用于時(shí)隙信道跳頻mac協(xié)議中降低功耗的時(shí)隙跳過技術(shù)的制作方法
【專利說明】
[0001] 要求在35U.S.C. 119 (e)下的優(yōu)先權(quán)
[0002] 本申請(qǐng)要求2014年7月31日提交的題為"SlotSkippingTechniquesFor ReducedPowerConsumptionInTimeSlottedChannelHoppingMacProtocol"的美國 臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?2/031482 (代理人案卷編號(hào)TI-75335P巧的優(yōu)先權(quán)并通過引用將該臨時(shí) 專利申請(qǐng)并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明一般設(shè)及無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)，并且更具體地，設(shè)及用于在時(shí)隙信道跳頻 燈SCH)MC協(xié)議中降低功耗的時(shí)隙跳過技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0004]IE邸802. 15. 4e是被設(shè)計(jì)用于低功率和低速率網(wǎng)絡(luò)的802. 15. 4的增強(qiáng)型MC層 協(xié)議。該協(xié)議適用于具有資源約束的傳感器裝置；例如，低功耗、低計(jì)算能力和低存儲(chǔ)量。 時(shí)隙信道跳頻燈SCH)是IE邸802. 15. 4e網(wǎng)絡(luò)中的MC機(jī)制。在TSCH中，時(shí)間被劃分為若 干時(shí)隙，并且每個(gè)裝置被時(shí)間同步于網(wǎng)絡(luò)中的根節(jié)點(diǎn)并使用時(shí)隙在網(wǎng)絡(luò)中通信/同步。裝 置在時(shí)隙期間根據(jù)跳頻序列（F服）在所有信道之中跳頻。TSCH可W實(shí)現(xiàn)更高的容量并提供 更精細(xì)的粒度用于在IE邸802. 15. 4e網(wǎng)絡(luò)中省電。
[0005] 無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（WPAN)被用于在相對(duì)短的距離內(nèi)傳遞信息。與無線局域網(wǎng) (WLAN)不同，經(jīng)由WPAN實(shí)現(xiàn)的連接設(shè)及很少基礎(chǔ)設(shè)施或者不設(shè)及基礎(chǔ)設(shè)施。運(yùn)種特征允 許為各種各樣的裝置實(shí)現(xiàn)小型省電且廉價(jià)的解決方案。在IEEE802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)中可W采用 兩種不同類型的裝置：全功能裝置（FFD)和精簡(jiǎn)功能裝置（RFD)。FFD是能夠充當(dāng)個(gè)人區(qū)域 網(wǎng)（PAN)協(xié)調(diào)器的裝置。RFD是不能充當(dāng)PAN協(xié)調(diào)器的裝置。RFD旨在用于極簡(jiǎn)單的應(yīng)用， 諸如燈開關(guān)或無源紅外傳感器；它不需要發(fā)送大量數(shù)據(jù)并且在某一時(shí)間僅與單個(gè)F抑相關(guān) 聯(lián)。因此，RFD可W使用最少的資源和存儲(chǔ)器容量來實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0006] 僅借助示例并參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例：
[0007] 圖1包括示例性個(gè)人區(qū)域網(wǎng)的圖示；
[000引 圖2A和2B是圖示說明TSCH操作的簡(jiǎn)單時(shí)序圖；
[0009] 圖3是現(xiàn)有技術(shù)TSCH裝置的功耗曲線圖；
[0010] 圖4是示例性TSCH裝置的框圖；
[0011] 圖5A-5B是圖示說明時(shí)隙跳過的功耗曲線圖；
[001引圖6A-6C是圖示說明信標(biāo)跳過的功耗曲線圖；
[001引圖7A-7C是圖示說明定時(shí)漂移測(cè)定的功耗曲線圖；W及
[0014]圖8是圖示說明裝置在基于時(shí)隙的通信系統(tǒng)中的操作的流程圖。
