[发明专利]无线通信的建立

说明书

Michael Wurm

Arun Sharma

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年11月30日提交的、美国临时申请No.61/565,450的优先权，其在此作为参考引入本文。

技术领域

本发明涉及设备之间的无线通信。有些实施例适于其中一个或多个是移动的设备。

背景技术

无线通信已经在以下参考中进行了描述：

[1]Joseph Polastre,Jason Hill,David Culler,Versatile Low Power Media Access for Wireless Sensor Networks,SenSys’04,November3-5,2004,Baltimore,Maryland,USA(ACM).

[2]Wei Ye,John Heidemann,Deborah Estrin,An Energy-Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks(2002).

[3]Michael Buettner,Gary V.Yee,Eric Anderson,Richard Han,X-MAC:A Short Preamble MAC Protocol for Duty-Cycled Wireless Sensor Networks,SenSys’06,November 1-3,2006,Boulder,Colorado,USA(ACM).

[4]Yu-Chee Tseng,Chih-Shun Hsu,Ten-Yueng Hsieh,Power-Saving Protocols for IEEE 802.1 l-Based Multi-Hop Ad Hoc Networks,IEEE INFOCOM 2002.

[5]Yuan Li,Wei Ye,John Heidemann,Energy and Latency Control in Low Duty Cycle MAC Protocols,USC/ISI Technical Report ISI-TR-595,August 2004.

图1说明了设备110的示例性无线网络。每个设备110包括无线电收发器120，该无线电收发器120进而包括连接到天线130的发送器120T和接收器120R。设备110通常还包括计算机处理器(处理单元)140和存储器150，该存储器150存储数据和由处理器140执行的计算机指令。设备由通常是电池的电源160供电。

设备110可以是诸如无线钥匙(key)的单功能设备，但也可以是多功能设备，例如，可以进行电话呼叫并有可能执行诸如发送电子邮件、编辑文档等其它功能的智能移动电话。

许多网络拓扑都可用于无线设备。一个例子是传统的星形拓扑–当设备110通过中心设备(未示出)通信时。另一个例子是网状网络，包括特定(ad-hoc)对等网络；在该特定网络中，任何设备110都可以充当路由器来在其它设备之间传递消息。

小尺寸对移动设备来说是非常期望的属性，但是这限制电池160的尺寸并由此限制电池的能量预算。这导致更频繁的电池替换或充电，这是不期望的。

无线无线电120/130可以相当精密，并且可以使用复杂的调制和协议来最大化多用户场景中的吞吐量，同时在有限的可用带宽中操作。但是，在发送或接收模式中，对于无线电，复杂的操作会需要更多的操作能力。

在有些协议中，为了节约电池电力，设备间歇地断开它们的无线电发送器120T和接收器120R。这些基于工作循环的通信协议允许无线电120大部分时间都保留在低功率节能状态。

在这种基于工作循环的通信中，有初始发现和同步操作，其中设备110发现彼此并且对用于通信的时隙和无线电通道取得一致意见。这种同步或发现协议还应当是能量高效的，以便延长设备的电池寿命。对于时间关键的应用，协议应当帮助实现建立通信的低等待时间。

许多现有技术都与无线传感器网络和无线传感器节点之间数据分组以使用最少量能量的方式的转发相关。这种网络通常是网状网络，其中所有节点110都是相同类型的设备并且通信应当在每对节点之间都是可能的。

如以上所指出的，能量可以通过调整每个设备110的无线电120的工作循环来节约，这意味着无线电120一直都不接通。为了让两个设备110通信，必须有它们的无线电同时接通的时间。挑战就是找出具有低工作循环并且同时具有低等待时间(这意味这这些相交之间的短时间)的协议。