【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，尤其涉及一种低功耗的数据链路层协议的实现方法及应用。
技术介绍
1、低功耗链路（low power link）是指在通信系统中采用了优化设计，以降低功耗消耗的链路。由于现代通信系统对电池寿命和能源效率的要求越来越高，开发低功耗链路也越来越重要。目前，低功耗链路在物联网iot、移动通信和无线传感器网络等领域有着广泛的应用。它不仅可以延长设备的电池寿命，还可以减少能源消耗，提高系统的可靠性和可持续性。
2、在进行低功耗链路设计时，通常可以从硬件结构、协议选择和优化算法等方面进行设计，目前较为常见的低功耗链路技术可以包括：1）低功耗硬件设计：使用低功耗的电路设计技术，如功率管理单元（power management unit）和时钟门控电路等，可以有效减少功耗。2）数据链路层优化：通过改进数据链路层协议，如使用低功耗蜂窝网络（low-powerwide area network，lpwan）或低功耗蓝牙（bluetooth low energy，ble）等来减少数据传输时的能量消耗。3）数据压缩与优化：采用压缩算法对传输的数据进行压缩，在保证数据可靠性的前提下减少数据传输量，从而降低功耗。
3、其中，数据链路层优化是指在通信系统的数据链路层实现中采用了优化设计以降低功耗消耗的技术。除了当前公知的无线技术wifi、蓝牙、zigbee等提供的超低功耗链路，现有技术也提供了一些低功耗的私有协议链路，其是针对某些特定应用场景或行业的低功耗链路通信需求设计的自定义协议，这种私有链路协议通常用于无线
4、本专利技术就是基于实际的低功耗应用需求，提供了一种不同于wifi、蓝牙、zigbee等现有协议的私有协议链路，用于实现低功耗链路通信。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种低功耗的数据链路层协议的实现方法及应用。本专利技术设计的低功耗的数据链路层协议，提供了一种不同于wifi、蓝牙、zigbee等现有技术的超低功耗链路技术，提供了更节能和高效的数据传输配置，尤其适用于物联网设备的无线组网通信。本协议仅定义数据链路层，物理层可以充分利用已有技术的物理层。
2、为实现上述目标，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一种低功耗的数据链路层协议的实现方法，协议用于对功耗敏感的第一设备和对功耗不敏感的第二设备在数据链路层的通信，包括设备组网阶段和连接通信阶段，所述第二设备保持射频收发机开启处于接收状态；
4、设备组网阶段：支持低功耗的第一设备获取周边环境中的第二设备信息；向选择的目标第二设备发出入网请求，目标第二设备触发对前述第一设备的身份认证；身份认证成功后第一设备加入所述目标第二设备组建的网络，第一设备与所述目标第二设备建立连接；其中，在建立连接时，第一设备提供一个间隔时间interval参数，所述间隔时间用于建立连接后该第一设备同目标第二设备维持链路同步；
5、连接通信阶段：第一设备与目标第二设备连接成功后，第一设备在每个所述间隔时间向目标第二设备发起周期性握手，通过所述周期性握手来维持第一设备同目标第二设备之间的低功耗链路；其中，所述第一设备配置有低功耗模式，在所述低功耗模式下，所述目标第二设备能够利用周期性握手的时机向第一设备同步来自其它设备的数据信息；在有数据发送时，所述第一设备能够唤醒自己。
6、进一步，在连接通信阶段，所述目标第二设备还被配置为：利用周期性握手的时机，让第一设备退出低功耗休眠模式；
7、和/或，所述第一设备被配置为：利用周期性握手的时机，同目标第二设备重新协商链路参数，包括根据应用需求重新配置所述间隔时间的大小。
8、进一步，所述第一设备的状态机被配置为：包括对应低功耗模式的休眠状态deepsleep，以及设备连接状态agent connecting和设备连接完成状态agent connected；所述设备连接状态agent connecting为复合状态，里面包括发现子状态discovering和认证子状态authentication；
9、第一设备开机上电后进入前述设备连接状态的发现子状态discovering以获取周边环境中的第二设备信息；第一设备同目标第二设备认证自己的身份时，第一设备进入认证子状态authentication；当前述复合状态中的任一子状态发生超时，所述第一设备进入前述休眠状态deep sleep；
10、当第一设备的身份认证成功时，第一设备接入目标第二设备网络，进入前述设备连接完成状态agent connected；
11、当设备连接完成状态agent connected发起了断开连接事件时，第一设备进入休眠状态deep sleep。
12、进一步，当第一设备的身份认证失败时，第一设备再次进入发现子状态discovering以重新尝试接入目标第二设备的网络；当重连尝试次数小于某个预设次数阈值时，第一设备反复尝试；当重连尝试次数大于等于预设次数阈值时，第一设备进入前述休眠状态deep sleep。
13、进一步，在所述休眠状态deep sleep下，所述第一设备被配置为：获取用户触发的设备入网操作信息，根据所述设备入网操作信息，重新进入发现子状态discovering，并在身份认证成功后加入新的第二设备网络。
14、进一步，在所述发现子状态discovering下，所述第一设备被配置为：与周边环境中处于工作态的第二设备进行交互，收集周边环境中的第二设备的响应信息，向用户输出可选择的第二设备以供用户选择，所述响应信息包括第二设备向第一设备反馈的设备名称、时钟信号与支持的服务类型信息；以及，获取用户选择的目标第二设备，向目标第二设备发送连接请求connect命令；
15、所述第二设备在响应第一设备时被配置为：选择随机的回避时间而不是立刻返回消息；所述回避时间被配置为在第一设备预定的接收窗口对应的时间段以内，即不早于所述接收窗口的起始时间且不晚于所述接收窗口的结束时间。
16、进一步，所述第一设备发送连接请求connect命令后，开启接收窗口，在前述接收窗口等待目标第二设备的确认信号ack；当第一设备在接收窗口超时前收到ack时，第一设备进入身份认证流程；否则，根据重连尝试次数选择下一次的重连时间；
17、其中，所述目标第二设备在ack中为该第一设备分配了用于低功耗链路中通信的逻辑地址，第一设备进行身份认证时应用所述逻辑地址；
18、所述连接请求connect命令中包括目标第二设备的网络地址和前述间隔时间interval参数，所述间隔时间参数的大小由第一设备进行配置。
