“移动窗口限制”模式下，该设备可以在预定长度的移动窗口内具有受限占空比。这将意味着在预定长度的任何给定窗口内（即在任何给定时间点开始的预定长度的时间段内），由设备发送的所有消息都有最大组合传输时间。例如，如果一设备（在移动窗口限制模式下操作）具有1%的受限占空比，其中时间窗口为1小时，则该设备将不能够发送所期望的通信，这将引起该设备在即刻之前的1小时时段内发送大于36秒的通信——相反，该设备必须等待，直到发送所期望的通信将不引起该设备在即刻之前的1小时时段内发送大于36秒的通信。

在“周期性间隔限制”模式中，该设备可以具有在预定长度（例如1小时）的固定周期性间隔内通信的时间的最大长度（例如36秒）。例如，该设备（以“周期性间隔限制”模式操作）可以累计计数发送通信所度过的时间，并且在发送通信度过了预定的时间长度（例如36秒）之后阻止另外的通信。然后可以以周期性间隔（例如每小时）重置累积计数，从而使得通信能够再次被发送。

在不同的实施方式（例如不同的设备、不同的网络、不同的操作实践和/或不同的通信标准）之间，对设备的占空比的精确限制以及如何实施受限占空比可能不同。因此，可能存在限制节点或设备的占空比的不同模式或方法。

图1图示了低功率广域网（LPWAN）1（无线网络的示例），并且被图示成为本发明的实施例提供环境。其他无线网络也可以采用本说明书中描述的构思，并以类似的架构形成。

图示的LPWAN 1包括网络控制器2和多个3端节点4、5、6、7。包括第一端节点的每个端节点由网络控制器2管理。

网络控制器2、替代地称为服务器，使用LPWAN通信协议通过无线通信信道与端节点4、5、6、7通信。在一些实施例中，网络控制器经由中间设备（诸如网络服务器8和/或网关9）与端节点通信。这种中间设备可以例如由网络控制器2和/或端节点4、5、6、7的（多个）拥有者/操作者的不同方操作/拥有。

网络控制器2可以能够与其他网络（未示出）上的另外的设备通信，例如通过路由器经由互联网、Wi-Fi、蓝牙等通信。

端节点不需要仅经由单个网关9与网络控制器2通信。相反，来自端节点4、5、6、7的消息可以经由LPWAN 1的任何一个或多个网关9被发送到网络服务器8，并且（此后）被发送到网络控制器2。网络服务器8和/或网络控制器2可以适于处理从多个网关接收的任何重复消息。在其他实施例中，网络控制器2直接与端节点4、5、6、7通信，即没有中间设备。

以此方式，网络控制器2可以与端节点通信，并且能够管理端节点。优选地，至少端节点组3中的每个端节点4、5、6、7以与端节点组中的其他端节点相同或相似的方式被管理。

仅通过示例的方式，每个端节点4、5、6、7可以是可控照明器，并且网络控制器2可以是用于控制照明器的输出特性的用户可控集线器。从端节点到网络控制器的消息可以包括例如规则的状态更新（例如详细说明当前输出特性，诸如光的当前强度/颜色/温度）、对查询的响应、或命令的确认。从网络控制器到端节点的消息可以包括用于控制输出特性或请求某种信息的命令。

LPWAN内的通信使用已知的LPWAN无线通信标准或LPWAN通信协议、诸如LoRaWAN或ETSI的低吞吐量网络（LTN）进行。

提出的方法涉及与LPWAN 1的目标节点（诸如端节点4、5、6、7之一）通信的构思。例如，网络控制器2可以采用这种构思来控制它与端节点4、5、6、7中任一端节点的通信。当然，LPWAN的其他节点可以有利地使用所提出的构思，例如控制不同端节点、网络服务器8、网关9和/或网络控制器2之间的通信。因此，LPWAN的任何元件可以充当目标节点，并且能够与LPWAN的元件（包括LPWAN外部的设备）通信的任何元件可以充当通信单元（执行本文描述的与目标节点通信的方法的单元/模块/设备）。

特别地，所提出的方法可以由LPWAN外部的设备执行（例如经由网络控制器通信），用于与LPWAN的节点通信。这样的实施例可以扩展到除了LPWAN之外的其他无线网络。

