蓝奥声核心技术介绍：边缘协同感知（EICS）技术 ——无线同步数据传输技术

1、技术背景

无线同步数据传输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。该项技术主要涉及网络服务节点与目标对象设备之间的无线通信方式及服务机制与流程。

物联网及其相关无线通信技术是智能科技快速发展的重要支撑技术之一，由此带来面向个人、家居和不同应用行业的各种智能硬件设备与智能服务系统产品创新的快速发展。对于不同智能应用场景，由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标准，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。

与经典的互联网及移动通讯网络不同的是，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蓝奥声无线同步数据传输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，但亦有一定缺陷：如建立连接的响应时间较长，对环境及资源因素较为敏感、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。

因此，如何解决无线同步数据接收端的设备功耗、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、解决同步数据传输的触发响应及接收反馈的速度与同步同步数据传输的接收状态反馈的监控的监控及同步数据包数据重发成为亟待解决的技术问题。

 

2.关于蓝奥声无线同步数据传输技术

2.1关于蓝奥声无线同步数据传输技术所解决的技术问题

该项技术要解决的技术问题在于，面向低功耗无线同步数据接收端设备群组的并发数据传输的侦测接收时效问题、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、同步数据传输的触发响应及接收反馈的速度与同步同步数据传输的接收状态反馈的监控的监控及同步数据包数据重发进程的管理问题。

2.2类似竞争技术的缺陷问题（→见前述）

3.技术解决方案（技术内容）

3.1概述

无线主端设备以特定无线模式的无线定向广播方式，向目标设备群组中若干无线从端设备发送包含同步时间标识和同步数据包的同步序列信标；当所述无线从端设备接收到无线主端设备发送的同步时间标识时，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，将相应的匹配核验标识置入其设备状态信标之中；所述无线从端设备在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，并在每个同步有效期内至少执行一次同步时间校正，以保持所述同步匹配状态；所述无线从端设备在其同步侦测接收时隙内启动接收所述同步数据包，并在所述同步有效期内接收所述同步数据包，并将当前对应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；所述无线主端设备以无线扫描侦测方式收集目标设备群组中所有无线从端设备反馈发送的包含于所述设备状态信标的所述状态核验码，核验监控所有无线从端设备对所述同步数据包的接收状态，并根据状态监控信息，相应地保持或更新所述同步序列信标的发送进程。

3.2 主要技术特征

1）所述同步数据包为由无线主端设备以无线时隙同步方式同时并发传送给多个无线从端设备的数据包；所述无线时隙同步为处于同步匹配状态的若干无线从端设备通过所述同步时间校正使自身的同步侦测时隙与所述无线主端设备的同步发送时隙在时域上保持时隙匹配。

2）所述同步时间标识为无线设备本次发送的无线信标在其同步时间周期内的相对时间特征的标识信息；所述同步时间标识包含以下相对时间特征的一种或组合：1)同步指示标识，用于标示在所述同步时间周期Ts内的特定时序位置，而不需直接给定特征参数；2)同步偏移标识，用于指示在所述同步时间周期内与特定时序位置的相对时间偏移量，在一个或多个同步时间周期中，所述同步序列信标中至少有一个同步信标具有同步偏移标识。

3）所述同步时间校正为所述无线从端设备根据所述同步时间标识在同步时间周期内对自身的同步侦测时隙进行时间偏移校正的计算；每次执行所述同步时间校正之后，基于给定的可缺省周期数N与/或本次同步时间校正量的校正偏移量，屏蔽当前N个同步时间周期的所述同步时间校正。

4）所述无线从端设备基于时隙匹配关系进行所述同步时间校正，按照所述同步时间标识中的时隙匹配时间偏移量进行偏移校正计算；所述时隙匹配时间偏移量为所述无线主端设备本次发送的同步信标与其同步发送时隙的时域特征位置（典型地为时隙起始位置）的偏移时间；所述时隙匹配关系是指所述无线从端设备的同步侦测时隙与所述无线主端设备的同步发送时隙的时域匹配对齐的时间关系。

5）所述同步有效期为保持所述同步匹配状态，在一次同步时间校正之后所允许的最长持续时间；所述无线从端设备在每个同步有效期内至少执行一次同步时间校正，以保持所述同步匹配状态，具体为：每当根据所述同步时间标识执行一次所述同步时间校正，则启动新的同步有效期计时；当所述同步有效期计时超过其允许***值，则视为失去所述同步匹配状态。

6）当无线主端设备作为协同代理节点接收到与之处于直接匹配状态的所述无线从端设备发送的设备状态信标时，将其中与群组序码对应的位选码叠加于匹配监测多选码之中；所述协同代理节点基于设定的匹配监控周期，将所述匹配监测多选码与代理匹配多选码进行比较，当二者不相等时，直接以所述匹配监测多选码代替更新所述代理匹配多选码；所述代理匹配多选码为由所述协同代理节点与其当前建立直接匹配状态的所有无线从端设备的位选码进行位选叠加操作而形成的一个多选码。

7）当所述无线从端设备处于与作为所述协同代理节点的无线主端设备保持同步匹配状态时，通过同步匹配切换进行协同匹配代理切换；所述同步匹配切换包括同步相位时间调整，并与新的协同代理节点建立所述同步匹配状态；根据不同协同代理节点之间的同步相位时间差进行所述同步相位时间调整，即可瞬态完成所述同步匹配切换；所述同步相位时间差为一个可根据当前同步时间参数以及可匹配的不同协同代理节点的协同代理参数而导出的伪随机值。

8）所述同步匹配状态为所述无线从端设备基于时间同步对某一匹配的无线从端设备保持有效的无线信号侦测及数据接收的状态；当所述无线从端设备基于同步时间校正之后，在没有新的同步时间校正之前，按照给定的同步时间参数对应的同步时序对无线模式参数进行周期性切换，以自动维持与所述无线主端设备处于同步匹配状态。

4.技术效果

4.1解决的技术问题（技术先进性）

该项技术通过无线从端设备基于接收到的同步时间标识，以无线时隙同步的方式与无线主端设备建立同步匹配状态；以此解决无线同步数据接收端的设备功耗问题，避免无线接收端在等待同步数据包接收时需要更多的时间处于功耗较大的无线侦测状态。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基于时隙匹配关系的无线时隙同步，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。通过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。通过无线主端设备以无线扫描侦测方式收集所有无线从端设备反馈发送的状态核验码，以多选叠加比较方式核验监控所有设备成员同步数据包的接收状态；以此解决同步同步数据传输的接收状态反馈的监控的监控及同步数据包数据重发问题，改善状态反馈监控及核验算法效率，减少主端无效数据冗余发送。