DE102006036603A1

DE102006036603A1 - Network for the wireless transmission of data

Info

Publication number: DE102006036603A1
Application number: DE102006036603A
Authority: DE
Inventors: Josef Brandstetter; Farschid Farahmand; Stefan Gross
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-02-07
Also published as: WO2008015177A1

Abstract

Um die Störsicherheit von auf dem Standard IEEE 802.15.4 basierenden Funknetzwerken mit einem Netzwerkkoordinator und Netzwerkteilnehmern zu erhöhen, sind in dem auf dem unteren Schichtenbereich nach IEEE 802.15.4 aufbauenden oberen Schichtenbereich des Protokollstapels folgende Mechanismen integriert: - Der Netzwerkkoordinator und die Netzwerkteilnehmer enthalten übereinstimmende Listen von verfügbaren Übertragungskanälen, - der Netzwerkkoordinator kann Störungen im aktuellen Übertragungskanal erkennen, - der Netzwerkkoordinator versendet bei Erkennen einer Störung einen Umschaltbefehl im Broadcast, - der Netzwerkkoordinator und die den Umschaltbefehl empfangenden Netzwerkteilnehmer schalten von dem aktuellen Übertragungskanal auf den nächsten Übertragungskanal aus der Liste um. Für passive Netzwerkteilnehmer oder den Fall einer Störung des Umschaltbefehls sind folgende weitere Mechanismen vorgesehen: - die Netzwerkteilnehmer können Störungen der Übertragung erkennen, - die Netzwerkteilnehmer wechseln bei Erkennen einer Störung von dem aktuellen Übertragungskanal auf den nächsten Übertragungskanal aus der Liste um, - die Netzwerkteilnehmer senden in dem neuen Übertragungskanal eine Statusabfrage an den Netzwerkkoordinator, - der Netzwerkkoordinator empfängt und beantwortet die Statusabfrage in dem neuen Übertragungskanal.In order to increase the immunity of IEEE 802.15.4-based wireless networks to a network coordinator and network subscribers, the upper layer area of the protocol stack based on the lower layer area according to IEEE 802.15.4 incorporates the following mechanisms: - The network coordinator and the network participants contain matching Lists of available transmission channels, - the network coordinator can detect disturbances in the current transmission channel, - the network coordinator sends a switching command in broadcast on detection of a disturbance, - the network coordinator and the network participants receiving the switching command switch from the current transmission channel to the next transmission channel from the list , For passive network subscribers or in the event of a malfunction of the switching command, the following further mechanisms are provided: the network subscribers can detect transmission faults, the network subscribers change from the current transmission channel to the next transmission channel from the list upon detection of a fault, the network subscribers transmit in the new transmission channel, a status query to the network coordinator, - the network coordinator receives and answers the status inquiry in the new transmission channel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Netzwerk zur drahtlosen Übertragung von Daten, das aus Netzwerkknoten besteht, von denen einer als Netzwerkkoordinator und die übrigen als Netzwerkteilnehmer arbeiten, und dessen Arbeitsweise durch einen mehrere Protokollschichten aufweisenden Protokollstapel festgelegt ist, wobei der untere Schichtenbereich des Protokollstapels durch den Standard IEEE 802.15.4 definiert ist.The The invention relates to a network for the wireless transmission of data consisting of Network node, one of which acts as a network coordinator and the rest work as a network participant, and its operation by a set several protocol layers containing protocol stack is, wherein the lower layer portion of the protocol stack by the standard IEEE 802.15.4 is defined.

Zur drahtlosen Übertragung von Daten in der industriellen Automatisierungstechnik, der Heim- und Gebäudeautomatisierung und in vielen anderen Anwendungen sind auf dem Standard IEEE 802.15.4 basierende Funknetzwerke wegen ihrer Einfachheit, Energieeffizienz und Kostengünstigkeit sehr attraktiv. Auf diesem Standard baut auch das ZigBee-Protokoll der ZigBee Alliance auf, einer weltweiten Vereinigung von Firmen, die zusammenarbeiten um zuverlässige, kostengünstige und kabellos vernetzte Überwachungs- und Steuerungsprodukte zu entwickeln, die auf einem internationalen und offenen Standard basieren.to wireless transmission data in industrial automation technology, the home and building automation and in many other applications are based on the IEEE 802.15.4 standard Wireless networks because of their simplicity, energy efficiency and cost-effectiveness very attractive. The ZigBee protocol is also based on this standard ZigBee Alliance, a worldwide association of companies that work together to be reliable, cost effective and wirelessly networked monitoring and to develop control products based on an international and open standard.

