用于时隙信道跳频MAC协议中降低功耗的方法和装置制造方法及图纸

本申请公开用于时隙信道跳频MAC协议中降低功耗的方法和装置。一种装置可以耦合到基于时隙的通信系统并且接收(802)以周期率在该通信系统的时隙中广播的定时信标包，其中网络使用序列帧的时隙信道跳频协议，每个序列帧具有多个时隙。该装置可以将其时基与定时信标同步(804)。该装置可以计算(810)对应于在被安排供所述装置使用的下一个时隙之前的数个时隙的睡眠时间，并且随后将所述装置置于(810)睡眠模式。该装置可以在睡眠时间后被唤醒(812)并在下一个时隙期间运行。该装置可以重复计算睡眠时间、进入睡眠模式并在睡眠时间后唤醒运行的过程，以便降低功耗。

【技术实现步骤摘要】
用于时隙信道跳频MAC协议中降低功耗的方法和装置本申请是申请日为2015年7月29日的名称为“用于时隙信道跳频MAC协议中降低功耗的方法和装置”的中国专利申请201510455195.3的分案申请。要求在35U.S.C.119(e)下的优先权本申请要求2014年7月31日提交的题为“SlotSkippingTechniquesForReducedPowerConsumptionInTimeSlottedChannelHoppingMacProtocol”的美国临时专利申请号62/031482(代理人案卷编号TI-75335PS)的优先权并通过引用将该临时专利申请并入本文。
本专利技术一般涉及无线个人区域网，并且更具体地，涉及用于在时隙信道跳频(TSCH)MAC协议中降低功耗的时隙跳过技术。
技术介绍
IEEE802.15.4e是被设计用于低功率和低速率网络的802.15.4的增强型MAC层协议。该协议适用于具有资源约束的传感器装置；例如，低功耗、低计算能力和低存储量。时隙信道跳频(TSCH)是IEEE802.15.4e网络中的MAC机制。在TSCH中，时间被划分为若干时隙，并且每个装置被时间同步于网络中的根节点并使用时隙在网络中通信/同步。装置在时隙期间根据跳频序列(FHS)在所有信道之中跳频。TSCH可以实现更高的容量并提供更精细的粒度用于在IEEE802.15.4e网络中省电。无线个人区域网(WPAN)被用于在相对短的距离内传递信息。与无线局域网(WLAN)不同，经由WPAN实现的连接涉及很少基础设施或者不涉及基础设施。这种特征允许为各种各样的装置实现小型省电且廉价的解决方案。在IEEE802.15.4网络中可以采用两种不同类型的装置：全功能装置(FFD)和精简功能装置(RFD)。FFD是能够充当个人区域网(PAN)协调器的装置。RFD是不能充当PAN协调器的装置。RFD旨在用于极简单的应用，诸如灯开关或无源红外传感器；它不需要发送大量数据并且在某一时间仅与单个FFD相关联。因此，RFD可以使用最少的资源和存储器容量来实现。附图说明仅借助示例并参照附图来描述根据本专利技术的特定实施例：图1包括示例性个人区域网的图示；图2A和2B是图示说明TSCH操作的简单时序图；图3是现有技术TSCH装置的功耗曲线图；图4是示例性TSCH装置的框图；图5A-5B是图示说明时隙跳过的功耗曲线图；图6A-6C是图示说明信标跳过的功耗曲线图；图7A-7C是图示说明定时漂移测定的功耗曲线图；以及图8是图示说明装置在基于时隙的通信系统中的操作的流程图。本专利技术各实施例的其他特征将从下面的附图和具体实施方式中变得显而易见。具体实施方式现在将参考附图来详细描述本公开的特定实施例。为了一致起见，不同附图中的元件由相同的参考标记表示。在本公开的各实施例的下列具体描述中，阐述了很多具体细节以提供对本专利技术的透彻理解。不过，对本领域的普通技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本专利技术。在其他实例中，众所周知的功能并没有详细描述，以免不必要地使本说明书复杂化。IEEE802.15.4e是被设计用于低功率和低速率网络的802.15.4的增强型MAC层协议。该协议适用于具有资源约束的传感器装置；例如，低功耗、低计算能力和低存储量。由于通过个人区域网(PAN)在住宅和办公室环境互连的传感器和致动器变得越来越常见，限制每一个装置的功率耗散是重要的。某些装置可以以电池运行，在此情况下，频繁更换电池是不合乎需要的。某些装置可能以有限的电量运行，该有限的电量可以使用各种方法由该装置自身生成，诸如：从太阳或其他光源转换，从运动或热效应搜寻，收集周围电磁场的能量等。时隙信道跳频(TSCH)是IEEE802.15.4e网络中的MAC机制。在TSCH中，时间被划分为若干时隙，并且每个装置被时间同步于网络中的根节点并使用时隙在网络中通信/同步。典型的IEEE802.15.4e网络可以利用例如被划分为10ms时隙的1.2秒帧。当装置不活跃时，它们可以转换到低功率睡眠模式，以便省电。然而，每一个装置在每一个时隙开始时唤醒以便确定定时信标是否被传送到该时隙中。在每个时隙发生的这些短唤醒事件会耗散相当多的电量。为了降低功耗，本公开的各实施例可以通过预测定时信标何时到达并由此避免装置在每个时隙的不必要唤醒来降低功耗。本公开的各实施例还可以检测并避免装置对时隙的无效使用，以便降低功耗。装置操作的这些省电模式的具体实施方式在下面更详细地描述。图1包括两种类型的示例性个人区域网，即星形拓扑110和端到端(peertopeer)拓扑120的图示。两种类型可以共存于例如住宅或办公室中。在这个示例中，全功能装置(FFD)102由实心圆表示，而精简功能装置(RFD)103由空心圆表示。装置到装置通信路径由箭头104表示。如前所述，IEEE802.15.4e是被设计用于低功率和低速率网络的802.15.4的增强型MAC层协议。IEEE802.15.4和IEEE802.15.4e的普通操作是众所周知的，并且将不会在本文详细描述；但是，下面提供IEEE802.15.4e的操作的简要描述。更详细的描述可以在IEEE标准文献中找到。IEEE标准802.15.4TM-2011，“Low-RateWirelessPersonalAreaNetworks(LR-WPANs)”通过引用并入本文。同样，IEEE标准802.15.4eTM-2012，“Low-RateWirelessPersonalAreaNetworks(LR-WPANs)Amendment1：MACsublayer”通过引用并入本文。IEEE802.15.4e体系架构依据若干块来定义以便简化该标准。这些块被称为层。每一层负责该标准的一个部分并向更高层提供服务。各层之间的接口用于定义在该标准中描述的逻辑链接。LR-WPAN装置包括至少一个PHY(物理层)，该物理层包含射频(RF)收发器及其低等级控制机构以及MAC(媒体访问控制)子层，该MAC子层提供对用于所有传输类型的物理信道的访问。根据应用需求，IEEE802.15.4eLR-WPAN可以在两种拓扑即星形拓扑110或端到端拓扑120的任一种中运行。两种拓扑均在图1中示出。在星形拓扑中，在装置与被称为PAN协调器111的单个中央处理器之间建立通信。PAN协调器111也可以被称为例如根节点。PAN中的其他装置可以被称为例如叶节点。装置通常具有某些关联的应用，并且是用于网络通信的起始点或端接点。PAN协调器还可以具有特定应用，但是它可以用于启动、终止或围绕网络路由通信。PAN协调器是PAN的主要控制器。在任一拓扑网络上运行的所有装置具有唯一地址，其被称为扩展地址。装置将使用扩展地址用于在PAN内直接通信，或者当该装置相关时，使用由PAN协调器分配的短地址。在FFD111被激活之后，它可以建立自己的网络并变成PAN协调器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：/n通过装置接收包；/n通过所述装置根据所述包确定睡眠时间；/n通过所述装置转换到睡眠模式；以及/n在转换到所述睡眠模式之后，通过所述装置唤醒所述睡眠时间。/n

