BR112019007199B1

BR112019007199B1 - Métodos e sistema para sincronizar comunicações entre um dispositivo pai em uma rede de salto de canal particionado por tempo primário (tsch) e dispositivos terminais de baixa energiaenergia

Info

Publication number: BR112019007199B1
Application number: BR112019007199-7A
Authority: BR
Inventors: Vidya Prakash; Saurabh Jain; Christopher Scott Hett
Original assignee: Landis+Gyr Innovations, Inc.
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2020-09-24
Also published as: US20180103443A1; WO2018071261A1; AU2017342834B2; CN110115072B; NZ751809A; AU2017342834A1; JP2019534635A; BR112019007199A2; CN110115072A; BR112019007199B8; CA3037839A1; MX2019003933A; US9974035B2; JP6823169B2

Abstract

são revelados sistemas e métodos para sincronizar comunicações entre um dispositivo controlador que opera em um protocolo de salto de canal particionado por tempo (tsch) e um dispositivo de rede de baixa energia que opera em um protocolo de salto de canal de baixa energia. o dispositivo controlador subdivide partições de tempo de tsch e se comunica com dispositivos de tsch adjacentes durante uma porção primária da partição de tempo e ouve as comunicações a partir de um dispositivo de baixa energia conectado durante a porção secundária da partição de tempo. ao receber uma solicitação de sincronização de um dispositivo de baixa energia, o dispositivo de tsch transmite uma resposta de sincronização que compreende dados de sincronização. os dados de sincronização permitem que o dispositivo de baixa energia sincronize comunicações com a rede tsch sincronizando-se com o padrão de salto de canal do protocolo tsch.

Description

MÉTODOS E SISTEMA PARA SINCRONIZAR COMUNICAÇÕES ENTRE UM DISPOSITIVO PAI EM UMA REDE DE SALTO DE CANAL PARTICIONADO POR TEMPO PRIMÁRIO (TSCH) E DISPOSITIVOS TERMINAIS DE BAIXA ENERGIAENERGIA

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] Essa revelação refere-se, em geral, a interconexão em rede e, mais particularmente, se refere a um mecanismo de sincronização entre dispositivos terminais de baixa energia e dispositivos alimentados por CA em uma rede de salto de canal particionado por tempo IEEE 802.15.4.

ANTECEDENTES

[0002] São fornecidos sistemas e métodos que melhoram o tempo de associação de dispositivos de baixa energia em uma rede de salto de canal particionado por tempo (TSCH). Companhias de serviços públicos, provedores de automação residencial, provedores de automação industrial, provedores de aplicação científica e ambiental e outros provedores de recursos podem se comunicar com terminais por meio de dispositivos que operam em uma rede TSCH, definida pelo IEEE 802.15.4. Dispositivos pai alimentados (por exemplo, medidores elétricos, roteadores) são conectados por meio de uma rede TSCH, a qual é denominada como a rede primária ou a rede TSCH primária (PN-TSCH). Dispositivos pai alimentados também são denominados no presente documento como nós pai ou nós de TSCH. Para manter sincronização, nós de TSCH alimentados se comunicam entre si e mantém sincronização uns com os outros através do uso de sinalizadores periódicos que são transmitidos entre nós de TSCH.