Der IEEE 802.15.4/ZigBee-Standard ist in einer Vielzahl von Publikationen ausführlich beschrieben, weswegen die Details des Standards als bekannt vorausgesetzt und im Einzelnen hier nicht weiter erläutert werden. Beispielhaft sind folgende Publikationen genannt: Michael Bürge: "Standards drahtloser Übertragung: Von Bluetooth zu IEEE 802.15.4/ZigBee", ETH Zürich – Departement Informatik, Seminar Verteilte Systeme zum Thema Smart Environments, SS 2004, am 14.07.2006 im Internet gefunden unter http://www.vs.inf.ethz.ch/edu/SS2004/DS/reports/09 zigbee rep ort.pdf , Rudi Latuske: "ZigBee – Protokollsoftware und Entwicklungsumgebung", September 2004, am 14.07.2006 im Internet gefunden unter http://www.ars2000.com/ZigBee-White-Paper.pdf , oder Prof. Dr. Axel Sikora: "Short-Range Wireless Networking mit IEEE 802.15.4 und ZigBee: Möglichkeiten und Herausforderungen", Design & Elektronik Entwicklerforum, München 7.6.2004, am 14.07.2006 im Internet gefunden unter http://www.stzedn.de/uploads/media/stz zigbee de entwicklerfo rum 040706.pdf .The IEEE 802.15.4 / ZigBee standard is described extensively in a large number of publications, which is why the details of the standard are assumed to be known and will not be explained in detail here. By way of example, the following publications are mentioned: Michael Bürge: "Wireless Transmission Standards: From Bluetooth to IEEE 802.15.4 / ZigBee", ETH Zurich - Department of Computer Science, Seminar on Distributed Systems on the topic of Smart Environments, SS 2004, found on 14.07.2006 on the Internet at http: // www. vs.inf.ethz.ch/edu/SS2004/DS/reports/09 zigbee rep ort.pdf . Rudi Latuske: "ZigBee - Protocol Software and Development Environment", September 2004, on July 14, 2006 on the Internet at http://www.ars2000.com/ZigBee-White-Paper.pdf , or Prof. Dr. Axel Sikora: "Short-Range Wireless Networking with IEEE 802.15.4 and ZigBee: Possibilities and Challenges", Design & Elektronik Entwicklerforum, Munich 7.6.2004, on 14.07.2006 found on the Internet at http://www.stzedn.de/ uploads / media / stz zigbee de developerfo rum 040706.pdf ,

Die Erfindung geht also von einem Netzwerk zur Datenübertragung mit einem Protokollstapel aus, dessen untere Protokollschichten durch den Standard IEEE 802.15.4 und die darüber liegenden Protokollschichten anderweitig, z. B. entsprechend dem ZigBee-Standard definiert sind.The The invention thus proceeds from a network for data transmission with a protocol stack whose lower protocol layers are defined by the IEEE 802.15.4 standard and the above lying protocol layers otherwise, z. B. according to the ZigBee standard are defined.

Der Standard IEEE 802.15.4 sieht zur Übertragung der Daten nur einen Übertragungskanal vor, der von dem Netzwerkkoordinator festgelegt wird. Alle anderen Netzwerkknoten, die hier allgemein als Netzwerkteilnehmer bezeichnet werden, wobei Netzwerkknoten mit Router-Funktion eingeschlossen sind, finden in einem Suchprozess den Netzwerkkoordinator, indem sie in den im Rahmen des Standards IEEE 802.15.4 verfügbaren Übertragungskanälen nach regulären Sendesignalen (beacons) des Netzwerkkoordinators suchen (passive scanning) oder solche Sendesignalen anfordern (active scanning). Ist der Netzwerkkoordinator gefunden, wird die Übertragung der Daten auf dem betreffenden Übertragungskanal aufgenommen.Of the Standard IEEE 802.15.4 provides for the transmission of data only one transmission channel which is determined by the network coordinator. All other Network node, referred to here generally as a network participant including network nodes with router function, find the network coordinator in a search process by typing in the transmission channels available under the IEEE 802.15.4 standard regular Search network beacons (beacons) of the network coordinator (passive scanning) or request such transmission signals (active scanning). If the network coordinator is found, the transfer of the data on the relevant transmission channel added.