[0015] 本發(fā)明各實(shí)施例的其他特征將從下面的附圖和【具體實(shí)施方式】中變得顯而易見。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 現(xiàn)在將參考附圖來詳細(xì)描述本公開的特定實(shí)施例。為了一致起見，不同附圖中的 元件由相同的參考標(biāo)記表示。在本公開的各實(shí)施例的下列具體描述中，闡述了很多具體細(xì) 節(jié)W提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。不過，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，可W在 沒有運(yùn)些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明。在其他實(shí)例中，眾所周知的功能并沒有詳細(xì)描述， W免不必要地使本說明書復(fù)雜化。
[0017]IE邸802. 15. 4e是被設(shè)計(jì)用于低功率和低速率網(wǎng)絡(luò)的802. 15. 4的增強(qiáng)型MC層 協(xié)議。該協(xié)議適用于具有資源約束的傳感器裝置；例如，低功耗、低計(jì)算能力和低存儲(chǔ)量。 由于通過個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（PAN)在住宅和辦公室環(huán)境互連的傳感器和致動(dòng)器變得越來越常見， 限制每一個(gè)裝置的功率耗散是重要的。某些裝置可WW電池運(yùn)行，在此情況下，頻繁更換電 池是不合乎需要的。某些裝置可能W有限的電量運(yùn)行，該有限的電量可W使用各種方法由 該裝置自身生成，諸如：從太陽或其他光源轉(zhuǎn)換，從運(yùn)動(dòng)或熱效應(yīng)捜尋，收集周圍電磁場(chǎng)的 會(huì)K量等。
[001引 時(shí)隙信道跳頻燈SCH)是IE邸802. 15. 4e網(wǎng)絡(luò)中的MAC機(jī)制。在TSCH中，時(shí)間被 劃分為若干時(shí)隙，并且每個(gè)裝置被時(shí)間同步于網(wǎng)絡(luò)中的根節(jié)點(diǎn)并使用時(shí)隙在網(wǎng)絡(luò)中通信/ 同步。典型的IE邸802. 15. 4e網(wǎng)絡(luò)可W利用例如被劃分為IOms時(shí)隙的1. 2秒帖。當(dāng)裝置 不活躍時(shí)，它們可W轉(zhuǎn)換到低功率睡眠模式，W便省電。然而，每一個(gè)裝置在每一個(gè)時(shí)隙開 始時(shí)喚醒W便確定定時(shí)信標(biāo)是否被傳送到該時(shí)隙中。在每個(gè)時(shí)隙發(fā)生的運(yùn)些短喚醒事件會(huì) 耗散相當(dāng)多的電量。
[0019] 為了降低功耗，本公開的各實(shí)施例可W通過預(yù)測(cè)定時(shí)信標(biāo)何時(shí)到達(dá)并由此避免裝 置在每個(gè)時(shí)隙的不必要喚醒來降低功耗。本公開的各實(shí)施例還可W檢測(cè)并避免裝置對(duì)時(shí)隙 的無效使用，W便降低功耗。裝置操作的運(yùn)些省電模式的【具體實(shí)施方式】在下面更詳細(xì)地描 述。
[0020] 圖1包括兩種類型的示例性個(gè)人區(qū)域網(wǎng)，即星形拓?fù)?10和端到端（peer to peer)拓?fù)?20的圖示。兩種類型可W共存于例如住宅或辦公室中。在運(yùn)個(gè)示例中，全功 能裝置（FFD) 102由實(shí)屯、圓表示，而精簡(jiǎn)功能裝置（RFD) 103由空屯、圓表示。裝置到裝置 通信路徑由箭頭104表示。如前所述，！邸E802. 15. 4e是被設(shè)計(jì)用于低功率和低速率網(wǎng)絡(luò) 的802. 15. 4的增強(qiáng)型MAC層協(xié)議。IE邸802. 15. 4和IE邸802. 15. 4e的普通操作是眾 所周知的，并且將不會(huì)在本文詳細(xì)描述；但是，下面提供IEEE 802. 15. 4e的操作的簡(jiǎn)要描 述。更詳細(xì)的描述可W在IE邸標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)中找到。IE邸標(biāo)準(zhǔn)802. 15. 4TM-2011，"Low-Rate Wireless化rsonal Area化tworks (Xr-WPANs)"通過引用并入本文。同樣，IE邸標(biāo)準(zhǔn) 802. 15. 4eTM-2012, "Low-Rate Wireless F*ersonal Area 化tworks (Xr-WPANs) Amen血ent I :MAC sublayer"通過引用并入本文。
[0021]IE邸802. 15. 4e體系架構(gòu)依據(jù)若干塊來定義W便簡(jiǎn)化該標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)些塊被稱為層。 每一層負(fù)責(zé)該標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)部分并向更高層提供服務(wù)。各層之間的接口用于定義在該標(biāo)準(zhǔn)中 描述的邏輯鏈接。LR-WPAN裝置包括至少一個(gè)PHY(物理層），該物理層包含射頻（R巧收發(fā) 器及其低等級(jí)控制機(jī)構(gòu)化及MC(媒體訪問控制）子層，該MC子層提供對(duì)用于所有傳輸類 型的物理信道的訪問。
