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CN102342136B - 人体局域网的改进 - Google Patents

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CN102342136B
CN102342136B CN201080010663.1A CN201080010663A CN102342136B CN 102342136 B CN102342136 B CN 102342136B CN 201080010663 A CN201080010663 A CN 201080010663A CN 102342136 B CN102342136 B CN 102342136B
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Abstract

一种对具有多个网络设备和协调器的无线传感器网络进行操作的方法，该多个网络设备包括用于监视多个参数的传感器(11E、13)，协调器(10)用于直接以星形协议或者间接以对等协议与网络设备进行通信，该方法包括：布置协调器(10)通过低优先级链路至少与所述网络设备的子集进行通信；由网络设备的传感器收集传感器数据，并且将数据传送到协调器；针对网络设备(11E)中的至少一个检测紧急状态的存在；与所述处于紧急状态的设备(11E)中的至少一个建立高优先级链路，对于网络资源，所述高优先级链路比所述低优先级链路具有更高优先级；以及在所述一个设备正在用作用于与其它设备(13)的低优先级链路的中继的情况下，依据其它设备是否处于紧急状态、高优先级链路的拥塞或QoS水平和/或所述设备中的一个(11E)的可用电力，保持、修改或者中断那些低优先级链路。该方法例如可以应用于使用根据IEEE？802.15.6工作的MBAN在医院中监视患者。

Description

人体局域网的改进
技术领域
本发明涉及包括个人局域网的无线传感器网络，尤其、但不排它地涉及包括布置在人体或者动物体上、人体或者动物体周围或者植入人体或动物体中的无线通信传感器的身体局域网。
背景技术
已经提出了各种类型的无线传感器网络。其中，所谓的身体局域网或者BAN是用于在相对短的距离上传输信息的无线个人局域网(WPAN)的示例。与无线局域网(WLAN)不同，经由WPAN实施的连接包含非常少的基础设施或者不包含基础设施。这种特征允许针对宽范围的设备实现小型、电源效率高、廉价的解决方案。使用传感器来监视一个或更多患者的状态的医疗BAN(MBAN)的可能性特别令人关注。主要利用用于将感测的数据馈送到数据接收器(datasink)的BAN是无线传感器网络(WSN)的示例；然而，也可能在MBAN中包括诸如致动器的更多有源设备。
IEEE标准802.15.4针对低数据速率WPAN定义了物理层(PHY)和介质存取控制(MAC)子层规范。IEEE802.15.4与用于更高数据速率的WPAN的标准IEEE802.15.3具有一些相似性。文档IEEEStd802.15.4-2006和IEEEStd802.15.3-2003的全部内容通过引用包含于此。
在IEEE802.15.4中设想的类型的WPAN适合于诸如工业监视的应用，但是不提供MBAN所需的种类的数据可靠性。在医疗应用中，需要在提高可靠性和处理自动化并且减少人为误差的同时，降低与人力相关联的成本。传感器可以提供所需的智能，并且已经在医疗器械中得到广泛使用。这包括医院复健护理、家庭护理、重症监护单元和高级外科手术过程。在医疗应用中使用许多不同类型的传感器，包括：针对脉搏、温度等的外部传感器，与体液接触的传感器，在导管中(通过切开术)使用的传感器，用于外部应用的传感器，具有无线传感器的一次性皮肤贴片和可植入传感器。
在医院或者医疗区中的每个患者周围的一个或更多个传感器的WPAN可以提供多种临床好处，包括：患者机动性、监视灵活性、将监视扩展到当前未监视的护理区域、临床错误减少和总体监视成本降低。体戴式传感器(bodywornsensor)可以包括单个患者身体上的各种传感器类型。它们需要能够应用或者从患者的身体快速去除的能力。
按照个体，这种传感器可能具有低至每个患者1-2kbps的位速率，而按照合计，它们可能需要10kbps的位速率。小至几米的范围可能就足够了。然而，在临床环境中，医疗WSN应用是任务艰巨的应用。体戴式设备的针对有限的数据损失和有限的等待时间的鲁棒无线链路、患者的容量和传感器密度、与其它无线电的共存性、用于多天的连续操作的电池寿命和小形状因素，都在医疗WSN或者MBAN的要求中。通过利用诸如时域和频域中的多样性和误差控制技术的技术，包括前向误差校正(FEC)和自适应重复请求(ARQ)、用于传感器信息速率的低占空因数TDMA和更高效的小型天线，可以满足这些要求。
因此，正在做出努力来定义目的在于定义特别用于医疗应用的身体局域网的属性的另一标准IEEE802.15.6。IEEE802.15.6的主要要求之一是在医疗应用中涉及的设备在紧急情况下通过无线传感器网络主动发送数据时的高可靠性和提高的服务质量(QoS)。因此，业务拥塞管理和数据/链路优先次序对于使得无线医疗BAN设备适当地管理QoS以支持医疗紧急通信很重要。当前的诸如IEEE802.15.3和IEEE802.15.4的IEEE标准不包括足够的用于无线医疗BAN/WSN的业务拥塞管理机制。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种在无线传感器网络中使用的网络设备，无线传感器网络具有：包括监视一个或更多参数的传感器的多个网络设备；以及协调器，协调器能够通过高优先级链路或者低优先级链路与多个网络设备进行通信，其中，网络设备包括：识别装置，用于识别网络设备是否处于紧急状态；以及响应装置，响应于紧急状态的识别，与协调器建立高优先级链路。
高优先级链路意为：与低优先级链路相比，对于网络资源的分配具有更高优先级的链路。其可以是与低优先级链路不同的模式或者拓扑，例如在可以的情况下是星形拓扑而不是对等拓扑，和/或是信标模式链路而不是非信标模式。高优先级链路可能涉及基于TDMA的资源分配方案中的有保证的时隙(GTS)，低优先级链路通常没有这种GTS。