Funknetzwerke in industriellen Anwendungen haben besondere Anforderungen bezüglich ihrer Robustheit gegenüber Störungen. Frequenzsprungverfahren (frequency hopping) ist eine bekannte, beispielsweise bei dem Standard Bluetooth verwendete, Methode, um die Anfälligkeit gegen schmalbandige Störungen zu verringern. Dabei wird während der Datenübertragung ständig der Übertragungskanal gewechselt. Dieser Mechanismus ist jedoch bei dem Standard IEEE 802.15.4 nicht erlaubt. Wohl ist es aber möglich, den Übertragungskanal von außen zu wechseln. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Störsicherheit von auf dem Standard IEEE 802.15.4 basierenden Funknetzwerken zu erhöhen.Wireless Networks in industrial applications have special requirements regarding their robustness across from Disorders. Frequency hopping is a known, for example method used by the standard Bluetooth, the susceptibility against narrowband interference to reduce. It will be during the data transmission constantly the transmission channel changed. However, this mechanism is in the IEEE standard 802.15.4 not allowed. However, it is possible to change the transmission channel from the outside. The invention is based on the object, the noise immunity of the standard IEEE 802.15.4 based wireless networks.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei dem Netzwerk der eingangs angegebenen Art in dem auf dem unteren Schichtenbereich aufbauenden oberen Schichtenbereich des Protokollstapels folgende Mechanismen integriert sind:

– die Netzwerkknoten enthalten übereinstimmende Listen von mindestens zwei der im Rahmen des Standards IEEE 802.15.4 verfügbaren Übertragungskanäle,
– der Netzwerkkoordinator ist dazu ausgebildet, Störungen im aktuellen Übertragungskanal zu erkennen,
– der Netzwerkkoordinator sendet bei Erkennen einer Störung einen Umschaltbefehl im Broadcast aus,
– der Netzwerkkoordinator und die den Umschaltbefehl jeweils empfangenden Netzwerkteilnehmer schalten von dem aktuellen Übertragungskanal auf einen vorgegebenen neuen Übertragungskanal aus der Liste um.

According to the invention, the object is achieved in that, in the network of the type specified at the outset, the following mechanisms are integrated in the upper layer region of the protocol stack that is based on the lower layer region:

The network nodes contain matching lists of at least two of the transmission channels available under the IEEE 802.15.4 standard,
The network coordinator is designed to detect disturbances in the current transmission channel,
The network coordinator transmits a switching command in the broadcast when a fault is detected,
- The network coordinator and the Umschaltbefehl respectively receiving network participants switch from the current transmission channel to a predetermined new transmission channel from the list.

Die Funkschnittstelle des Standards IEEE 802.15.4 bietet insgesamt 27 Übertragungskanäle in drei verschiedenen Frequenzbändern, wobei im 2,4 GHz-Band 16 Kanäle und im 915 MHz-Band 10 Kanäle zur Verfügung stehen und das 868 MHz-Band nur einen Kanal zur Verfügung stellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher nur für die Frequenzbänder 2,4 GHz und 915 MHz anwendbar.The The radio interface of the IEEE 802.15.4 standard offers a total of 27 transmission channels in three different frequency bands, wherein in the 2.4 GHz band 16 channels and in the 915 MHz band 10 channels to disposal and the 868 MHz band provides only one channel. The inventive method is therefore only for the frequency bands 2.4 GHz and 915 MHz applicable.