然而，为了清晰起见，以下描述的示例将涉及用于控制LPWAN 1的网络控制器2（“通信单元”的示例）和端节点4（“目标节点”的示例）之间的通信的方法。

“上行链路消息”是从目标节点发送的消息（例如在目标节点是LPWAN的端节点的情况下：从端节点到网络控制器的通信）。“下行链路消息”是发送到目标节点的消息（例如在目标节点是LPWAN的端节点的情况下：从网络控制器到端节点的通信）。术语“消息”用于指代无线网络的节点之间的任何通信实例，并且可以由单个分组形成。

如先前所讨论，期望降低无线网络（并且特别是LPWAN）中的功耗。实现这个的一种方式是限制无线网络的节点之间的通信（并且特别是来自端节点的通信）的速率。

这可以通过例如将一些节点限制为只能以周期性间隔发送通信或者限制由所述节点发送的通信的占空比来实现。限制通信的占空比有其他原因，例如，给其他节点和系统使用相同信道或频谱通信的机会。这在未经许可的通信频谱中尤其重要，并且这种占空比限制通常在规则或通信协议/标准中设置。

这种方法可以有效地将“恢复时段”t

仅通过示例的方式，LoRaWAN通信协议将由LPWAN的节点发送的通信的占空比限制为EU868频段中的1%。因此，LPWAN协议的数据传输速率通常是低的，例如在EU868频段中，LoRaWAN的典型数据传输速率为从250 bps至5470 bps，这可以导致来自节点的通信传输时间花费数百毫秒到大于一秒之间。这将意味着，在传输时间为1秒的示例中，占空比限制阻止了LoRaWAN节点在100秒内不可以发送两个分组。在一些情况下，这种限制阻止节点在一小时内通信大于36秒。

因此，在使用（先前描述的）“动态限制模式”的示例中，在第二通信可以被发送之前，在由节点发送第一通信之后有99秒的恢复时段。

在使用（先前描述的）“移动窗口限制模式”的示例中，具有1小时长度的移动窗口，在发送消息之后引入恢复时段，该恢复时段引起由该节点在之前的1小时时段内大于36秒的累积传输时间。恢复时间表示直到一时间点的时间长度，在该时间点之前的一小时内，有小于36秒的累积传输时间。

通过另一示例的方式，不涉及占空比限制，通信协议可以将某些节点（例如端节点）限制为只能以周期性间隔（例如每小时、每分钟等）通信。因此，在同一节点发送第一通信之后可以发送第二通信之前，可能有恢复时段。

通过又一示例的方式，通信协议可以限制某些/目标节点的数据使用，防止它们在预定时间段内发送大于一定量的数据，即定义数据使用限制。因此，在发送大消息或分组（或一系列累积超过数据使用限制的分组）之后，目标节点可能不能够发送通信，直到恢复时段已经过去。

如果到该节点的下行链路消息（诸如下行链路命令）要求确认或响应，则节点的恢复时段引入困难。这是因为这种下行链路消息的发送者通常为响应设置超时时段t

这个问题的示例可以参考图2来理解。图2提供了图示在时间段t上网络控制器21和端节点22之间的通信的图解。特别地，图2图示了由网络控制器21（即下行链路消息）和端节点22（即上行链路消息）发送示例通信的时间。

端节点22受到通信限制，从而在发送消息后具有恢复时段t

图2中所图示的场景是端节点22在接收第一下行链路消息d

将清楚的是，在与第一下行链路消息d

发明人已经领会，需要适当地设置超时时段，以避免向目标节点不必要地重新发送下行链路消息，同时也避免将中断/延迟通信的过长的超时时段。在不采用本申请中公开的方法的情况下，超时时段将需要被设置为非常长的时间段（例如150秒或响应时段的最大可能长度），以确保目标节点能够在超时时段过去之前发送对下行链路消息的响应。这将导致显著的通信延迟和降低的通信确定性，并且不被认为是用户友好的。

当然，本领域技术人员也将领会确定超时时段的好处而不需要重新发送下行链路消息。例如，这可以被完成以监控网络上的流量或者控制向目标节点发送附加下行链路消息（例如如果要发送一系列下行链路消息）。