19、进一步，还包括步骤：当第一设备在接收窗口超时前未收到目标第二设备的ack时，对当前重连尝试次数n进行加1运算本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低功耗的数据链路层协议的实现方法，其特征在于，协议用于对功耗敏感的第一设备和对功耗不敏感的第二设备在数据链路层的通信，包括设备组网阶段和连接通信阶段，所述第二设备保持射频收发机开启处于接收状态；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在连接通信阶段，
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一设备的状态机被配置为：包括对应低功耗模式的休眠状态Deep Sleep，以及设备连接状态Agent connecting和设备连接完成状态Agent connected；所述设备连接状态Agent connecting为复合状态，里面包括发现子状态Discovering和认证子状态Authentication；
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当第一设备的身份认证失败时，第一设备再次进入发现子状态Discovering以重新尝试接入目标第二设备的网络；当重连尝试次数小于某个预设次数阈值时，第一设备反复尝试；当重连尝试次数大于等于预设次数阈值时，第一设备进入前述休眠状态Deep Sleep。
5.根据权利要求3所
6.根据权利要求3的方法，其特征在于，在所述发现子状态Discovering下，所述第一设备被配置为：与周边环境中处于工作态的第二设备进行交互，收集周边环境中的第二设备的响应信息，向用户输出可选择的第二设备以供用户选择，所述响应信息包括第二设备向第一设备反馈的设备名称、时钟信号与支持的服务类型信息；以及，获取用户选择的目标第二设备，向目标第二设备发送连接请求Connect命令；
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述第一设备发送连接请求Connect命令后，开启接收窗口，在前述接收窗口等待目标第二设备的确认信号ACK；当第一设备在接收窗口超时前收到ACK时，第一设备进入身份认证流程；否则，根据重连尝试次数选择下一次的重连时间；
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括步骤：当第一设备在接收窗口超时前未收到目标第二设备的ACK时，对当前重连尝试次数N进行加1运算，所述N为大于等于1的自然数；
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一设备根据间隔时间Interval参数来向目标第二设备发送周期性握手请求，发送请求完成后，开启接收窗口；
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当接入目标第二设备网络的多个第一设备配置了相同的间隔时间参数时，为各第一设备对应的间隔时间配置一个随机的等待时间random以延迟该第一设备发起周期性握手的时间点；此时，第一设备发起周期性握手的时间点是其对应的间隔时间的起点到来时刻再加上对应的等待时间random。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：在连接通信阶段，利用周期性握手的时机，所述第一设备和第二设备进行实现长数据包的交互；
12.一种基于代理设备的低功耗通信系统，其特征在于：包括WiFi接入点AP、支持低功耗的客户终端STA和代理设备，所述AP用于接入互联网，所述客户终端STA对功耗敏感，所述代理设备对功耗不敏感；所述代理设备与AP通信连接；
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：所述客户终端STA为低功耗物联网IOT设备，包括各种传感器设备；
14.一种网络设备，其特征在于包括：
15.一种终端设备，其特征在于包括：
...【技术特征摘要】
1.一种低功耗的数据链路层协议的实现方法，其特征在于，协议用于对功耗敏感的第一设备和对功耗不敏感的第二设备在数据链路层的通信，包括设备组网阶段和连接通信阶段，所述第二设备保持射频收发机开启处于接收状态；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在连接通信阶段，
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一设备的状态机被配置为：包括对应低功耗模式的休眠状态deep sleep，以及设备连接状态agent connecting和设备连接完成状态agent connected；所述设备连接状态agent connecting为复合状态，里面包括发现子状态discovering和认证子状态authentication；
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当第一设备的身份认证失败时，第一设备再次进入发现子状态discovering以重新尝试接入目标第二设备的网络；当重连尝试次数小于某个预设次数阈值时，第一设备反复尝试；当重连尝试次数大于等于预设次数阈值时，第一设备进入前述休眠状态deep sleep。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述休眠状态deep sleep下，所述第一设备被配置为：获取用户触发的设备入网操作信息，根据所述设备入网操作信息，重新进入发现子状态discovering，并在身份认证成功后加入新的第二设备网络。
6.根据权利要求3的方法，其特征在于，在所述发现子状态discovering下，所述第一设备被配置为：与周边环境中处于工作态的第二设备进行交互，收集周边环境中的第二设备的响应信息，向用户输出可选择的第二设备以供用户选择，所述响应信息包括第二设备向第一设备反馈的设备名称、时钟信号与支持的服务类型信息；以及，获取用户选择的目标第二设备，向目标第二设备发...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦韧，刘达，
申请(专利权)人：上海物骐微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。