Wenn der Netzwerkkoordinator in dem aktuellen Übertragungskanal Störungen feststellt, sendet er an alle Netzwerkknoten einen Umschaltbefehl, woraufhin die jeweils aktiven Netzwerkknoten von dem aktuellen Übertragungskanal beispielsweise auf den nächsten Übertragungskanal in ihrer Liste umschalten. Der Netzwerkkoordinator schaltet ebenfalls auf den nächsten Übertragungskanal in seiner Liste um, so dass anschließend die Datenübertragung auf dem neuen Übertragungskanal fortgesetzt werden kann.If the network coordinator detects faults in the current transmission channel, it sends a switching command to all network nodes, whereupon the respective active network nodes of the current transmission channel for example, to the next transmission channel switch over in their list. The network coordinator also switches on the next transmission channel in his list order, so that subsequently the data transfer on the new transmission channel can be continued.

Anstelle des jeweils nächsten Übertragungskanals aus der Liste kann der von dem Netzwerkkoordinator versendete Umschaltbefehl eine Kennung (Kanalnummer oder Nummer in der Liste) für den Übertragungskanal enthalten, auf den umgeschaltet werden soll. Dies ist dann von Vorteil, wenn nicht alle aufgelisteten Übertragungskanäle für die Kanalumschaltung infrage kommen, beispielsweise, wenn der Netzwerkkoordinator feststellt, dass sich in der Vergangenheit bestimmte Übertragungskanäle als ungeeignet erwiesen haben, oder bekannt ist, dass bestimmte Übertragungskanäle schon durch andere Kommunikationsnetzwerke, etwa WLAN, belegt sind, oder die alternativen Übertragungskanäle ständig parallel im Hinblick auf Störungen überwacht werden und jeweils der optimale Kanal ausgewählt wird. Auch können die Listen in den Netzwerkteilnehmern unspezifisch gehalten werden, weil die Entscheidung, auf welche Übertragungskanäle in welcher Reihenfolge umgeschaltet wird, allein von dem Netzwerkkoordinator getroffen wird, der dazu eine geeignete Listenverwaltung enthält.Instead of of the next transmission channel from the list can be the switching command sent by the network coordinator an identifier (channel number or number in the list) for the transmission channel contain, to be switched to. This is an advantage if not all listed transmission channels for channel switching example, if the network coordinator determines that that in the past certain transmission channels were inappropriate have proven, or is known, that certain transmission channels already are occupied by other communication networks, such as WLAN, or the alternative transmission channels constantly in parallel monitored for disturbances and in each case the optimal channel is selected. Also, the Lists in the network participants are kept non-specific, because the decision on which transmission channels in which order is switched, met solely by the network coordinator which contains suitable list management.

Um die erfindungsgemäße Kanalumschaltung auch für die zum Sendezeitpunkt des Umschaltbefehls jeweils passiven Netzwerkteilnehmer zu ermöglichen bzw. auch dann zu ermöglichen wenn die Übertragung des Umschaltbefehls gestört ist, sind in dem auf dem unteren Schichtenbereich aufbauenden oberen Schichtenbereich in vorteilhafter Weise folgende weitere Mechanismen integriert:

– die Netzwerkteilnehmer sind dazu ausgebildet, Störungen der Übertragung zu erkennen,
– die Netzwerkteilnehmer schalten bei Erkennen einer Störung von dem aktuellen Übertragungskanal auf den vorgegebenen neuen Übertragungskanal aus der Liste um,
– die Netzwerkteilnehmer senden in dem neuen Übertragungskanal eine Statusabfrage an den Netzwerkkoordinator,
– der Netzwerkkoordinator empfängt und beantwortet die Statusabfrage in dem neuen Übertragungskanal.

In order to enable the channel switching according to the invention also for the respective passive network participants at the time of transmission of the switching command, or even if the transmission of the switching command is disturbed, the following further mechanisms are advantageously integrated in the upper layer area that is based on the lower layer area:

The network subscribers are designed to detect disturbances of the transmission,
The network subscribers switch from the list to the predefined new transmission channel when a fault is detected from the current transmission channel,
The network subscribers send a status request to the network coordinator in the new transmission channel,
The network coordinator receives and answers the status poll in the new broadcast channel.

