[发明专利]用于减小无线传感器网络中的功率的设备及方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及无线网络，且特定地说涉及用于减小无线传感器网络中的功率的设备及方法。

背景技术

无线传感器网络(WSN)用于各种应用领域，包含工业工序监测及控制、环境及生境监测、交通控制、建筑自动化及健康护理应用。在一些应用中，通电传感器可以用于恶劣环境中，且传感器在延长的时间量内是不受限制的。然而，如果传感器是由电池供电，那么电池容量可能限制不受限制的传感器节点的部署。在更换电池不增加额外成本及复杂性的情况下，所述电池供电传感器节点应用将具有有限寿命。能量收集是用于增加传感器节点的寿命的一种替代方案。如果可定期收集能源，那么传感器节点可操作的时间实质上长于只进行电池供电的情况。然而，如果能量收集装置较小以减小传感器节点的大小及传感器节点部署的成本，那么其只可收集相对较少能量，这约束了装置的能量消耗。

发明内容

在所描述的实例中，一种无线传感器装置包含无线收发器、白名单产生器及功率控制逻辑。无线收发器经配置以经由无线传感器网络进行发射及接收。白名单产生器经配置以识别经由无线传感器网络与无线传感器装置直接通信的无线传感器节点、识别被指派用于无线传感器装置与已识别无线传感器节点中的每一者之间的通信的时槽，且产生并维持已识别无线传感器节点及对应时槽的名单。功率控制逻辑经配置以基于对应于名单中提供的已识别无线传感器节点的已识别时槽对收发器供电以接收来自每一已识别无线传感器节点的发射。

在一个实例中，一种方法包含由无线传感器装置识别经由无线传感器网络与无线传感器装置直接通信的无线传感器节点。时槽被指派用于无线传感器装置与已识别无线传感器节点中的每一者之间的通信。由无线传感器装置产生并维持已识别无线传感器节点及对应时槽的名单。由无线传感器装置基于对应于名单中提供的已识别无线传感器节点的已识别时槽对收发器供电以接收来自每一已识别无线传感器节点的发射。

在另一实例中，一种无线传感器网络包含经配置以无线地通信的多个传感器节点。所述传感器节点中的每一者经配置以抑制定期接收器激活，且包含白名单产生器及功率控制逻辑。白名单产生器经配置以在网络初始化时间间隔期间识别与传感器节点直接通信的相邻传感器节点、识别被指派用于所述传感器节点与已识别相邻传感器节点中的每一者之间的通信的时槽，且产生并维持已识别相邻传感器节点及对应时槽的名单。功率控制逻辑经配置以基于对应于名单中提供的已识别相邻传感器节点的已识别时槽对收发器供电以接收来自每一已识别相邻传感器节点的发射。

附图说明

图1是根据各个实施例的无线网络的方框图。

图2是适用于图1的无线网络中的通信的时槽/帧时序的图。

图3是经配置以接入图1的无线网络的无线装置的方框图。

图4是用于图1的无线网络中的功率优化的方法的流程图。

具体实施方式

无线电操作消耗电池操作的无线传感器网络装置中的大部分总功耗。因此，为了保证无线传感器网络装置的寿命，应最小化无线电使用，同时在装置之间提供足够多的通信。一些常规的传感器网络装置通过周期性暂停无线电收听而非忙-等待无线电收听来最小化无线电功耗。在周期性暂停无线电收听时，无线电经定期地激活持续短时间以接收数据包。相比之下，在忙-等待无线电收听时，无线电被继续供电。周期性暂停收听的使用能够大幅减小无线电功耗。

在采用周期性暂停收听的许多传感器网络中，定期收听以功耗为主，因为数据包发射的频率远小于收听周期(例如每分钟发射1个数据包)。因此，需要用于增加低功率传感器网络装置的寿命的额外技术。

在一些实施例中，在无线传感器网络初始化期间，无线装置识别网络中的其它装置及所述装置在其期间通信的时槽/帧。每一装置构造并维持白名单，所述白名单指定装置的无线电在其期间被供电以与其它装置通信的时槽/帧。通过只在白名单中指定的时槽/帧期间给无线电供电，无线装置能够大幅减小无线电的功耗，同时保证每当可能发生通信时对无线电供电。

图1是根据各个实施例的无线网络100的方框图。网络100包含彼此无线通信的装置102到114。装置102到114又称为节点。为了清楚起见，图1只示出了几个无线节点，但是网络100可包含任何数目的无线节点。装置102到114可由提供有限能量的电源(例如电池及能量收集系统)供电。网络100可为无线传感器网络，且装置102到114中的每一者可为测量环境的一或多个参数并经由网络100发射测量值的无线传感器装置/节点。