图3图示了根据本发明实施例的时间图解，该时间图解图示了在时间段t上网络控制器31和目标节点32之间的通信。

与发送到目标节点32的下行链路消息d

超时时段t

到期时段t

在优选实施例中，附加的时间长度t

将附加的时间长度t

附加时间长度的长度可以被设置为例如最小往返时间的长度，稍后描述。在其他示例中，附加时间长度的长度可以基于发送了第一上行链路消息u

因此，上行链路消息u

在特定示例中，超时时段t

确定恢复时段t

使用上行链路消息u

然后可以处理计算的传输时间和占空比限制，以确定恢复时段t

确定恢复时段t

确定恢复时段t

将要领会，用于计算恢复时段的方法可以取决于操作实践或LPWAN的通信协议，并因此在该构思的不同实施方式中可以不同。

然而，使用其中至少考虑了LPWAN的占空比限制的实施例是特别有利的。这样的实施例是有利的，因为占空比限制倾向于在不同的位置之间（例如欧盟可能对美国具有不同的占空比限制）以及在不同的频带之间（例如根据ETSI的规则，在869.4-869.65 MHz频带中为10%并且在868.0-868.6 MHz频带中为1%）变化，并且对于不同的场景使用自适应的方法将是有利的。认为本发明的一个特别创新的方面是使用占空比限制来计算恢复时段。

优选地，超时时段的最小长度进一步基于最小往返时间、或使用最小往返时间来确定。最小往返时间表示下行链路消息被发送到目标节点、目标节点处理下行链路消息、以及响应上行链路消息被返回到下行链路消息的发送者的最小时间长度。因此，最小往返时间表示消息和响应循环的“正常”长度（设想目标节点对其通信不具有限制）。

例如，当已知目标节点能够自由通信（即它不在恢复时段中）时，可以通过确定向目标节点发送下行链路消息的时间戳与从目标节点接收响应上行链路消息（下行链路消息）的时间戳之间的差值来计算最小往返时间。目标节点的这种状态可以通过首先指令目标节点在预定时段（诸如最大可能恢复时段）内不发送任何通信来实现。

在特定示例中，如果恢复时段已经到期（或者到恢复时段结束时的时间小于最小往返时间），则超时时段的最小长度被设置为不小于最小往返时间。最小往返时间因此可以表示超时时段的绝对最小值。

换句话说，超时时段的最小长度可以被设置为最小往返时间、和恢复时段t

超时时段的长度被设置为不小于所确定的超时时段的最小长度。例如，超时时段的长度可以被设置为等于所确定的超时时段的最小长度。

在其他示例中，例如为了引入误差或意外通信延迟的容限，可以使用所确定的最小长度来计算超时时段的长度。在一个示例中，预定时段（例如500 ms、1秒或5秒或最小往返时间）可以被添加到所确定的最小长度上，以计算超时时段的长度。在另一示例中，将所确定的最小长度乘以预定值（例如1和2之间的任何值，诸如1.1或1.5），以计算超时时段的长度。

基于所确定的超时时段的最小长度来计算超时时段的适当长度的其他方法对于技术人员将是容易清楚的。因此，超时时段的长度基于超时时段的最小长度。

在一些更简单的实施例中，省略了恢复时段的到期和/或未到期时段的计算，并且可以仅基于恢复时段的长度来设置超时时段的最小值。例如，超时时段可以被设置为等于所计算的恢复时段的长度或者恢复时段加上附加的时间长度t

因此，在一些实施例中，恢复时段的计算形成超时时段的最小长度的确定。这样的实施例可以最小化计算超时时段所需的处理能力，代价是具有潜在更长的超时时段（即增加通信延迟和通信确定性）。

在一些实施例中，如果在超时时段t

图4中图示了一个这样的实施例，其是再次图示了根据本发明的实施例在一段时间t内网络控制器41和目标节点42之间的通信的图解。

特别地，图4图示了目标节点42向网络控制器41发送上行链路消息的时间和网络控制器向目标节点发送下行链路消息的时间。为了更加清楚，图4还图示了网络控制器接收上行链路消息的时间（具有前缀为r-u的附图标记）。

在图示的场景中，目标节点连续发送第一上行链路消息u

最初，使用先前描述的方法（例如当目标节点42在“动态限制”模式下操作时），基于第一上行链路消息u

随后，在超时时段t

在没有重新计算超时时段t

因此，通过基于（在初始超时时段t

应该清楚的是，第二上行链路消息u

图5图示了根据本发明的另一个实施例的时间图解，该时间图解图示了在一段时间t内网络控制器51和目标节点52之间的通信。

在此实施例中，如与图3和图4中使用的“动态限制”模式相比，目标节点52具有在“移动窗口限制”模式下操作的受限占空比。

因此，目标节点52不能够发送将导致（在任何时间点即刻之前的预定时段内的）组合传输时间大于最大组合传输时间的通信。例如，在受限占空比为1%且预定时段为1小时的情况下，最大组合传输时间为36秒。