[0003] Dispositivos de baixa energia (LE) são usados para monitorar e/ou gerenciar consumo de recursos (por exemplo, eletricidade, calor, água, outros serviços públicos, bem como outros tipos de recursos). Em alguns aspectos, dispositivos de LE podem ser dispositivos habilitados para Internet das Coisas (IdC) que podem ser usados em rede de energia elétrica inteligente e tecnologias domésticas inteligentes. Dispositivos de baixa energia são utilizados como terminais em redes TSCH e comunicam mensagens com nós pai alimentados por C/A. Dispositivos de baixa energia (também denominados nós de LE, terminais de LE, nós terminais de LE) incluem dispositivos alimentados por bateria, dispositivos de captação de energia e dispositivos de derivação vampiros. Os terminais de LE utilizam um segundo padrão de salto de baixa energia em uma rede TSCH secundária. A rede TSCH secundária utilizada pelos terminais de LE usa um protocolo de salto de canal no qual frequências de canal comutam em uma taxa muito mais lenta do que a rede TSCH primária usada pelos dispositivos pai. A rede TSCH secundária é denominada no presente documento como uma rede TSCH de LE. O protocolo de salto de canal mais lento utilizado pela rede de LE é denominado um protocolo de salto de canal de baixa energia. Para economizar em consumo de energia e conservar vida de bateria, a rede TSCH de LE permite que dispositivos de LE entrem em um estado de espera (isto é, desligar dispositivos eletrônicos de alta potência tais como osciladores). Devido ao fato de que os dispositivos de LE são limitados no número possível de transmissões em um dado quadro de partição de TSCH, os dispositivos de LE não transmitem ou recebem sinalizadores de nós pai alimentados por C/A para regular sincronização. Existe uma necessidade por um mecanismo que permite a sincronização entre nós pai de TSCH e dispositivos de LE alimentados por bateria.

SUMÁRIO

[0004] Sistemas e métodos são revelados para sincronizar comunicações entre uma comunicação de dispositivo pai em uma rede de salto de canal particionado por tempo primário (TSCH) com o uso de um protocolo TSCH e dispositivos terminais de baixa energia conectados ao dispositivo pai que operam com o uso de um protocolo de salto de canal de baixa energia. O protocolo de salto de canal de baixa energia é um protocolo TSCH com uma taxa de salto de canal mais lenta comparada ao protocolo TSCH usado pela rede TSCH primária. Os dispositivos terminais de baixa energia são alimentados por uma fonte de bateria e operam durante estados ativos de um ciclo de espera/ativação a fim de economizar vida de bateria. Os dispositivos pai de TSCH são configurados para se comunicarem com dispositivos de TSCH adjacentes durante uma porção primária de uma partição de tempo de TSCH no canal de frequência determinado pelo padrão de salto de canal TSCH e ouvir as comunicações de dispositivos terminais de baixa energia durante uma porção secundária da partição de tempo de TSCH no canal de frequência de rede de baixa energia.

[0005] Ao sair de um estado de espera e entrar em um estado ativo, o dispositivo terminal de baixa energia transmite uma solicitação de sincronização para o dispositivo pai de TSCH em frequência de rede de baixa energia. Ao receber a solicitação de sincronização durante a porção secundária da partição de tempo de TSCH, o dispositivo pai de TSCH transmite um sinal de confirmação seguido por uma resposta de sincronização. A resposta de sincronização é transmitida no canal de frequência de rede de baixa energia. A resposta de sincronização inclui dados de sincronização que permitem que o dispositivo terminal de baixa energia sincronize comunicações com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH usado pela rede TSCH primária. O dispositivo terminal de baixa energia também pode realinhar o sincronismo para levar em conta o desvio de relógio que pode ter ocorrido durante o estado de espera. Sincronizar as comunicações do dispositivo de rede de baixa energia com o padrão de salto de canal da rede TSCH primária faz com que o dispositivo de rede de baixa energia comute canais na taxa mais rápida do protocolo TSCH usado pela rede TSCH primária. Em resposta, o dispositivo terminal de baixa energia transmite uma resposta de confirmação de sincronização para o dispositivo pai de TSCH, que indica que o dispositivo terminal de baixa energia está sincronizado com o padrão de salto de canal de protocolo TSCH da rede TSCH primária.

[0006] Em modalidades adicionais, o dispositivo pai de TSCH inicia sincronização transmitindo-se repostas de sincronização periodicamente no canal de frequência de rede de baixa energia. Em um aspecto, repostas de sincronização são transmitidas em intervalos predefinidos para dispositivos de baixa energia conectados. Em outras modalidades, as repostas de sincronização são difundidas para múltiplos dispositivos de baixa energia simultaneamente.