[002引根據(jù)應(yīng)用需求，I邸E802. 15. 4eLR-WPAN可W在兩種拓?fù)浼葱切瓮負(fù)?10或端到 端拓?fù)?20的任一種中運(yùn)行。兩種拓?fù)渚趫D1中示出。在星形拓?fù)渲?，在裝置與被稱為 PAN協(xié)調(diào)器111的單個(gè)中央處理器之間建立通信。PAN協(xié)調(diào)器111也可W被稱為例如根節(jié) 點(diǎn)。PAN中的其他裝置可W被稱為例如葉節(jié)點(diǎn)。裝置通常具有某些關(guān)聯(lián)的應(yīng)用，并且是用于 網(wǎng)絡(luò)通信的起始點(diǎn)或端接點(diǎn)。PAN協(xié)調(diào)器還可W具有特定應(yīng)用，但是它可W用于啟動(dòng)、終止 或圍繞網(wǎng)絡(luò)路由通信。PAN協(xié)調(diào)器是PAN的主要控制器。在任一拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的所有裝 置具有唯一地址，其被稱為擴(kuò)展地址。裝置將使用擴(kuò)展地址用于在PAN內(nèi)直接通信，或者當(dāng) 該裝置相關(guān)時(shí)，使用由PAN協(xié)調(diào)器分配的短地址。
[0023]在F抑111被激活之后，它可W建立自己的網(wǎng)絡(luò)并變成PAN協(xié)調(diào)器。所有星形網(wǎng) 絡(luò)相對(duì)于目前正在運(yùn)行的所有其他星形網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立運(yùn)行。運(yùn)通過選擇在射頻通信范圍內(nèi)目前 未被任何其他網(wǎng)絡(luò)使用的PAN標(biāo)識(shí)符來實(shí)現(xiàn)。一旦已選擇PAN標(biāo)識(shí)符，PAN協(xié)調(diào)器允許其 他裝置（可能是F抑和R抑兩者）加入它的網(wǎng)絡(luò)。更高層可W使用在IE邸標(biāo)準(zhǔn)802. 15. 4e 中描述的程序來形成星形網(wǎng)絡(luò)。
[0024]PAN協(xié)調(diào)器111往往將由住宅或辦公室布線來供電，而其他裝置將最有可能是電 池供電的。受益于星形拓?fù)涞膽?yīng)用包括例如住宅自動(dòng)控制、個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC)外設(shè)、游戲和 個(gè)人健康護(hù)理。
[00巧]端到端拓?fù)?20也具有PAN協(xié)調(diào)器121，該P(yáng)AN協(xié)調(diào)器也可W被稱為根節(jié)點(diǎn)；但是， 端到端拓?fù)洳煌谛切瓮負(fù)渲幵谟谌魏稳~裝置都能夠與任何其他葉裝置通信，只要它們 在彼此的范圍內(nèi)。端到端拓?fù)湓试S實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，諸如網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?br>[0026]例如，一個(gè)裝置（諸如F抑121)通過作為在信道上通信的第一裝置而被任命為 PAN協(xié)調(diào)器。進(jìn)一步的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可W由端到端拓?fù)錁?gòu)成，并且有可能對(duì)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造施加拓?fù)?限制。每個(gè)獨(dú)立的PAN選擇唯一的標(biāo)識(shí)符。運(yùn)個(gè)PAN標(biāo)識(shí)符允許網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各裝置之間使用 短地址來通信，并允許橫跨獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)的各裝置之間的傳輸。
[0027]諸如工業(yè)控制和監(jiān)測(cè)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、資產(chǎn)和庫存跟蹤、智能農(nóng)業(yè)和安全的應(yīng)用 可W受益于端到端網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹６说蕉司W(wǎng)絡(luò)允許多重跳頻W將消息從網(wǎng)絡(luò)上的任何裝置路由 到任何其他裝置。此類功能可W在更高層上添加，但是它