[發明專利]用于減小無線傳感器網絡中的功率的設備及方法

在審

• 申請號: 201480032074.1
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN105265013A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 阿里通·E·查法;盧曉林;周建偉
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;H04J3/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

技術領域

本發明大體上涉及無線網絡，且特定地說涉及用于減小無線傳感器網絡中的功率的設備及方法。

背景技術

無線傳感器網絡(WSN)用于各種應用領域，包含工業工序監測及控制、環境及生境監測、交通控制、建筑自動化及健康護理應用。在一些應用中，通電傳感器可以用于惡劣環境中，且傳感器在延長的時間量內是不受限制的。然而，如果傳感器是由電池供電，那么電池容量可能限制不受限制的傳感器節點的部署。在更換電池不增加額外成本及復雜性的情況下，所述電池供電傳感器節點應用將具有有限壽命。能量收集是用于增加傳感器節點的壽命的一種替代方案。如果可定期收集能源，那么傳感器節點可操作的時間實質上長于只進行電池供電的情況。然而，如果能量收集裝置較小以減小傳感器節點的大小及傳感器節點部署的成本，那么其只可收集相對較少能量，這約束了裝置的能量消耗。

發明內容

在所描述的實例中，一種無線傳感器裝置包含無線收發器、白名單產生器及功率控制邏輯。無線收發器經配置以經由無線傳感器網絡進行發射及接收。白名單產生器經配置以識別經由無線傳感器網絡與無線傳感器裝置直接通信的無線傳感器節點、識別被指派用于無線傳感器裝置與已識別無線傳感器節點中的每一者之間的通信的時槽，且產生并維持已識別無線傳感器節點及對應時槽的名單。功率控制邏輯經配置以基于對應于名單中提供的已識別無線傳感器節點的已識別時槽對收發器供電以接收來自每一已識別無線傳感器節點的發射。

在一個實例中，一種方法包含由無線傳感器裝置識別經由無線傳感器網絡與無線傳感器裝置直接通信的無線傳感器節點。時槽被指派用于無線傳感器裝置與已識別無線傳感器節點中的每一者之間的通信。由無線傳感器裝置產生并維持已識別無線傳感器節點及對應時槽的名單。由無線傳感器裝置基于對應于名單中提供的已識別無線傳感器節點的已識別時槽對收發器供電以接收來自每一已識別無線傳感器節點的發射。

在另一實例中，一種無線傳感器網絡包含經配置以無線地通信的多個傳感器節點。所述傳感器節點中的每一者經配置以抑制定期接收器激活，且包含白名單產生器及功率控制邏輯。白名單產生器經配置以在網絡初始化時間間隔期間識別與傳感器節點直接通信的相鄰傳感器節點、識別被指派用于所述傳感器節點與已識別相鄰傳感器節點中的每一者之間的通信的時槽，且產生并維持已識別相鄰傳感器節點及對應時槽的名單。功率控制邏輯經配置以基于對應于名單中提供的已識別相鄰傳感器節點的已識別時槽對收發器供電以接收來自每一已識別相鄰傳感器節點的發射。

附圖說明

圖1是根據各個實施例的無線網絡的方框圖。

圖2是適用于圖1的無線網絡中的通信的時槽/幀時序的圖。

圖3是經配置以接入圖1的無線網絡的無線裝置的方框圖。

圖4是用于圖1的無線網絡中的功率優化的方法的流程圖。

具體實施方式

無線電操作消耗電池操作的無線傳感器網絡裝置中的大部分總功耗。因此，為了保證無線傳感器網絡裝置的壽命，應最小化無線電使用，同時在裝置之間提供足夠多的通信。一些常規的傳感器網絡裝置通過周期性暫停無線電收聽而非忙-等待無線電收聽來最小化無線電功耗。在周期性暫停無線電收聽時，無線電經定期地激活持續短時間以接收數據包。相比之下，在忙-等待無線電收聽時，無線電被繼續供電。周期性暫停收聽的使用能夠大幅減小無線電功耗。

在采用周期性暫停收聽的許多傳感器網絡中，定期收聽以功耗為主，因為數據包發射的頻率遠小于收聽周期(例如每分鐘發射1個數據包)。因此，需要用于增加低功率傳感器網絡裝置的壽命的額外技術。

在一些實施例中，在無線傳感器網絡初始化期間，無線裝置識別網絡中的其它裝置及所述裝置在其期間通信的時槽/幀。每一裝置構造并維持白名單，所述白名單指定裝置的無線電在其期間被供電以與其它裝置通信的時槽/幀。通過只在白名單中指定的時槽/幀期間給無線電供電，無線裝置能夠大幅減小無線電的功耗，同時保證每當可能發生通信時對無線電供電。

圖1是根據各個實施例的無線網絡100的方框圖。網絡100包含彼此無線通信的裝置102到114。裝置102到114又稱為節點。為了清楚起見，圖1只示出了幾個無線節點，但是網絡100可包含任何數目的無線節點。裝置102到114可由提供有限能量的電源(例如電池及能量收集系統)供電。網絡100可為無線傳感器網絡，且裝置102到114中的每一者可為測量環境的一或多個參數并經由網絡100發射測量值的無線傳感器裝置/節點。