[0007] Esses aspectos e características ilustrativos são mencionados não para limitar ou definir a invenção, mas para fornecer exemplos para auxiliar o entendimento dos conceitos inventivos revelados neste pedido. Outros aspectos, vantagens e características da presente invenção se tornarão aparentes após a revisão do pedido inteiro.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0008] Esses e outros recursos, aspectos e vantagens da presente revelação são mais bem compreendidos quando a Descrição Detalhada a seguir é lida com referência aos desenhos anexos, em que:

[0009] A Figura 1 é um diagrama de rede que ilustra dispositivos computacionais exemplificativos para implantar comunicações sincronizadas entre dispositivos pai que operam em uma rede de salto de canal particionado por tempo primário (TSCH) e dispositivos de baixa energia conectados que operam em um protocolo TSCH de baixa energia;

[0010] A Figura 2 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de um dispositivo pai de TSCH, de acordo com modalidades reveladas no presente documento;

[0011] A Figura 3 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de um dispositivo terminal de baixa energia, de acordo com modalidades reveladas no presente documento;

[0012] A Figura 4 é um diagrama que ilustra as disposições de partições de tempo em um padrão de salto de canal particionado por tempo;

[0013] A Figura 5 é um diagrama que ilustra um exemplo de uma das partições de tempo mostradas na Figura 4;

[0014] A Figura 6 é um diagrama temporal que ilustra um exemplo da comunicação entre um dispositivo pai de TSCH e um dispositivo terminal de baixa energia para estabelecer sincronização;

[0015] A Figura 7 é um diagrama temporal que ilustra um exemplo alternativo da comunicação entre um dispositivo pai de TSCH e um dispositivo terminal de baixa energia para estabelecer sincronização;

[0016] A Figura 8 é um diagrama temporal que ilustra um exemplo alternativo da comunicação entre um dispositivo pai de TSCH e um dispositivo terminal de baixa energia para estabelecer sincronização utilizando-se difusão de respostas de sincronização;

[0017] A Figura 9 é um diagrama temporal que ilustra uma comunicação exemplificativa entre um dispositivo pai de TSCH e um dispositivo terminal de baixa energia para nova tentativa de sincronização mediante uma tentativa de sincronização falha; e

[0018] A Figura 10 é um fluxograma que retrata um processo exemplificativo para estabelecer sincronização entre um dispositivo pai de TSCH e um dispositivo terminal de baixa energia.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0019] Sistemas e métodos são fornecidos para estabelecer sincronização entre dispositivos pai alimentados por C/A que operam em uma rede de salto de canal particionado por tempo primário (TSCH) e dispositivos terminais de baixa energia (dispositivos de LE) que são alimentados por bateria e que operam em um protocolo de salto de canal de baixa energia. A rede TSCH primária inclui, por exemplo, múltiplos dispositivos de TSCH em uma rede em malha que fornece comunicações com um sistema provedor de recursos. Os dispositivos de TSCH se comunicam com o uso do protocolo TSCH, definido pelo IEEE 802.15.4. Por comunicação com o uso de um protocolo TSCH, nós dentro da rede TSCH transmitem e recebem sinais com o uso de uma série de partições de tempo de acordo com um padrão de salto de canal de frequência programado. Os dispositivos de LE são acoplados comunicativamente a um ou mais dispositivos pai de TSCH. Para economizar vida de bateria, os dispositivos de LE se comunicam com dispositivos pai de TSCH durante períodos ativos de um ciclo de ativação/espera. Ademais, os dispositivos de LE operam em um protocolo de salto de canal de baixa energia, o qual é um protocolo TSCH secundário no qual os dispositivos de LE comutam canais de frequência em uma taxa mais lenta do que o padrão de salto de canal de frequência da rede TSCH primária. Modalidades descritas no presente documento fornecem um mecanismo de sincronização para dispositivos de LE sincronizarem com o protocolo de salto de canal do dispositivo pai de TSCH primário na ativação a partir de um intervalo de espera.