通常，网络最初仅具有低优先级链路，并且在紧急状态下与设备建立高优先级链路将涉及用新的高优先级链路替换与该设备的已有低优先级链路，与之前一样，通过低优先级链路对没有处于紧急状态的其它设备进行服务。然而，作为另选方案，网络可以使用高优先级链路开始，并且可以将针对没有处于紧急状态的设备的链路降级为低优先级链路，将高优先级链路留给处于紧急状态的设备。
因此，根据本发明的第一方面的变形例，提供了一种在无线传感器网络中使用的网络设备，无线传感器网络具有：包括监视一个或更多参数的传感器的多个网络设备；以及协调器，协调器能够通过高优先级链路或者低优先级链路与网络设备进行通信，其中，网络设备包括：识别装置，用于在网络设备本身没有处于紧急状态的同时识别另一网络设备处于紧急状态；以及响应装置，响应于这种识别，与协调器建立低优先级链路。
对紧急状态的识别例如可以基于由网络设备或者一些其它网络设备的传感器感测到的参数的值。在这种情况下，“紧急状态”是指正在被监视的一些实体(例如活体)的参数的紧急状况。网络设备可以是分派用于监视同一实体的多个网络设备中的一个，在这种情况下，可以根据由网络设备或者由分派给同一实体的网络设备中的任意一个感测到的参数的水平，来确定紧急状态。优选基于由网络设备的传感器感测到的一个或更多参数的临界水平，来确定紧急状态的存在或不存在。也就是说，例如，检测感测到的参数的值是否跨越了临界水平。
除了配备有传感器之外，每个网络设备可以用作通过至少一个其它网络设备的高优先级链路或者低优先级链路进行对等通信的中继。如果这样，则优选识别装置可进一步操作，以识别每个其它网络设备是否也处于紧急状态。响应装置可以进一步对针对网络设备本身的紧急状态的识别进行响应，以至少依据每个其它网络设备是否处于紧急状态，来保持、修改或者中断对等通信。
这可以包括响应装置进一步依据高优先级链路的QoS或者拥塞水平和网络设备的电力可用性中至少之一，来保持、修改或者中断对等通信。
其可以包括通过减少与没有处于紧急状态的另一网络设备通过低优先级链路进行的对等通信的速率，来修改对等通信。代替地或者另外，响应装置可以被配置为丢弃通过与没有处于紧急状态的另一网络设备的低优先级链路的对等通信。另一方面，优选响应装置被配置为保持通过与处于紧急状态的每个连接的网络设备的高优先级链路的对等通信。
网络设备还可以包括：计数器，用于保持关于由网络设备本身正在充当中继的其它网络设备的数量的计数，响应装置进一步响应于紧急状态的识别，依据计数的当前值拒绝关于充当又一网络设备的中继的请求。
根据本发明的第二方面，提供了一种无线传感器网络中的协调器，无线传感器网络具有多个网络设备，其中，协调器被配置用于通过高优先级链路或者低优先级链路与网络设备中的每一个进行通信，与低优先级链路相比，高优先级链路针对网络中的资源具有更高优先级，协调器包括：响应于关于网络设备中的任意紧急状态的宣告，与该网络设备建立高优先级链路的装置。
根据本发明的第三方面，提供了一种无线传感器网络，其具有：包括用于监视多个参数的传感器的多个网络设备；以及协调器，用于直接以星形协议或者间接以对等协议与网络设备进行通信，其中，协调器被配置用于至少与网络设备的子集通过低优先级链路进行通信，协调器对网络设备中的一个或更多网络设备的紧急状态的存在的宣告进行响应，以与设备中的一个或更多个建立高优先级链路，与低优先级链路相比，高优先级链路针对网络资源具有更高优先级。
在上述方面中的任意一方面，当网络设备的传感器感测到的参数达到临界值时，可以识别出针对网络设备的紧急状态。这可能以多种方式出现，并且这完全可以在网络设备本身中确定，或者可以在外部确定并且通知给网络设备。
在本发明的上述方面中的每个的优选应用中，将网络设备中的至少一些应用于监视活体的医学参数。在本申请中，“紧急状态”意指正在被监视的活体(例如患者)的医疗紧急状态。
上述方面可以应用于分频或者分时(或者两者)无线通信系统。在后者的情况下，例如，以分时的方式构造网络资源，以在每个单位时间段定义一个或更多时隙，保留时隙中的一个或更多时隙供在高优先级链路中使用。另外，网络资源可以进一步被构造为在每个单位时间段内定义竞争接入时间段供至少低优先级链路使用。可选地，可以分别使用信标模式或者非信标模式通信，进行高优先级链路和低优先级链路之间的区分。
无线传感器网络一般是如下网络，在该网络中，以帧的形式在单位时间段内在网络内无线地发送信息，每个帧具有帧控制字段，在这种情况下，可以通过将帧控制字段中的值设置为预定值，来进行紧急状态的宣告。
优选地，帧包括不同类型的帧，并且预先定义的值表示紧急状态帧类型。帧控制字段可以包括用信号表示存在或不存在紧急状况的至少一个位。
这种基于帧的网络可以包括基于IEEE802.15.6的MBAN。在优选应用中，上述实体是活体，每个传感器用于感测患者的活体的生命参数，紧急状态是医疗紧急状态。
根据本发明的第四方面，提供了一种对具有多个网络设备和协调器的无线传感器网络进行操作的方法，该多个网络设备包括用于监视多个参数的传感器，协调器用于直接以星形协议或者间接以对等协议与网络设备进行通信，该方法包括：
布置协调器，以通过低优先级链路至少与网络设备的子集进行通信；
由网络设备的传感器收集传感器数据，并且将数据传送到协调器；
针对网络设备中至少之一检测紧急状态的存在；
与处于紧急状态的设备中的至少一个建立高优先级链路，对于网络资源，高优先级链路比低优先级链路具有更高优先级；以及
当一个设备正在用作用于与其它设备的低优先级链路的中继时，依据其它设备是否处于紧急状态、高优先级链路的拥塞或QoS水平和/或电力的可用性，保持、修改或者中断那些低优先级链路。
本发明的其它方面提供软件，当由无线传感器网络的网络设备或协调器的处理器执行该软件时，该软件分别提供上述网络设备或者协调器。可以将该软件存储在计算机可读介质上。
本发明的实施例针对无线医用BAN/WSN提供链路优先和业务拥塞管理机制(业务管理协议)。特别地，可以在该无线传感器网络中提供用于保持高QoS水平和对无线链路以及业务拥塞进行管理的协议，该无线传感器网络将数据传输到附着到处于医疗紧急状况的患者的传感器/致动器设备/从传感器/致动器设备传输数据。