最小超时时段可以使用以下方法计算。

计算目标节点22在发送下行链路消息d

如果总传输时间小于最大组合传输时间，那么最小超时时段可以设置为等于零或（先前描述的）最小往返时间。这是因为目标节点可以即刻发送通信，而不违反占空比限制。

如果总传输时间大于或等于最大组合传输时间，那么设置最小超时时段，使得在从当前时间点开始的最小超时时段到期时，在超时时段到期即刻之前的预定时段中的组合传输时间小于最大组合超时时段。这可以例如通过将最小超时时段设置为不小于预定时段t

可以使用任何先前描述的方法（例如添加附加的时间长度）从最小超时时段确定超时时段。

参考图5描述的实施例展示了当确定恢复时段t

技术人员将领会，参考图5描述的实施例可以容易地适于基于在发送下行链路消息之后接收的第二上行链路消息的一个或多个特性来重新计算新的超时时段。例如，可以进一步使用第二上行链路消息的特性来计算总传输时间。

如先前所讨论，已经在网络控制器向端节点（充当目标节点）发送下行链路消息的环境下描述了实施例。然而，实施例可以适于用能够向无线网络的组件发送下行链路消息的无线网络（或其他连接的网络）的任何其他组件来代替网络控制器，并且用能够向无线网络或其他连接的网络的另一组件发送上行链路消息的无线网络的任何其他组件来代替端节点。

已经参考时间图解描述了所描述的方法的实施例。尽管如此，为了清楚起见，在图6中示出了图示根据实施例的方法的完整流程图。

图6因此图示了与无线网络（诸如是低功率广域网LPWAN）的目标节点通信的方法60。

该方法包括接收由目标节点发送的至少一个第一上行链路消息的步骤61。该方法还包括随后向目标节点发送下行链路消息的步骤62，使得在接收到至少一个第一上行链路消息之后发送下行链路消息（但不一定响应于此）。

应该清楚的是，第一上行链路消息至少包括在下行链路消息被发送之前接收的（时间上）最即刻之前的上行链路消息。因此，第一上行链路消息至少包括在发送下行链路消息之前接收的时间上最近的上行链路消息。

该方法还包括使用至少一个第一上行链路消息的至少一个特性来计算最小超时时段的步骤63，该最小超时时段表示在发送下行链路消息之后的最小时间长度，在该最小时间长度期间，目标节点被预期用响应上行链路消息响应。还有基于最小超时时段确定超时时段的步骤64。

该方法还包括在发送下行链路消息之后的超时时段内确定目标节点是否已经用响应上行链路消息来响应于下行链路消息的步骤65。

在一些示例中，响应于目标节点未能在超时时段内用响应上行链路消息来响应于下行链路消息，该方法包括向目标节点重新发送下行链路消息的步骤66。该方法然后可以在步骤“结束”中结束。在实施例中，响应于目标节点在超时时段内用响应上行链路消息响应，该方法然后还可以在步骤“结束”中结束。然而，步骤66是可选的，并且可以省略，因为可能存在用于确定超时时段的其他目的。

超时时段不小于使用由目标节点发送的至少一个第一上行链路消息的至少一个特性计算的最小超时时段。

在至少一个示例中，超时时段的长度被显示或以其他方式提供给用户。在特定示例中，超时时段的剩余的和/或过去的时间以其他方式显示或提供给用户。这可以使用任何音频、视觉、或触觉/感官反馈系统来执行，诸如屏幕/显示器、扬声器或振动系统。

技术人员将能够容易地开发用于实行所描述方法的通信单元。因此，流程图的每个步骤可以表示由通信单元执行的不同动作，并且可以由通信单元的不同模块执行。

图7图示了根据本发明实施例的网络系统70。根据实施例，网络系统70包括通信单元71。该通信单元适于与无线网络（诸如低功率广域网LPWAN）的目标节点72通信。

特别地，通信单元包括收发器73，其适于向目标节点72发送信号和从目标节点72接收信号。这可以例如使用如图1中所描述的无线网络来执行。因此，通信单元可以例如充当网络控制器。