Wenn ein Netzwerkteilnehmer beim Senden von Daten in dem aktuellen Übertragungskanal keine Sendebestätigung erhält, sendet er auf einem anderen Übertragungskanal seiner Liste eine Statusabfrage an den Netzwerkkoordinator und wartet auf eine Antwort von diesem. Diese Vorgehensweise ist besonders schnell, wenn die Reihenfolge, in der zwischen den Übertragungskanälen umgeschaltet wird durch die Liste vorgegeben ist, weil dann in der Regel sofort der neue Übertragungskanal gefunden wird.If a network participant when sending data in the current transmission channel no transmission confirmation receives he sends on another transmission channel In his list, a status query to the network coordinator and waiting to an answer from this. This procedure is special fast, if the order in which switched between the transmission channels is given by the list, because then usually immediately the new transmission channel Is found.

Beim Ausbleiben einer Antwort auf ihre Statusabfrage können die Netzwerkteilnehmer solange auf weitere Übertragungskanäle aus der Liste umschalten und anschließend eine Statusabfrage senden, bis sie eine Antwort erhalten. Alternativ können die Netzwerkteilnehmer bei Ausbleiben einer Antwort auf ihre Statusabfrage in einen Suchmodus (Scan) wechseln, in dem sie nacheinander in den verschiedenen Übertragungskanälen nach regulären Sendesignalen (beacons) des Netzwerkkoordinators suchen oder solche Sendesignalen anfordern. Dieser Suchmodus ist bereits in dem bestehenden Standard für den Neustart des Netzwerks vorgesehen.At the The absence of an answer to their status query can Network subscribers as long as on further transmission channels from the Switch list and then send a status request until they receive a response. alternative can they Network participants in the absence of an answer to their status query Switch to a search mode (scan), in which they successively in the different transmission channels regular Search or transmit signals (beacons) of the network coordinator Request transmission signals. This search mode is already in the existing one Standard for provided the restart of the network.

Der obere Schichtenbereich des Protokollstapels ist vorzugsweise durch den Standard ZigBee definiert. Die Listen mit den alternativen Umschaltkanälen können dann beispielsweise durch Erweiterung der Managementprotokolle im ZigBee Device Object (ZDO) realisiert werden. Diese Erweiterung ermöglicht optional auch eine ständige Aktualisierung der Liste der alternativen Umschaltkanäle in allen Netzwerkteilnehmern.Of the upper layer region of the protocol stack is preferably through defined the standard ZigBee. The lists with the alternative switching channels can then for example by extending the management protocols in ZigBee Device Object (ZDO) can be realized. This extension allows optional also a permanent one Update the list of alternative switching channels in all Network participants.

Die Erkennung von Störungen im aktuellen Übertragungskanal durch den Netzwerkkoordinator impliziert auch die Erfassung der Störungen durch einzelne Netzwerkteilnehmer oder durch eigens zur Störungserkennung vorgesehene Netzwerkteilnehmer oder sonstige Subsysteme, die die Störungen an den Netzwerkkoordinator melden. So können z. B. auch Störungen des Übertragungskanals erkannt werden, welche in unmittelbarer räumlicher Umgebung des Netzwerkkoordinators nicht erkennbar sind. Ebenso kann der Netzwerkkoordinator durch administrativen Eingriff von außen veranlasst werden, eine Kanalumschaltung durchzuführen. Ein Beispiel hierfür ist die Etablierung eines WLANs in der Umgebung des erfindungsgemäßen Netzwerkes, was für dieses eine neue Festlegung der Übertragungskanäle nötig macht.The Detection of faults in the current transmission channel through the network coordinator also implies the capture of the disorders by individual network participants or by specially for fault detection intended network subscribers or other subsystems that the disorders Report to the network coordinator. So z. B. also disturbances of the transmission channel be detected, which in the immediate vicinity of the network coordinator are not recognizable. Likewise, the network coordinator can by administrative Intervention from the outside be made to perform a channel switching. One Example for this is the establishment of a WLAN in the environment of the network according to the invention, what for this makes a new definition of the transmission channels necessary.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im Einzelnen zeigen:to further explanation The invention will be referred to below with reference to the figures of the drawing; in detail show:

1 ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes ZigBee-Netzwerk, 1 an example of a ZigBee network according to the invention,

2 den Protokollstapel des ZigBee-Netzwerks und 2 the protocol stack of the ZigBee network and

3 beispielhaft die gemäß der Erfindung in dem Protokollstapel integrierten Mechanismen. 3 exemplifies the integrated in the protocol stack according to the invention mechanisms.