[0020] Para sincronizar comunicações com o dispositivo de LE, o dispositivo pai de TSCH é configurado para se comunicar com nós de TSCH adjacentes e ouvir as comunicações de dispositivos de LE durante a mesma partição de tempo de TSCH na rede TSCH primária. No protocolo TSCH, pode haver casos quando há tempo não utilizado dentro de uma partição de tempo. Subdividindo-se a partição de tempo, o nó pai de TSCH opera em múltiplas atribuições de canal dentro da mesma partição de tempo. Por exemplo, o dispositivo pai de TSCH pode se comunicar com nós de TSCH adjacentes durante uma porção primária de uma partição de tempo de TSCH. Durante as porções primárias das partições de tempo de TSCH, os dispositivos pai de TSCH se comunicam com dispositivos de TSCH adjacentes em canais de frequência de acordo com o padrão de salto de canal para o protocolo TSCH primário. Durante uma porção secundária da partição de tempo de TSCH, o dispositivo pai de TSCH ouve as comunicações do dispositivo de LE no canal de frequência de rede de baixa energia de acordo com o padrão de salto de canal de rede de baixa energia.

[0021] Em uma modalidade exemplificativa, para estabelecer sincronização entre o dispositivo de LE e o padrão de salto de canal do dispositivo pai de TSCH, o dispositivo de LE, na ativação a partir de um intervalo de espera, transmite um sinal de solicitação de sincronização para o dispositivo pai de TSCH. A solicitação de sincronização transmitida em um canal de frequência de rede de baixa energia de acordo com o protocolo de salto de canal de baixa energia (isto é, o protocolo TSCH secundário) implantado pelo dispositivo de LE. O dispositivo pai de TSCH, que ouve as comunicações do dispositivo de LE durante uma porção secundária da partição de tempo de TSCH, recebe a solicitação de sincronização. Em resposta, o dispositivo pai de TSCH transmite uma resposta de sincronização para o dispositivo de LE durante uma partição de tempo subsequente. Por exemplo, o dispositivo pai de TSCH pode transmitir a resposta de sincronização durante a próxima partição de tempo disponível, a qual é a próxima partição de tempo não reservada para outras comunicações (por exemplo, em geral, dentro de duas ou três partições de tempo subsequentes a receber a solicitação de sincronização). A resposta de sincronização inclui dados de sincronização que permitem que o dispositivo de LE sincronize suas comunicações com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH primário. Por exemplo, os dados de sincronização incluem uma indicação do padrão de salto de canal usado no protocolo TSCH primário (por exemplo, partição de tempo e atribuições de sincronismo de quadro de TSCH e canal de frequência por partição de tempo). Os dados de sincronização também podem incluir as Informações de Período de Sincronização, as quais são as informações de duração para o ciclo de espera/ativação, e o Número de Partição Absoluto (ASN) usado pelo dispositivo de LE para realinhar suas partições de tempo. Os dados de sincronização também podem incluir sinalizadores para indicar ao dispositivo de LE que há um pacote pendente a ser transmitido para o dispositivo de LE.

[0022] Em modalidades adicionais, o dispositivo pai de TSCH é configurado para transmitir periodicamente uma resposta de sincronização para dispositivos de LE conectados. Nessas modalidades, o dispositivo pai de TSCH não espera receber uma solicitação de sincronização do dispositivo de LE, mas em vez disso, transmite periodicamente uma resposta de sincronização para o dispositivo de LE. Caso múltiplos dispositivos de LE estejam conectados ao dispositivo pai, o dispositivo pai pode transmitir repostas de sincronização para cada dispositivo de LE durante partições de tempo separadas ou difundir as repostas de sincronização simultaneamente. Em tais modalidades, os dispositivos de LE são configurados para ativar a partir de um ciclo de espera em intervalos específicos a fim de receber as repostas de sincronização. As repostas de sincronização são transmitidas pelos dispositivos pai no canal de frequência de rede de baixa energia correspondente de acordo com o protocolo de salto de canal de baixa energia implantado pelo dispositivo de LE. Como explicado acima, as repostas de sincronização incluem dados de sincronização que permitem que os dispositivos de LE sincronizem comunicações com o padrão de salto de canal mais rápido do protocolo TSCH primário.