附图说明
为了更好地理解本发明，并且更清楚地示出可以如何实施，现在仅通过示例的方式对下面的附图进行参考，在附图中：
图1例示IEEE802.15.4WPAN中的协议层；
图2例示IEEE802.15.4WPAN的可能PHY带；
图3例示WPAN的星形和对等拓扑；
图4示出信标使能的IEEE802.15.4WPAN中的超帧的结构；
图5至图8例示IEEE802.15.4WPAN中的网络设备和协调器之间的数据传送的可能模式；
图9示出IEEE802.15.4WPAN中的数据帧使用的帧格式；
图10示出图9的帧格式中的帧控制字段的结构；
图11是迄今为止定义的图10的帧控制字段中的帧类型位的值的表；
图12至图16是具有根据本发明定义的低优先级和高优先级链路的WPAN中的节点的示意图；
图17是实施本发明的用于对高优先级链路和低优先级链路进行管理的第一协议的流程图；
图18是实施本发明的用于对高优先级链路和低优先级链路进行管理的第二协议的流程图；
图19示出本发明的实施例中的用于指示紧急状态的帧控制字段；以及
图20是图19的帧控制字段中的帧类型位的可能值的表。
具体实施方式
在说明本发明的实施例之前，首先对在无线网络中使用的多址(multipleaccess)协议给出一些背景说明，之后对IEEE802.15.4的预期与当前正在开发的IEEE802.15.6标准和/或包括MBAN的人体局域网络有关联的部分进行总结。
多址是指无线网络中的多个网络设备共享同一无线电信道的可能性。为了能够进行多址，通常基于分频(其中，通过使用不同的频率使来自各个网络设备的发送保持分离)或者分时(其中，通过在不同的时间进行来使发送分离)，来组织无线网络。可以同时利用分频和分时。对于本说明书的其余部分，虽然在本领域技术人员意识到的，也可以在分频的情况下应用与所描述的技术相似的技术，但是将对分时方案进行参考。
基于分时的网络一般将时间划分为称为“帧”的相等的时间间隔。已经设计了根据网络设备可用的信息的量提供更多或者更少的通信可靠性(这意味着成功接收给定发送的概率)的各种协议。一种这种协议称为ALOHA，也称为“纯ALOHA”，其适合于网络设备不知道彼此或者不知道预定时间基准的无线网络。
在使用纯ALOHA协议的网络中，任意网络设备可以在时间帧内的任意随机时间发起数据发送。由于网络设备可以发起数据发送的随机时间，两个或者更多网络设备可能在交叠的时间发起数据发送，导致“冲突”。
在这种冲突中涉及的发送在到达接收方时有错误。在没有接收到确认成功接收的确认的情况下进行适当的延迟之后，发送方重新尝试进行发送。接着，这些发送还可能遇到冲突，因此还可能不成功。终端在发送之间进行适当的延迟的情况下继续进行发送，直到在没有错误的情况下接收到发送并且确认发送为止。冲突使网络的吞吐效率降低。
Aloha协议的一种重要变化称为“分段式ALOHA”。使用分段式ALOHA的通信网络将每个帧划分为一系列时隙，其(通常)允许每个网络设备使用任意时隙随意进行发送。从任意网络设备进行的所有数据发送必须在时隙内开始并结束。如果网络设备有比时隙时间段长的数据发送，则其必须将数据发送分解成两个或更多个各自在时隙时间段内适合的更短的数据发送。将发送限制在固定的时隙内降低了冲突的概率，因此使网络设备之间的通信更可靠，但是不能完全避免冲突。分段式ALOHA的缺点是每个网络设备都需要与每个帧的开头同步，以知道时隙定时。实践中，这通过网络设备听取广播定时基准信号或者每个帧开头的“信标”来实现。
避免需要定时基准的可选协议称为CSMA-CA，即带有冲突避免的载波监听多址(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance)。在CSMA-CA中，每当设备希望在CAP内进行发送时，其等待随机时间段。如果在随机退避(backoff)之后发现信道空闲，则设备发送其数据。如果在随机退避之后发现信道忙，则设备在再次尝试接入信道之前，等待另一随机时间段。
作为TDMA，即时分多址，而已知的又一协议需要网络控制器或者协调器来分配网络设备专用的时隙，以避免潜在的冲突。然而，这不仅需要设置中央协调器，还需要所有网络设备在开始进行发送之前听取分配给它们的时隙的通知和信标。
可以在同一网络中使用不同的协议，例如分别用于上行链路(即到诸如协调器或者基站的中心点的数据发送)和下行链路(到诸如传感器的网络设备的数据发送)。
在这点上，提出的一种用于WSN的下行链路的协议称为WiseMAC，即无线传感器MAC。这是一种涉及使用同一恒定时间段在短时间听取无线电信道的每个网络设备的无信标方案。如果网络设备检测到活动，则其继续听取，直到接收到数据帧为止，或者直到信道再次变得空闲为止。此外，协调器在每个数据帧前面添加唤醒前导码，以确保当帧的数据部分到达时接收方是醒着的。以这种方式，当信道空闲时，保持网络设备的电力消耗非常低。
如下面所讨论的，在IEEE802.15.4中，规定了信标使能(beacon-enabled)拓扑和无信标拓扑两者。信标使能拓扑使用协议的组合，并且用“超帧”替换了“帧”的概念，超帧包含用于经由CSMA-CA进行基于竞争的接入和按照TDMA分配的网络设备专用的有保证的时隙(GTS)两者的时隙。在这通过GTS的分配提供可靠的数据发送时，存在网络设备必须保持通电(“醒着”)以从协调器听取定时和时隙分配信息的缺点。
总的来说，在提供定时基准和(超)帧结构的基于信标的通信协议允许更少的冲突，因此允许更可靠的通信时，这是以网络设备的电力消耗为代价的。另一方面，在无信标方案中，虽然在不活动时间段期间可以保持电力消耗非常低，但是与基于信标的方案相比，吞吐量得到更少的保证，并且等待时间(直到获得信道接入的延迟)更高。
本发明提出了一种用于IEEE802.15.6的业务管理方案，其允许将到处于紧急状态的网络设备和来自处于紧急状态的网络设备的通信优先。现在，在说明该方案如何工作之前，给出关于IEEE802.15.4网络的通用配置的更多信息，因为预期IEEE802.15.6的使用类似的配置。
