用于超低功率模式传输的系统及方法技术方案

本申请案涉及用于超低功率模式传输的系统及方法。揭示用于无线通信网络(100)中的超低功率装置的时隙分配布置。使用各种指示符将被分配到超低功率装置(140、150)唤醒帧的时隙识别为超低功率时隙。所述超低功率时隙被分配为基于争用的时隙而允许所述无线网络(100)中的超低功率装置(140、150)扩展用于与所述网络同步的间隔，从而克服无线通信网络(100)的短同步间隔要求，从而通过保存与所述无线通信网络(100)的频繁同步所需的电力来显著地改进电池寿命。

【技术实现步骤摘要】
相关申请案的交叉参考本申请案主张2015年4月28日申请的第62/153,802号美国临时专利申请案的优先权，所述美国临时专利申请案出于所有目的以全文引用的方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及无线通信领域，且更特定来说，涉及低功率无线通信网络的领域。
技术介绍
在无线通信网络中，网络控制元件或协调器发射包含信息的周期性信标以促进与为无线通信网络的部分或打算加入无线通信网络的各种无线装置或节点通信。信标中的信息可识别待用于任何特定时间处的通信的频道、何时发送此信标的时序信息、链路信息及其它网络及与通信相关参数等等。无线装置或节点可将此信息用于无线通信网络中的数据传输。为在无线通信网络中通信，需要装置及节点与信标发射时序同步，使得它们能够及时接收信标且能够在网络中通信。无线网络中的信标接收及同步取决于装置及节点中所使用的时钟晶振的精确度。信标发射的周期性经选择使得可在失去同步之前接收信标。举例来说，在约40ppm的典型时钟晶振精确度及传输帧中的2msec保护时间间隔下，需要约每隔25秒发射信标。这要求装置及节点每隔25秒唤醒及接收信标。对于(例如)每隔30分钟或每隔一小时传输数据的装置及节点，以每25秒间隔唤醒显著地降低功率效率。一般来说，装置及节点基于电池电力操作。期望这些电池能持续较长时间；然而，在频繁唤醒以接收信标进行同步的情况下，即使在没有待传输的数据时，这些装置及节点也快得多地释放电池电力。无线网络(例如(举例来说)IEEE 802.15.4e-时隙化信道跳跃(TSCH)、无线传感器网络(WSN)及类似网络)需要保存电池电力，使得装置及节点能够操作较长的时间而无需频繁地更换电池。参看图1，说明基于TSCH的无线网络的常规时隙操作。传输时间被散布到隙帧中，其中每一隙帧包含时隙(或隙)。在分配的时隙期间，装置及节点使用各种不同的信道在网络中通信。举例来说，如果节点A及节点B被分配隙帧1中的时隙3以与彼此通信，那么它们可使用信道3通信；然而，如果节点A及节点B被分配隙帧2中的时隙4，那么它们可使用信道5通信等等。参看图2，说明基于TSCH的无线网络的常规时隙操作的时间线。在接收侧处添加约2msec的保护时间。保护时间与同步间隔及时钟晶振精确度的关系给定如下：Synchronization_interval＝guard_time/(2*clock_accuracy)表1说明呈现约2msec保护时间间隔的TSCH的针对不同晶振精确度的同步间隔。如所说明，具有约40ppm的晶振精确度的装置/节点，需要约每隔25秒与网络同步。晶振精确度(ppm)2030405060同步间隔(sec)5033252016表1：TSCH的针对不同晶振精确度的同步间隔。为加入无线通信网络，装置/节点扫描由网络元件或网络协调器发送的信标的传输信道。信标包含关于由装置/节点用来在网络中建立通信链路的共享及专用隙(或时隙)的信息。一旦装置/节点加入网络，那么其开始使用专用隙且有时使用共享隙向网络协调器报告数据。装置/节点处执行的应用的类型确定向协调器节点报告的数据的频率。举例来说，一些应用可能需要每隔30分钟或每隔一小时或每天一次等等报告数据。对于这些装置/节点，必须比报告数据所需更频繁地与网络同步(例如每隔25秒)需要显著的电力使用且使装置/节点功率低效。
技术实现思路
根据实施例，揭示一种装置。所述装置包含收发器及耦合到所述收发器的处理器。所述处理器经配置以确定无线网络同步时间周期，及如果所述无线网络的同步时间周期比预定的时间周期短那么将用于传输帧的时隙识别为超低功率时隙。根据另一实施例，揭示一种方法。所述方法包含：确定无线网络同步时间周期；及如果所述无线网络的同步时间周期比预定的时间周期短那么将用于传输帧的时隙识别为超低功率时隙。根据又另一实施例，揭示一种网络元件。所述网络元件包含：收发器，其经配置以发射及接收无线网络中的数据；及处理器，其耦合到所述收发器且经配置以确定网络装置的数据传输时间及如果所述无线网络的同步时间比所述网络装置的数据传输时间间隔短那么将用于从所述网络装置接收帧的时隙识别为超低功率时隙。附图说明图1说明基于TSCH的无线通信网络的常规时隙操作。图2说明基于TSCH的无线网络的常规时隙操作的时间线。图3A说明根据实施例的示范性无线通信网络。图3B说明根据实施例的无线通信网络中的网络节点的示范性结构。图4说明根据实施例的用于在无线通信网络中以超低功率模式传输数据的流程图。具体实施方式以下描述提供用于实施标的物的不同特征的许多不同实施例或实例。这些描述仅出于说明性目的且并不限制本专利技术的范围。根据实施例，揭示克服无线通信网络的短同步间隔要求的时隙分配布置。使用各种指示符将被分配到超低功率装置唤醒帧的时隙识别为超低功率时隙。将超低功率时隙分配为基于争用的时隙而允许无线网络中的超低功率装置扩展用于与网络同步的间隔以克服无线通信网络的短同步间隔要求，从而通过保存电力来显著地提高电池寿命。参看图3A，说明根据实施例的网络100。网络100包含网络协调器110、中间节点INM(1)到(n)及叶节点LN(1)到(n)。中间节点INM(1)到(n)是提供叶节点LN(1)到(n)到网络协调器110的通信路径的节点。从叶节点到网络协调器可存在一个或一个以上跳跃连接，例如(举例来说)，叶节点LN(1)必须经过仅一个中间节点INM(1)以到达网络协调器110，而叶节点LN(2)及LN(3)在到达网络协调器110之前必须跳跃通过两个中间节点INM(2)及INM(3)。类似地，基于任何特定网络配置，在叶节点与网络协调器之间可存在许多中间节点。当新节点(叶节点或中间节点)加入网络100时，此时基于网络100的网络通信协议，新节点扫描传输信道以搜索由网络协调器广播的信标且确定其可用来与网络协调器建立信任的时隙。一旦新节点与网络协调器建立信任且加入网络100，网络协调器可将专用链路及时隙分配到新节点以将数据发送到网络协调器及网络中的其它节点。参看图3B，根据实施例说明无线网络100中的网络节点(叶、中间或协调器)的示范性结构。网络100包含网络元件110，其作为用于网络100的网络协调器。网络元件110可为任何无线通信网络元件(例如，接入点、网络中继器、网络扩展器、无线路由器或能够连接到网络的任何其它装置)且提供到各种装置的无线通信连接。网络元件110包含收发器112、处理器114、存储装置116及天线118以及各种其它系统组件。尽管为进行解释而展示简单的元件；然而，网络元件110可具有各种其它系统组件及多个元件，举例来说，网络元件110可具有多个处理器、天线、存储装置、收发器、显示器、用户接口及类似物。网络元件110可通信地耦合到后端网络装置120及网络130。网络元件110可耦合到各种其它网络及系统以提供网络服务，举例来说，可将网络元件110连接到内容服务器、因特网、蜂窝式网络、媒体服务提供商、路由器及类似物。此外，可经由有线或无线通信链路或其组合将网络元件110连接到这些系统。网络100包含各种无线通信装置，例如(举例来说)中间节点140及叶节点150。尽管出于示范性目的，仅展示一个中间节点及叶节点；然而，网络100可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其包括：收发器；及处理器，其耦合到所述收发器且经配置以：确定无线网络同步时间周期，及如果所述无线网络的同步时间周期比预定的时间周期短，那么将用于传输帧的时隙识别为超低功率时隙。