Die Topologie des ZigBee-Netzwerks kann, wie in 1 gezeigt, als Sternnetz, aber auch als Baum- oder Maschennetz aufgebaut sein. Die einzelnen Netzwerkknoten 1 bis 6 bestehen dabei aus Geräten 1, 2, 3, 5 mit voller Funktionalität (Full-Function-Devices = FFDs) und Geräten 4, 6 mit reduzierter Funktionalität (Reduced-Function-Devices = RFDs). Dabei nehmen die Geräte 1 bis 6 jeweils eine der folgenden Rollen ein: Netzwerkkoordinator, Alternativ-Koordinator, Router oder Endgerät. Jede Rolle kann auch die Aufgaben der jeweils untergeordneten Rolle enthalten. Ein RFD benötigt immer ein FFD als Kommunikationspartner und kann daher immer nur die Rolle eines Endgerätes übernehmen. In jedem Netzwerk gibt es genau einen Koordinator 1 und keinen, einen oder mehrere Alternativ-Koordinatoren, die im Falle eines Ausfalles des Koordinators dessen Aufgabe übernehmen. Die FFDs und RFDs unterscheiden sich auch darin, wie sie in den verschiedenen Netzwerk-Topologien eingesetzt werden können. In einem Maschennetz können nur FFDs eingesetzt werden. RFDs nehmen, wie bereits erwähnt, immer Endposition in der Netzwerk-Topologie ein. RFDs sind in der Regel für eine spezielle Aufgabe konzipiert und können somit kostengünstiger und energiesparender als FFDs sein.The topology of the ZigBee network can, as in 1 shown to be constructed as a star network, but also as a tree or mesh network. The individual network nodes 1 to 6 consist of devices 1 . 2 . 3 . 5 with full functionality (full-function devices = FFDs) and devices 4 . 6 with reduced functionality (reduced-function devices = RFDs). Thereby take the devices 1 to 6 each one of the following roles: network coordinator, alternative coordinator, router or terminal. Each role can also contain the tasks of each subordinate role. An RFD always needs an FFD as a communication partner and can therefore only ever take over the role of a terminal. Every network has exactly one coordinator 1 and none, one or more alternative coordinators who take over the task in the event of the coordinator's failure. The FFDs and RFDs also differ in how they can be used in the different network topologies. In a mesh network only FFDs can be used. As already mentioned, RFDs always take the final position in the network topology. RFDs are typically designed for a specific task and can therefore be more cost effective and energy efficient than FFDs.

Bei der Anmeldung eines der hier auch als Netzwerkteilnehmer bezeichneten Geräte 2 bis 6 im Netzwerk wird ihm von dem Netzwerkkoordinator 1 ein Identifier zugewiesen, über den der Netzwerkteilnehmer dann angesprochen wird.When registering one of the devices referred to here as network subscribers 2 to 6 in the network is him from the network coordinator 1 assigned an identifier over which the network participant is then addressed.

Wie 2 in schematischer Darstellung zeigt, besteht der Protokollstapel für IEEE 802.15.4/ZigBee aus folgenden Protokollschichten:
Die physikalische Übertragungsschicht (Physical Layer) PHY beschreibt die Funkschnittstelle mit insgesamt 27 Übertragungskanälen in drei verschiedenen Frequenzbändern. Das 2,4 GHz-Band stellt 16 Übertragungskanäle mit jeweils 250 kbit/s zur Verfügung, das 915 MHz-Band 10 Kanäle mit jeweils 40 kbit/s und das 868 MHz-Band nur einen Kanal mit 20 kbit/s.As 2 In a schematic representation, the protocol stack for IEEE 802.15.4 / ZigBee consists of the following protocol layers:
The physical transmission layer PHY describes the radio interface with a total of 27 transmission channels in three different frequency bands. The 2.4 GHz band provides 16 transmission channels each at 250 kbit / s, the 915 MHz band 10 channels at 40 kbit / s each and the 868 MHz band only one channel at 20 kbit / s.