图1示出就分层OSI模型而言的标记为100的IEEE802.15.4WPAN的通用架构，其中，经由包含无线电收发器及其低级别控制的PHY层访问物理介质。如图所示，存在在图2中示出的用于PHY的两个可选频带101、102。低频带101提供以868.3MHz为中心的单个20kb/s信道和/或以915MHz为中心的每个为40kb/s的10个信道。高频带102提供以频率2.44GHz为中心的每个为250kb/s的16个信道。使用这些频带中的哪一个取决于本地调节需要。
由图1中的105所指示的MAC(介质存取控制)子层提供对PHY的接入。在这上方、在WPAN100本身外部，提供了允许从其它网络接入WPAN的LLC(链路层控制)；这可以根据IEEE802.2标准或者可以是其它类型。最后，LLC上方的上层109包括用于提供网络配置、操控和消息路由的网络层以及提供期望的总体功能的应用层。
MAC子层的一个任务是控制网络拓扑。星形和对等是通信网络中的两种已知拓扑，它们都是在IEEE802.15.4中规定的。在两种情况下，在两个基本种类的网络节点，设备和协调器，之间区分拓扑。如图3所示，在星形拓扑中，多个设备11直接与中央协调器10通信；而在对等配置中，沿着与用作中继的中间设备11B和11C的一个或更多跳(hop)进行设备11A与通信器的通信。协调器用作到上层的接入点；在WSN的情况下，其用作由传感器收集的数据的接收取(sink)。考虑到每个设备的通信范围可能非常有限(几米)，对等拓扑允许覆盖更大的区域。因此，一般可以在一些网络设备在与协调器的直接无线通信的范围外的情况下，使用对等。拓扑可以是动态的，随着添加设备或者设备离开网络而改变。
例如，在MBAN的情况下，在每个患者位置(例如病床)处设置协调器的情形下，星形网络合适，与单个患者上的设备交换信号。对等是更合适的拓扑，在这种拓扑中，设置了一个协调器对多个患者进行服务(协调器可能位于医院病房的固定点)。因此，在设备11通常是可移动的时，协调器可以是可移动的或者可以是固定的。对等网络也更适合于快速改变的环境，在这种环境中，需要快速地对网络进行设定或改变或者允许进行网络的自组织和自修复。自修复例如可以包括：在已有协调器出现故障或者离开网络的情况下，建立新的协调器。
可以在诸如医院的同一位置设定多个星形和/或对等网络，每个网络具有其自己的协调器。在这种情况下，各个协调器需要协作，以避免相互干扰并且允许共享或者校准数据。在IEEE802.15.4中，将这种网络称为群，进行设置以建立针对群的总体协调器并且划分和合并群。
可以由具有不同能力的单元构成WPAN中的节点。通常来说，协调器的角色需要具有一些处理力的相对有能力的装置和能够同时处理来自多个源的发送的收发器。接着，这将需要足够的电力提供(在一些情况下，可能电力网供电(mainspower))。另一方面，网络中的其它设备可以具有更有限的处理能力并且仅接入电池电力，并且甚至可以如此简单，以至于不能用作中继跳。具有非常低的电力可用性的设备可以在大多数时间关闭，仅偶尔“唤醒”，例如以向另一节点发送传感器数据。因此，IEEE802.15.4标准在“全功能”和“减少的功能”设备之间进行区分。电力的可用性对于MBAN来说尤其是问题，在MBAN中，传感器可能被植入体内，因此不能具有大的或者可充电电池。
如已经叙述的，IEEE802.15.4规定信标使能网络拓扑和非信标使能网络拓扑。
在信标使能网络中，协调器周期性地发送信标，并且设备周期性地听取该信标，以同步到网络并且接入信道。根据由协调器定义的如图4所示的超帧结构，信道接入以在“超帧”内顺序发送的“帧”为单位。每个超帧30由活动和非活动两部分构成。将活动部分划分为竞争接入时间段CAP36，之后是任选无竞争时间段CFP37，用于具有服务质量要求的应用的有保证的接入。
如图4中的垂直分割线所指示的，将超帧划分为16个相等间隔的时隙，每个时隙能够承载来自协调器或者来自设备的数据帧。因此，考虑与一个协调器相关联的设备，在超帧内的每个连续时隙期间，一次仅一个设备可以与协调器通信。由协调器发送的信标帧(参见下面)首先到达时隙31。在这之后，在CAP内提供几个时隙32，这允许使用CSMA-CA以竞争的方式向设备或者从设备进行数据发送。
接着，之后是CFP的有保证的时隙GTS33，这允许在基于信标的网络中进行到设备的信道接入，如图所示，这些时隙中的每个可以延长多于一个的基本时隙。在经过非活动时间段之后，由发送另一信标帧31的协调器标记下一个超帧。在超帧的非活动时间段34期间，设备可以进入睡眠。因此，通过延长非活动时间段34的长度，可以尽可能地保存设备的电池电力。
在非信标使能网络中，除非请求协调器发送用于同步的信标(例如为了发现网络)，否则不需要协调器发送用于同步的信标。信道接入不受超帧结构限制，并且设备是异步的，通过CSMA-CA进行所有数据传送。根据诸如WiseMAC的协议，它们可以遵从它们自己的睡眠模式。
对于MBAN应用，协调器在被监视的身体外部。其可以是PDA、移动电话、床边监视站或者甚至临时用作协调器的具有足够能力的传感器。如上所述，信标使能网络中的协调器负责提供到网络设备的同步和信道接入。协调器还定义超帧的开始和结束。协调器具有两个主要特征：到其它网络的潜在通信和例如通过容易地替换充好电的电池的到足够的电源的接入。
还可以设置中央护理和监视单元，用于对可能包含若干协调器的网络的总体监控。这可以采取具有能够接收来自多个患者的连续或者偶尔的紧急数据流的监视仪器的房间的形式。一般有护士或者医疗专业人士驻扎在中央单元，持续观看并监视患者的数据。他们将响应于患者的状况的改变来采取动作。中央护理和监视单元可以无线地连接到每个协调器(在这种情况下，可以认为其是MBAN的一部分)，或者其可以具有到每个协调器的有线连接(在这种情况下，可以认为其在MBAN本身外部)。
图5至图8例示IEEE802.15.4网络中的设备和协调器之间的数据传送。在IEEE802.15.4中定义了三种基本类型的传送：
(i)到作为接收方的协调器的数据传送，设备(发送方)向接收方发送其数据——在星形和对等拓扑两者中使用；
(ii)从作为发送方的协调器的数据传送，其中，设备接收数据——在星形和对等拓扑两者中使用；以及