【技术特征摘要】
2015.04.28 US 62/153,802;2016.02.09 US 15/019,7211.一种装置，其包括：收发器；及处理器，其耦合到所述收发器且经配置以：确定无线网络同步时间周期，及如果所述无线网络的同步时间周期比预定的时间周期短，那么将用于传输帧的时隙识别为超低功率时隙。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器进一步经配置以使用所述超低功率时隙将唤醒帧传输到所述无线网络中的网络元件。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述超低功率时隙是基于争用的时隙。4.根据权利要求2所述的装置，其中所述处理器通过在链路信息元素中设置将用于传输所述唤醒帧的链路指示为超低功率时隙链路的指示符来将所述时隙识别为超低功率时隙。5.根据权利要求2所述的装置，其中所述唤醒帧包含将所述唤醒帧指示为所述超低功率唤醒帧的帧类型指示符。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述超低功率唤醒帧包含时隙结束字段，其包含指示关于所述超低功率唤醒帧被传输到所述无线网络中的所述网络元件的时间的所述超低功率时隙的结束的时间周期。7.根据权利要求5所述的装置，其中所述帧类型指示符包含于所述唤醒帧的帧控制字段中。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述预定的时间周期是执行于所述装置上的应用的数据传输时间间隔。9.一种方法，其包括：确定无线网络同步时间周期；及如果所述无线网络的同步时间周期比预定的时间周期短，那么将用于传输帧的时隙识别为超低功率时隙。10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：在所述超低功率时隙中...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿里通·E·查法，巴赫尔·哈龙，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US