[发明专利]用于调度数据通信的小区控制器和方法

说明书

本发明涉及调度系统中的通信，该系统包括：‑通信装置(D#0、D#1、…、D#n)，其具有功率电池并且被配置用于唤醒以在专用于所述各个装置的预定义时隙内接收/发送数据，然后进入睡眠模式以节省电池电量；‑以及小区控制器(CC)，其向通信装置重复地发送信标以向装置通告是否预期要向所述装置分配未来时隙以及最终进行调度以分配所述未来时隙的时刻。在发送当前信标之前，小区控制器针对各个装置考虑直至装置可使用其时隙的时刻由于入睡阶段和唤醒阶段而引起的能量消耗来计算该装置所支持的最大时间偏移Max(t_off,n)。还根据其最大支持时间偏移Max(t_off,n)对预期具有当前信标中指示的专用时隙的装置的第一列表进行排序。挑选列表的开头的装置并将其插入到末尾。对于该装置，计算发送当前信标的时刻与分配专用时隙的时刻之间的时间偏移t_off,n，并且确定该装置的时间偏移t_off,n是否大于其最大支持时间偏移Max(t_off,n)。如果是，则将该装置(D#n)在第一列表中上移，并确定该装置的新时间偏移t_off,n。最后，根据更新的列表数据来校正当前信标，特别是该装置具有其新时间偏移t_off,n。

技术领域

本发明涉及通信装置(例如，连接的传感器)的操作优化以用于使这些装置的功耗最小化。

背景技术

在无线电通信系统中，介质访问控制(MAC)层的主要任务之一是提供信道接入控制机制，以便在需要通信的不同装置(以下也称为“站”)之间共享可用无线电资源。

在基于分组模式竞争的信道接入中，多路接入机制能够检测并减少数据分组冲突。

相反，在电路交换信道接入方法中，多路接入机制预留一些资源以建立逻辑信道。

通常，多路接入机制与用于控制分组重复的差错控制机制关联，以便为各个建立的信道实现最低服务质量(QoS)。优化全局可用带宽也是多路接入机制的主要目标之一。分组无线电无线网络中使用的多路接入协议的示例是CSMA/CA(用在802.11网络中)、时隙ALOHA、动态TDMA、移动时隙Aloha、CDMA。

TDMA通过将信号划分为不同的时隙来允许多个用户共享相同频率信道。时隙被分配给特定装置，从而避免小区中的任何无线电冲突。TDMA的主要优点在于，移动台的无线电部分仅需要侦听和广播其自己的时隙。时间通常按固定持续时间的时间帧划分，各个帧被划分为固定数量的时隙。中央控制器(在一些标准中称为接入点或基站)负责在需要通信的不同装置之间共享带宽。然后，一些时隙被许可给各个装置，各个时隙专用于该装置的通信。通常，时隙周期性地分配，并且按连续时间超帧组织。

在动态TDMA中，调度算法基于各个数据流的业务要求将各个超帧中可变数量的时隙动态地预留给一些可变比特率数据流。然后，中央控制器将不同分配的时隙安排到超帧中以便优化带宽(减少时隙间时间和信令数据)和装置功耗。为此，在各个超帧的开始处插入信令信息，以便向各个装置指示所分配的时隙量及其位置(即，时间偏移)。

在CSMA/CA中，不需要中央调度，因为各个站决定它是否可经由信道发送数据。在发送之前使用载波监听机制以检测信道占用。当听到另一站时，冲突避免确定在再次侦听自由通信信道之前的等待时段。此方法的一个缺点是接收站需要长期地侦听信道，这具有高功耗成本。为此，已开发出节电算法以降低功耗。其中大多数基于引入由中央控制器所发射的特定广播信标帧用信号通知的固定持续时间的时间帧。仅允许中央控制器与站之间的通信(即，802.11中的基础设施模式)。然后，站仅在一些特定时间帧期间被唤醒。中央控制器仅在目的地站被唤醒的时间帧期间调度下行链路业务。然而，这种类型的机制要求站被唤醒并在一个完整时间帧(而非TDMA中的一个时隙)期间侦听信道。