(iii)两个对等设备之间的数据传送——仅在对等网络中使用。
图5和6描绘了分别针对信标使能和非信标使能两种情况的从设备(网络设备11)和协调器(协调器10)的传送。不同之处在于：在信标使能情况下，设备1在CFP中使用CSMA-CA或者在CAP中使用GTS发送数据(数据帧42)之前必须等待，以从协调器接收信标帧41；而在非信标使能情况下，通常没有信标帧，设备11使用CSMA-CA随意发送数据帧42。在任一种情况下，协调器通过发送任选确认帧或者ACK43来确认数据的成功接收。下面更详细地说明这些不同类型的帧。
如果接收方由于任何原因而不能处理接收到的数据帧，则不确认消息。如果发送方在一段时间之后没有接收到确认，则假设发送不成功，并重新尝试帧发送。如果在若干重新尝试之后仍然未收到确认，则发送方可以选择终止该业务或者选择再次尝试。当没有要求确认时，发送方假设发送成功。
图7和图8例示从协调器10到设备11的数据传送。当协调器期望向信标使能的WPAN中的设备传送数据(图7)时，其在信标帧41中指示数据消息待定(pending)。设备周期性地听取信标帧，如果消息待定，则设备通过CSMA-CA发送请求数据的数据请求(MAC命令)44。协调器10通过发送确认帧43确认对数据请求的成功接收。然后，使用分段式CSMA-CA，或者在可能的情况下在确认之后立即发送待定数据帧42。设备11可以通过发送任选确认帧43来确认对数据的成功接收。该业务(transaction)现在完成。在成功完成数据业务后，从信标中的待定消息的列表中去除该消息。
在非信标使能情况下，具有针对特定设备11准备好的数据的协调器10需要等待来自所涉及的设备的、基于竞争发送的数据请求44。在接收到该请求时，协调器发送确认帧43(这也可以用来表示没有数据准备好，如果是这种情况)，之后发送数据帧42，响应于数据帧42，设备11可以发送另一确认帧43作为应答。
为了简单，上面的过程仅考虑了设备和协调器之间的数据传送的上述情况(i)和(ii)，但是如已经叙述的，在对等网络中，数据传送通常经由机制(iii)进行，涉及一个或更多个中间节点，这增加了冲突的风险并且涉及延迟。
如在图5至图8中所指示的，IEEE802.15.4网络中的通信涉及四种不同类型的帧：
—信标帧41，由信标型协调器用来发送信标
—数据帧42，用于所有数据传送
—确认帧43，用于确认成功的帧接收
—MAC命令帧44，用于处理诸如数据请求的所有MAC对等实体控制传送
四种帧类型中的每个的结构很类似，在图9中作为示例针对数据帧42示出了结构。在该图中，两个水平条分别表示MAC子层和PHY层。时间从左到右前进，并且在所涉及的字段上方示出了(以8位字节为单位)帧的每个连续字段的时间长度。每个帧由特定顺序的字段的序列构成，从左到右按照PHY发送这些字段的顺序描绘了这些字段，其中，在时间上最先发送最左端的位。对每个字段内的位从0(最左端的最低有效位)至k-1(最右端的最高有效位)进行编号，其中，字段的长度是k位。
要经由数据帧42发送的数据源自上层。将数据有效载荷传送到MAC子层，将其称为MAC服务数据单元(MSDU)。MAC有效载荷的前缀有MAC头MHR，并且附有MAC脚注MFR。MHR包含帧控制字段50(参见下面)、数据序列编号(DSN)、寻址字段和任选辅助安全头。MFR由16位的帧校验序列FCS构成。MHR、MAC有效载荷和MFR一起形成MAC数据帧(即MPDU)。将MPDU作为PHY服务数据单元PSDU传送到PHY，PSDU成为PHY有效载荷。PHY有效载荷的前缀有：包含前导码序列和帧开头定界符SFD的同步头SHR，以及包含以8位字节为单位的PHY有效载荷的长度的PHY头PHR。前导码序列和数据SFD使得接收器实现符号同步。SHR、PHR和PHY有效载荷一起形成PHY包(PHY协议数据单元PPDU)。
除了MAC有效载荷在每种情况下具有不同的功能之外，信标帧41、确认帧43和MAC命令帧44具有类似的结构，确认帧没有MAC有效载荷。此外，信标帧41、确认帧43和MAC命令帧44源自MAC子层，不涉及上层。
在图10中更详细地示出了在每种类型的帧中使用的帧控制字段50。如图所示，其由为了不同的目的而分派给子字段的16位构成。特别地，该字段的前三位表示帧类型51：信标帧41、数据帧42、确认帧43或者MAC命令帧44。在图11中示出了表明帧类型的方式。在帧类型位51之后是单个位的安全使能子字段52，其表示是否由MAC子层使能安全性。这之后是帧待定子字段53，用于指示对于接收方、发送方是否有更多数据。接下来是Ack.请求子字段54，用于指示是否从接收方请求进行确认。这之后是其它一些子字段55至59，其用于寻址的目的或者在当前的IEEE802.15.4规范中被保留。
如所叙述的，图11是帧类型子字段51的可能位值的表，其示出了值100至111在IEEE802.15.4规范中未使用。
概括了本发明的背景，现在使用医疗监视场景作为示例，参考图12至图20描述一些实施例。
本发明例如解决如下情形：正在经由布置在每个患者的身体上或周围或者植入每个患者身体中的传感器的MBAN监视患者。附带地，在后续描述中，使用诸如“MBAN”或者“网络”的术语来指给定位置的无线设备整体，即使其可能定义了整个网络内的子网络。例如，在医院病房的情况下，即使还可以凭借其本身将监视单个患者的传感器视为网络，可以将传感器和协调器视为形成单个网络。
图12至图16示意性地示出了MBAN中的三种类型的节点：如上所述的协调器10；以及如上所述的两种类型的网络设备，包括在对患者的医学监视中涉及的设备和用于非医学应用的设备13。在用于医学监视的设备中，假设至少一个这种设备11E“处于紧急状态”；换句话说，假设其涉及针对正在监视的一个或更多医学参数，感测或者传送来自/到达处于紧急情形的患者的数据。
如在图12中所示出的，支持星形和对等拓扑两者。通常来说，对于处于与协调器直接无线通信的范围内的那些网络设备，优选星形拓扑；而对于直接通信范围外部的那些设备，使用对等。