Die Kanalzugriffsschicht (Medium Access Control Layer) MAC regelt die Adressierung der Geräte, die grundlegende Verwaltung von kleinen Peer-to-Peer- oder Stern-Netzen sowie den Kanalzugriff.The Channel access layer (Medium Access Control Layer) MAC controls the Addressing the devices, the basic management of small peer-to-peer or star networks as well as the channel access.

Die beiden untersten Protokollschichten PHY und MAC sind im Standard IEEE 802.15.4 definiert, auf dem die folgenden ZigBee-Protokollschichten aufbauen:
Die Netzwerkschicht (Network Layer) NWK stellt Mechanismen zur Verfügung, um den Geräten den Beitritt und das Verlassen des Netzwerks zu ermöglichen, und routet empfangene Datenpakete an den Adressaten innerhalb des Netzwerks weiter. Die Netzwerkschicht NWK ist darüber hinaus für die Ermittlung von Verwaltung von Pfaden durch das Netzwerk verantwortlich.The two lowest protocol layers PHY and MAC are defined in the standard IEEE 802.15.4, on which the following ZigBee protocol layers are based:
The network layer NWK provides mechanisms to allow the devices to join and leave the network and routes received data packets to the addressees within the network. The network layer NWK is also responsible for determining how paths are managed by the network.

Die Anwendungsschicht (Application Layer) APL setzt sich aus dem Application Support Sublager APS, dem ZigBee Device Object ZDO und dem Application Framework AF zusammen. Der Application Support Layer APS verwaltet die Bindungen zwischen den Geräten. Unter Bindung versteht man in diesem Zusammenhang den Vorgang, Geräte entsprechend ihrer Aufgaben einander innerhalb des Netzwerks zuzuordnen. Das ZigBee Device Object ZDO legt die Netzwerkrolle eines Geräts wie z. B. Koordinator oder Endgerät fest und ist verantwortlich für das Auffinden neuer Geräte und die Ermittlung der von ihnen bereitgestellten Funktionalitäten. Im Application Framework AF sind die benutzerdefinierten Anwendungen (Application Objects) AO integriert.The Application Layer APL consists of the Application Support Sublager APS, the ZigBee Device Object ZDO and the Application Framework AF together. The Application Support Layer APS manages the bonds between the devices. Binding is understood in this context as the process, devices accordingly assign their tasks to each other within the network. The ZigBee Device Object ZDO sets the network role of a device, such as a device. B. coordinator or terminal firmly and is responsible for that Finding new devices and identifying the functionalities they provide. in the Application Framework AF are the custom applications (Application Objects) AO integrated.

3 verdeutlicht die gemäß der Erfindung in dem in dem ZigBee-Protokollstapel integrierten Mechanismen. Alle Netzwerkknoten, also der Netzwerkkoordinator und die Netzwerkteilnehmer, welche zu bestimmten Zeiten aktiv oder passiv sein können, enthalten übereinstimmende Listen von verfügbaren Übertragungskanälen. Der Netzwerkkoordinator ist dazu ausgebildet, Störungen im Übertragungskanal zu erkennen, und sendet bei Erkennen einer Störung oder aufgrund eines administrativen Eingriff von außen (Umschaltereignis) einen Umschaltbefehl im Broadcast aus. Der Netzwerkkoordinator und die den Umschaltbefehl jeweils empfangenden aktiven Netzwerkteilnehmer schalten anschließend von dem aktuellen Übertragungskanal auf den jeweils nächsten Übertragungskanal in der Liste um (Kanalumschaltung), so dass die Datenübertragung auf dem neuen Übertragungskanal fortgesetzt werden kann. 3 illustrates the according to the invention in the mechanisms integrated in the ZigBee protocol stack. All network nodes, ie the network coordinator and the network subscribers, which may be active or passive at certain times, contain matching lists of available transmission channels. The network coordinator is configured to detect faults in the transmission channel and sends out a switchover command in the event of detection of a fault or due to an external administrative intervention (switchover event). The network coordinator and the active network participants respectively receiving the switching command subsequently switch from the current transmission channel to the respectively next transmission channel in the list (channel switching), so that the data transmission on the new transmission channel can be continued.