【技术特征摘要】
20140731 US 62/031,482;20150626 US 14/751,6021.一种方法，其包括：
通过装置接收包；
通过所述装置根据所述包确定睡眠时间；
通过所述装置转换到睡眠模式；以及
在转换到所述睡眠模式之后，通过所述装置唤醒所述睡眠时间。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述包是信标包。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述信标包包括用信标周期性字段编码的信息元和发送所述信标的时隙帧数频率的指示。


4.根据权利要求3所述的方法，其中所述信息元是一个字节，并且所述时隙帧数频率的所述指示是一个字节。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述包在路由协议目标导向的有向无环图信息对象消息即RPLDODAG信息对象消息中。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述包包括RPLDIO频率指示。


7.根据权利要求6所述的方法，其中所述RPLDIO频率指示是一个字节。


8.根据权利要求7所述的方法，其中所述RPLDIO频率指示紧随所述包的媒体访问控制起始码即MAC起始码。


9.根据权利要求1所述的方法，还包括：在接收到所述包之后，通过所述装置发送确认包即ACK包。


10.根据权利要求9所述的方法，其中所述ACK包包括减速因子德尔塔。

【专利技术属性】
技术研发人员：A·康达路拉乌，A·E·扎法，J·周，R·为丹特姆，X·路，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US