在本实施例中提供两种类型的拓扑和两种类型的连接链路：紧急状态拓扑和非紧急状态拓扑。前者与非紧急状态拓扑的区别在于具有两个区别特征：1.处于紧急状态的设备，2.高优先级通信链路。对于通信和所有即将到来的信道接入过程，紧急状态拓扑具有比非紧急状态拓扑更高的优先级。优选紧急状态拓扑是基于信标的，因为如前面所说明的，这提供协调器分派具体通信链路专用的GRS的能力。
因此，图12例示如下情形：协调器10正在通过星形拓扑经由高优先级链路14与处于紧急状态的设备11E同步进行通信；并且经由低优先级(或者“正常”优先级)链路15与其它设备13(其可能是当前在紧急状态情形下没有涉及的医疗设备或者为了存在的目的假设不存在紧急状态的非医疗设备)进行通信。
除了现在高优先级链路14经由对等连接之外，图13示出类似的布置，其指示星形和对等拓扑两者可以用于到处于紧急状态的设备的高优先级、高QoS链路。此外，由星形和对等连接两者作成低优先级链路15。
最开始，可以假设没有网络设备处于紧急状态(例如，在被监视的多个患者中没有患者处于临界状况的医学监视场景中)。因此，如图14所示，所有链路以低优先级模式开始。现在，假定设备11E之一(还标记为设备A)进入紧急状态。例如，可以是感测到可接受范围之外的血压值的血压传感器。可以识别紧急状态，并且以某种方式用信号将紧急状态传送到协调器(稍后参见一个示例)。然后，如图15所示，协调器10对处于紧急状态的医疗设备11E分配高优先级链路。例如，如果使用TDMA对设备分配有保证的时隙，则设备11E首先得到进行发送的机会。
图16示出在已经用作中继跳的网络设备进入紧急状态的对等拓扑的情况下的情形。在考虑应当给处于紧急状态的网络设备11E(设备A)给予如下机会的情况下，设计了协议：(a)从第二跳非紧急状态设备开始具有较少的拥塞；(b)确认也处于紧急状态、并且需要通过设备A进行对等路由的其它设备将获得紧急接入；以及(c)对网络设备11E保证高优先级紧急链路。
因此，如在图16的示例中所示出的，在协调器10和网络设备11E之间设定高优先级链路14。在该示例中，没有与设备11E进行对等通信的网络设备自己处于紧急状态，因此在这种情况下低优先级链路14足够了。为了进一步改进业务管理，可以将一些低优先级业务经由设备11E转向，使得其通过另一路由到达协调器10。这也将使设备1E中的任何不必要的电力消耗最少，设备11E可能由于紧急状态而使用比通常更多的电力(例如由于需要更经常地进行传感器读取)。
图17示出上述业务管理协议的处理流。在该图中(以及在图18中)，垂直列表示在协议中涉及的每个设备：协调器10、(要)处于紧急状态的网络设备11E以及诸如非医疗/非紧急状态设备13的其它设备。垂直方向表示时间流。如下进行处理：
S10：假设所有设备在非紧急状态起动，因此具有与协调器10的低优先级(星形或者对等)连接。
S11：宣告设备11E处于紧急状态。这可能以多种方式发生，这在本说明书的范围之外，但是在同一申请人的共同未决申请中进行了描述。典型的场景是：由网络设备自身的传感器感测到的值到达一些种类的临界值。在任何情况下，假设协调器10和设备11E两者都识别并宣告设备11E“处于紧急状态”；例如，其在感测到处于诸如需要加强监视的一些临界水平的医学参数时涉及。
S12：协调器10和处于紧急状态的设备11E响应于宣告的紧急状态(该宣告可能实际上来自协调器本身)而协作，以建立紧急链路(高优先级链路)。例如，协调器可以通知设备11E使用哪个GTS来进行发送。
S13：如果其它设备还不知道这一点，则设备11E向当前正在通过设备11E(设备A)路由通信的其它设备宣告紧急状态。该宣告实际上可以源自协调器10，以通过设备11E继续传送到其它对等连接的设备。
S14：网络设备11E当前处于如图16所示的支持其对等连接的其它装置的通信链路的情形。如果这些其它设备中的任何一个自己处于紧急状态，则设备11E继续这样做。
S15：另一方面，设备11E检查其是否具有足够的资源(在无线电信道和电池电力两方面)来保持与其它对等设备的已有低优先级链路。可选地，或者另外，设备11E检查在紧急链路的拥塞或者QoS水平方面、保持低优先级业务的效果如何。
S16：如果步骤S15中的回答为“是”(有足够的资源可用)，则倘若有充足的无线电和设备资源可用，则设备11E尽管使用降低的速率，也继续支持该低优先级链路。例如，针对设备11E的紧急状态宣告可能意为：设备11E必须更频繁地向协调器10发送传感器数据，这占用部分上行链路的可用空间，并且还使用电池电力。
S17：如果S15中的回答为“否”(没有足够的资源可用)，则设备11E优选通过将一些其与其它设备13的已有低优先级对等链路传送到另一协调器，来中断这些低优先级对等链路，以避免数据丢失。依据实施，其它网络设备13中的一些或者全部可以用作二级协调器。可选地，设备11E可以例如通过降低每个链路的数据速率，来减少投入到低优先级链路的资源。
S18：此外，其它设备13可以自己检测降低的QoS，作为设备11E和协调器10进行的业务优先的结果。在这种情况下，其它设备13可以例如通过试图找到用于对等通信的可选路由，来自己尝试发起拓扑的改变，这避免了设备11E。
依据网络设备的能力，处于紧急状态的设备11E不能进行步骤S15-S17中所需的决定，或者其它设备13不能进行步骤S18中的动作。在这种情况下，协调器10可以接管这些步骤，并且按照需要将结果通知网络设备。可选地，或者另外，可以如下简化协议。
图18示出可以可选地在上述设备11E进入紧急状态的情形下应用的简化的协议。在该协议中，设备11E不向其它相邻设备通知其紧急状态。这不允许任何高优先级对等链路，意味着仅对想要通过任意处于紧急状态的设备进行通信的其它设备授权低优先级链路。相反，设备11E控制所需的链路的数量。过程如下：
S20：与前面相同，或许由协调器10宣告设备11E处于紧急状态。
S21：因此，协调器10和设备11E在它们之间建立高优先级链路。
S22：现在假定从一些其它设备13接收到了对低优先级链路的请求。
S23：设备11E检查其与其它设备的已有链路的数量是否超过(或者已经达到)预定限制。即使是相对简单的网络设备例如通过保持在计数器中的计数，也应当能够发现这一点。