Die gerade passiven Netzwerkteilnehmer oder solche Netzwerkteilnehmer, die den Umschaltbefehl nicht empfangen haben, erkennen früher oder später eine Störung (x) bei der Übertragung der Daten und wechseln daraufhin selbständig von ihrem aktuellen Übertragungskanal auf den nächsten Übertragungskanal in der Liste. Dann senden die Netzwerkteilnehmer in dem neuen Übertragungskanal eine Statusabfrage an den Netzwerkkoordinator, der, wenn er denselben Übertragungskanal be nutzt, die Statusabfrage beantwortet. Anschließend wird die Datenübertragung auf dem neuen Übertragungskanal aufgenommen bzw. fortgesetzt.The just passive network participants or such network participants, who have not received the switchover command will sooner or later recognize one disorder (x) during transmission the data and then change automatically from their current transmission channel on the next transmission channel in the list. Then the network subscribers in the new transmission channel send one Status query to the network coordinator who, if he has the same transmission channel be uses, the status query answered. Subsequently, the data transfer on the new transmission channel recorded or continued.

Beim Ausbleiben einer Antwort auf ihre Statusabfrage können die Netzwerkteilnehmer in einen Suchmodus (Scan) wechseln, in dem sie nacheinander in den verschiedenen Übertragungskanälen nach regulären Sendesignalen (beacons) des Netzwerkkoordinators suchen oder solche Sendesignalen anfordern. Dieser Suchmodus ist bereits in dem bestehenden Standard für den Neustart des Netzwerks vorgesehen.Failure to respond to their status polling allows network subscribers to switch to a search mode (scan) by sequentially searching for or requesting broadcast signals in the various broadcast channels for network coordinator beacon signals. This search mode is already in the best This standard is intended to restart the network.

Claims

Network for the wireless transmission of data, - from network nodes ( 1 to 6 ), one of them being a network coordinator ( 1 ) and the rest as network participants ( 2 to 6 ), and whose operation is determined by a protocol stack comprising several protocol layers, the lower layer region of the protocol stack being defined by the IEEE 802.15.4 standard, characterized in that the following mechanisms are integrated in the upper layer region which is based on the lower layer region : The network nodes ( 1 to 6 ) contain matching lists of at least two of the transmission channels available under the IEEE 802.15.4 standard, - the network coordinator ( 1 ) is designed to detect disturbances in the current transmission channel, - the network coordinator ( 1 ) sends out a switching command in broadcast on detection of a fault, - the network coordinator ( 1 ) and the network participants receiving the switchover command ( 2 to 6 ) switch from the current transmission channel to a given new transmission channel from the list.

Network according to Claim 1, characterized the switchover instruction contains an identifier for the transmission channel to be switched.

Network according to Claim 1 or 2, characterized in that the following further mechanisms are integrated in the upper layer area which is based on the lower layer area: - the network subscribers ( 2 to 6 ) are designed to detect disturbances of the transmission, - the network participants ( 1 to 6 ) switch on the detection of a disturbance from the current transmission channel to the predetermined new transmission channel from the list, - the network participants ( 1 to 6 ) send a status request to the network coordinator in the new transmission channel ( 1 ), - the network coordinator ( 1 ) receives and answers the status poll in the new broadcast channel.

Network according to claim 3, characterized in that the network subscribers ( 1 to 6 ) if there is no response to their status request, switch to other transmission channels from the list and then send a status request until they receive a response.

Network according to claim 3, characterized in that the network subscribers ( 1 to 6 ) in the absence of a response to their status query in a search mode (scan) in which they successively in the various transmission channels for regular transmission signals of the network coordinator ( 1 ) or request such transmission signals.

Network according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the upper layer area of the protocol stack defined by the standard ZigBee.

Network coordinator for a network according to one of preceding claims.

Network participant for a network according to one of claims 1 to 6.

Method for the wireless transmission of data in one Network according to one of the claims 1 to 6.