通信单元71还包括适于与收发器73通信的处理器74，以便接收由目标节点72发送的第一上行链路消息；随后向目标节点发送下行链路消息；使用至少一个第一上行链路消息的至少一个特性来计算最小超时时段，该最小超时时段表示在发送下行链路消息之后的最小时间长度，在该最小时间长度期间，目标节点被预期用响应上行链路消息响应；基于最小超时时段确定超时时段；以及在发送下行链路消息之后的超时时段内，确定目标节点是否已经用响应上行链路消息来响应于下行链路消息。

优选地，使用至少一个第一上行链路消息的时间信息和/或数据大小来计算最小超时时段。优选地，进一步使用无线网络或目标节点的占空比限制来计算最小超时时段。

通信单元71可以进一步包括显示器（未示出），该显示器适于向用户提供超时时段和/或超时时段的剩余的/过去的时间的指示。这提高了用户对超时时段的理解。

目标节点72适于向通信单元71发送第一上行链路消息；从通信单元接收下行链路消息；以及响应于下行链路消息向通信单元发送响应上行链路消息，其中向通信单元发送响应上行链路消息的时间基于第一上行链路消息的至少一个特性。

虽然仅图示和描述了一个目标节点，但是实施例可以包括不止一个目标节点。

在优选实施例中，目标节点是适于由下行链路消息控制的灯具或光源，其优选形成端节点。特别地，下行链路消息可以定义灯具或光源的输出特性，诸如光输出强度、颜色、温度、角度、扩散、方向或持续时间。

优选地，目标节点是电池供电设备、资源受限单元或功率收集设备，诸如太阳能供电设备。这种设备受益于功率节省实践，诸如具有受限的通信（例如有限占空比传输）。

优选地，通信单元可以安装在网络控制器或适于控制无线网络中至少一个目标节点的操作的其他设备中。合适的网络控制器或其他设备的示例包括墙壁开关；触摸面板；远程控制；和占用传感器。当目标或端节点包括灯具或光源时，这样的实施例特别有利。

在实施例中，目标节点可以是输入/输出单元，其优选地是端节点。通常，术语“输入/输出单元”指示该单元适于向目标节点外部输出感官或控制信息（例如输出光、声音、触摸等或者控制起搏器、药物点滴等）和/或确定关于节点或其即刻环境的信息（例如温度、环境光、功率使用、某些气体的存在、水流/使用、电流/使用、用户的脉搏率等）。因此，输入/输出单元可以例如包括水/电表、温度传感器、湿度传感器、气体传感器、脉搏率监视器等。

如上所讨论，实施例利用处理器。处理器可以用软件和/或硬件以许多方式实施，以执行所需的各种功能。处理器是一个这样的示例，其采用一个或多个微处理器，该微处理器可以使用软件（例如微码）来编程以执行所需的功能。然而，处理器可以在采用或不采用处理器的情况下实施，并且也可以实施为执行一些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器（例如一个或多个编程的微处理器和相关联电路）的组合。

可以在本公开的各种实施例中采用的处理器组件的示例包括但不限于传统的微处理器、专用集成电路（ASIC）和现场可编程门阵列（FPGA）。

在各种实施方式中，处理器可以与一个或多个存储介质——诸如易失性和非易失性计算机存储器（诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM）——相关联。存储介质可以用一个或多个程序编码，当在计算机、一个或多个处理器和/或处理布置上执行时，该程序执行所需的功能。各种存储介质可以固定在处理器内或者可以是便携的，使得存储在其上的一个或多个程序可以被加载到处理器中。

将要理解，所公开的方法优选地是计算机实施的方法。照此，还提出了计算机程序的构思，该计算机程序包括当所述程序在计算机上运行时用于实施任何描述的方法的代码装置。因此，根据实施例的代码的不同部分、行或块可以由处理器/计算机执行，以执行本文描述的方法。

通过研究附图、本公开和所附权利要求，本领域技术人员在实践要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”（“a”或“an”）不排除多个。术语“至少下列之一”意味着这个术语之后的特征的任何组合，例如，“至少下列之一：A、B和C”将意味着“A和/或B和/或C”。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实不指示这些措施的组合不能被有利地使用。计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，诸如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质上；但是也可以以其他形式分布，诸如经由互联网、或者其他有线或无线电信系统分布。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。