S24：如果对S23的回答为“是”，即超过了限制，则设备11E拒绝对链路的请求，并且根据当前拓扑继续进行操作。这有助于减少通过医疗紧急状态设备的业务流，并且减少中继发送或者重新发送的数量。假定处于紧急状态的医疗设备进行的处理在医疗紧急状态设备内导致冲突和拥塞避免。
S25：另一方面，如果对S23的回答为“否”，则设备11E授权所请求的低优先级链路。
S26至S30：可以将步骤S23至S25的处理重复任意次数，直到达到对链路数量的预定限制为止。
现在，对如何将上述协议容纳在例如从IEEE802.15.4中延伸的当前正在开发的IEEE802.15.6的通信标准中，给出一些描述。
图19和图20例示本发明一个实施例中的对IEEE802.15.4帧格式的可能变形例，以通过添加被标记为“紧急状态”的新位来容纳紧急情形，并且使其适合IEEE802.15.6。在该变形例中，可以在不对IEEE802.15.4中的帧类型进行任何其它改变的情况下，获得新颖的紧急状态帧类型。
如已经概括的，IEEE802.15.4提供包括信标帧41、数据帧42、确认帧43和MAC命令帧44的各种帧类型。在IEEE802.15.6中，实现上述过程的一种方式是引入又一帧类型、紧急状态帧，以向目的地设备宣告紧急状态(或者非紧急状态)。
图19示出与针对IEEE802.15.4已经提出的图10的帧控制字段50相对应的帧控制字段500的结构。通过比较图19和图10可以看出，与在IEEE802.15.4中相同，位0-2表示帧类型501，但是如图20所示，可能的帧类型值改变。在先前保留的值100-111(参见图10)中，现在使用位值“111”来表示新颖的紧急状态帧类型。值100至110保持为保留值供将来使用。
在帧控制字段500的其余子字段中，除了新使用第7位作为针对紧急状态的标志(例如：“1”＝紧急，“0”＝非紧急)以外，存在与在图10的帧控制字段50中基本相同的组成部分。现在使用位8来表示Ack策略(对应于图10的Ack请求子字段)。用于安全使能位502、帧待定位503、PANID压缩506、目的地寻址模式507、帧版本508和源寻址模式的子字段具有与IEEE802.15.4帧控制字段50中的其组成部分相同的功能。
总的来说，本发明的实施例可以提供以下特征和优点：
*使用通过MAC帧控制头中的“紧急”状态位的链路优先级分派以确定链路优先级。
*以这样的方式对拓扑进行管理：处于星形拓扑内的范围内并在紧急状态下并且没有到其它设备的活动连接的医疗设备自动地获得高优先级紧急链路，以及信标模式(例如TDMA-ALOHA)信道接入模式中的第一GTS(或者早期的GTS之一)。
*使低优先级设备避免在其路由内包括高优先级医疗紧急状态设备作为中继的转向协议(diversionprotocol)。
*使正在用作用于相邻传感器设备的中间跳节点的紧急状态医疗设备减少其低/正常优先级业务的业务负荷、在严重的情况下甚至中断低或者正常优先级链路的拥塞和冲突避免机制/协议。
*提出的协议使得能够改进处理医疗紧急情形的支持。
工业应用性
本发明的实施例在使用MBAN方便紧急状态管理时扮演极其重要的角色。注意以下情形：
(i)利用在患者身体上形成MBAN的无线传感器，可以在医院或者家里监视世界上亿万心脏病和心脏问题患者。MBAN可以为这些患者提供额外的活动性。然而，对于诸如异常心脏功能的情形或者诸如心脏病发作的更严重的情况下的这种患者组，确保可靠的通信信道以保证不丢失紧急状态或者警报信号极其重要。本发明提供安全紧急状态触发机制，以通过发送“紧急状态确认”使所有涉及的实体知道紧急状态。
(ii)世界上亿万人正在遭受糖尿病的痛苦。近来考虑用于血糖测量的可植入或者无创伤方法。可以使用MBAN在24小时内监视患者的血糖水平信息。存在如下情形：患者的血糖水平不正常，需要针对患者的紧急地理位置定位和其它必须的紧急医疗过程。
(iii)可以使用MBAN在数据丢失可能威胁到生命的重症监护中对患者进行监视的同时，收集感测的数据。
(iv)提高医疗系统中紧急状态响应的人力成本和效率。
(v)改进医疗MBAN系统中的紧急状态获知度。
(vi)通过使紧急状态响应处理自动化降低人力成本。
(vii)虽然主要针对低数据速率应用进行了设想，但是可以将MBAN应用于各个包的丢失很关键并且影响质量的流视频/音频数据的传送。错误的数据可能对紧急情况下的基本的诊断有负面影响。
(viii)对于医学诊断，需要MMR或者X光图像非常清楚，以便医生正确地对患者进行诊断。因此，再次，可靠的数据传送是必不可少的。
总的来说，本发明可以提供一种用于对具有多个网络设备和协调器的无线传感器网络进行操作的技术，该多个网络设备包括用于监视多个参数的传感器，协调器用于直接以星形协议或者间接以对等协议与网络设备进行通信，这种技术包括：
布置协调器，以通过低优先级链路至少与网络设备的子集进行通信；
由网络设备的传感器收集传感器数据，并且将数据传送到协调器；
针对网络设备中的至少之一检测紧急状态的存在；
与处于紧急状态的设备中的至少之一建立高优先级链路，对于网络资源，高优先级链路比低优先级链路具有更高优先级；以及
在一个设备正在用作用于与其它设备的低优先级链路的中继跳节点的情况下，依据其它设备是否处于紧急状态、高优先级链路的拥塞或QoS水平和/或设备中的一个的电力可用性，保持、修改或者中断那些低优先级链路。这种技术例如可以应用于使用根据IEEE802.15.6工作的MBAN在医院中监视患者。
本发明可以采用新颖的网络设备(传感器)、协调器或者用于网络设备和协调器的硬件模块的形式，并且本发明可以通过替换或者修改由网络设备和/或每个协调器的处理器执行的软件来实现。
因此，本发明的实施例可以用硬件、或者作为在一个或更多个处理器上运行的软件模块或者在其组合上实现。本发明还可以作为用于执行这里描述的技术中的任意一个的部分或全部的一个或更多个设备或装置程序(例如计算机程序和计算机程序产品)来实施。可以将实施本发明的这些程序存储在计算机可读介质上，或者例如可以是一个或更多个信号的形式的。这些信号可以是可以从因特网网站下载或者可以在载波信号上提供或者是任意其它形式的数据信号。
虽然上面的描述仅参考了无线传感器网络中的传感器和协调器，但是MBAN可以包括这些种类之外的其它设备。潜在地，可以将诸如配药机制的一些患者护理中的介入装置在协调器的无线控制下布置在网络中。因此，高优先级链路不必局限于对传感器及其通信的控制，而可以例如用于向患者分发药物以稳定紧急状态下的生命参数(例如心律)的命令。
在上述实施例中，假设网络最初仅具有低优先级链路，并且在紧急状态下与设备建立高优先级链路将涉及用新的高优先级链路替换与该设备的已有低优先级链路，通过低优先级链路对没有处于紧急状态的其它设备进行服务。然而，可能存在如下实现：在“正常”工作状况下，带宽和电力相对冗余，这允许高优先级链路成为所有网络设备与协调器的通信的默认模式。在这种情况下，对于所有网络设备，网络可以使用高优先级链路开始，并且可以将针对没有处于紧急状态的设备的链路降级为低优先级链路，将高优先级链路留给处于紧急状态的每个设备。这可能涉及本身没有处于紧急状态的网络设备，识别出一些其它网络设备处于紧急状态，将其与协调器的链路降级以将优先级给予紧急状态设备。
如上面已经叙述的，还可以在与协调器的通信(不一定经由MBAN本身)中对MBAN提供一些形式的中央控制和监视单元。例如，可能在解除紧急状态声明时涉及这种中央控制。
上面的描述关注确定患者的医疗紧急状态的技术，因为这被视为本发明的重要应用。然而，其不是唯一可能的应用。可以使用传感器在非医疗情形下监视活体。例如，可以使用与上述相同的技术来监视任何有危险的人(示例：老人或者虚弱的人或者孩子；处于危险环境中的人等)。在这种情况下，紧急状况可能呈现诸如事故的一些形式的物理征兆。在这种情形下，将特别使用用于诸如脉搏、温度、加速度等的这些生命参数的传感器。正与在医疗场景中相同，在紧急状态下，希望在可能的情况下提供高优先级链路。
存在许多可能将本发明应用于人体或者其它活体的BAN之外。一种可能是能够检测诸如任务关键的工业环境(例如电站)中的许多潜在场景的工业紧急状态的WSN。这可以应用于工厂环境中的多个控制点。例如，可以考虑工厂的加热装置中的温度传感器或者针对食品生产线的压力阈值。就像用于医疗紧急状态一样，低(正常)和高优先级链路在这种WSN中的双重使用可以应用于这些系统中的紧急状态。因此，权利要求中的术语“实体”应当被解释为除了活体之外，还覆盖任意这种工业环境。
虽然上面的描述作为示例参考了IEEE802.15.4和IEEE802.15.6，但是不管是否根据IEEE802.15.6工作，本发明都可以应用于任意类型的基于帧的无线传感器网络或者MBAN以及其它类型的BAN，即使非医疗人体域网络仍然需要在紧急情形下改善通信可靠性。

Claims (13)

1.一种在无线传感器网络中使用的第一网络设备，所述无线传感器网络具有：多个网络设备，所述多个网络设备包括监视一个或更多参数的传感器；以及协调器，所述协调器能够通过高优先级链路或者低优先级链路与所述多个网络设备进行通信，其中，所述第一网络设备包括：
至少一个所述传感器；
识别装置，用于识别所述网络设备是否处于紧急状态；以及
响应装置，响应于所述紧急状态的识别，与所述协调器建立高优先级链路，其中：
所述第一网络设备被配置为充当通过至少一个其它所述网络设备的高优先级链路或者低优先级链路进行的对等通信的中继；
所述识别装置进一步能够进行操作以识别每个所述其它网络设备是否也处于紧急状态；以及
所述响应装置能够进行操作以：
对于也处于紧急状态的每个所述其它网络设备，保持与该网络设备的对等通信；
对于没有处于紧急状态的每个所述其它网络设备，检查所述第一网络设备是否具有足够的资源来支持所述对等通信，如果所述第一网络设备具有足够的资源，则修改与该其它网络没备的对等通信，如果所述第一网络设备不具有足够的资源，则中断与该其它网络设备的对等通信。
2.根据权利要求1所述的第一网络设备，其中，所述响应装置被配置为进一步依据所述高优先级链路的QoS或者拥塞水平和所述网络设备的电力可用性中至少之一，来保持、修改或者中断所述对等通信。
3.根据权利要求1或2所述的第一网络设备，其中，所述响应装置被配置为通过减少与没有处于所述紧急状态的另一所述网络设备通过低优先级链路进行的对等通信的速率，来修改所述对等通信。
4.根据权利要求1或2所述的第一网络设备，还包括：计数装置，用于保持关于由所述第一网络设备本身正在充当中继的所述其它网络设备的数量的计数，其中，所述响应装置进一步响应于所述紧急状态的识别，依据所述计数的当前值拒绝关于充当又一网络设备的中继的请求。
5.根据权利要求1或2所述的第一网络设备，其中，当所述网络设备的传感器感测到的参数达到临界值时，关于所述网络设备识别出紧急状态。
6.根据权利要求5所述的第一网络设备，其应用于监视活体的医学参数。
7.根据权利要求1或2所述的第一网络设备，其中，以分时的方式构造网络资源，以在每个单位时间段定义一个或更多时隙，其中，保留所述时隙中的一个或更多个供所述高优先级链路使用。
8.根据权利要求7所述的第一网络设备，其中，所述网络资源进一步被构造为在每个单位时间段内定义竞争接入时间段，以供至少所述低优先级链路使用。
9.一种无线传感器网络，其具有：包括根据权利要求1至8中任一个所述的第一网络设备的多个网络设备；以及协调器，用于直接以星形协议或者间接以对等协议与所述多个网络设备进行通信，其中，所述协调器被配置用于至少与所述网络设备的子集通过低优先级链路进行通信，所述协调器响应于所述网络设备中的一个或更多网络设备的紧急状态的存在的确定，与所述设备中的所述一个或更多个建立高优先级链路，与所述低优先级链路相比，所述高优先级链路针对网络资源具有更高优先级。
10.根据权利要求9所述的无线传感器网络，其中，当网络设备的传感器感测到的参数达到临界值时，关于所述网络设备识别出紧急状态。
11.根据权利要求10所述的无线传感器网络，其应用于监视活体的医学参数。
12.根据权利要求9所述的无线传感器网络，其中，以分时的方式构造网络资源，以在每个单位时间段定义一个或更多时隙，其中，保留所述时隙中的一个或更多个供所述高优先级链路使用。
13.根据权利要求12所述的无线传感器网络，其中，所述网络资源进一步被构造为在每个单位时间段内定义竞争接入时间段，以供至少所述低优先级链路使用。
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