[0023] Esses exemplos ilustrativos são dados para introduzir o leitor à matéria geral discutida aqui e não se destinam a limitar o escopo dos conceitos revelados. As seções a seguir descrevem vários aspectos e exemplos adicionais com referência aos desenhos nos quais numerais semelhantes indicam elementos semelhantes.

[0024] Agora em referência aos desenhos, a Figura 1 é um diagrama de rede que ilustra uma rede TSCH primária exemplificativa 100 que compreende dispositivos de TSCH 102a a d acoplados comunicativamente a um recurso provedor 110. A rede TSCH primária 100 fornece comunicações entre dispositivos de LE 104a a c e o recurso provedor 110. A rede TSCH primária 100 fornece comunicações entre os dispositivos de LE 104a a c e o recurso provedor 110 por meio da rede 115. Por exemplo, a rede 115 pode incluir qualquer rede ou dispositivos computacionais intermediários adequados, que incluem intranets ou a Internet.

[0025] Os dispositivos de LE 104a a c podem ser usados para realizar uma ou mais aplicações em relação a gerenciar, monitorar, ou de outra forma usar informações relativas a um ou mais atributos de um sistema de distribuição de energia associado com o recurso provedor 110. Exemplos não limitantes de tais dispositivos de LE 104a a c incluem um dispositivo de medição inteligente para monitorar e analisar consumo de energia, um termostato programável para gerenciar consumo de energia, um dispositivo de exibição em casa para exibir informações relacionadas ao consumo de energia e associadas a informações de cobrança para o consumo de energia, e similares. Os dispositivos de LE 104a a c também incluem outros dispositivos habilitados para Internet das Coisas para fornecer recursos de casa inteligente em uma rede de área doméstica.

[0026] Os dispositivos de TSCH 102a a c podem ser alimentados por energia de C/A padrão. Os dispositivos de TSCH 102a a c também podem ser alimentados pela rede elétrica e/ou ter uma retaguarda de bateria ou uma retaguarda de supercapacitor para que em uma falha de energia a rede TSCH primária 100 permaneça operacional por uma duração permitida pela reserva. Os dispositivos de TSCH 102a a d se comunicam operando em um protocolo TSCH. Pelo contrário, os dispositivos de LE 104a a c são alimentados por uma fonte de alimentação que é limitada na capacidade para uso de energia sustentado, mas em vez disso, fornece energia suficiente para rajadas de comunicação, que permitem que os dispositivos de LE 104a a c se comuniquem para sincronização, repostas de comando de RIT, mensagens instantâneas não solicitadas, e outras comunicações de rajada. Os dispositivos de LE 104a a c também podem usar fontes alternativas de aplicação de baixa potência. Por exemplo, os dispositivos de LE 104a a c podem ser alimentados por energia de derivação vampira, captação de energia, e outros métodos em que aplicações de alimentação por períodos sustentados são limitadas. Os dispositivos de LE 104a a c são configurados para economizar vida de bateria/uso de energia desligando-se periodicamente a energia para componentes (por exemplo, osciladores e transceptores) e, desse modo, em ciclo entre um estado de espera e um estado ativo. Os dispositivos de LE 104a a c se comunicam entre si por operarem em uma rede secundária que utiliza um protocolo TSCH de baixa energia. A rede secundária também é denominada no presente documento como uma rede TSCH de baixa energia (rede TSCH de LE). O padrão de salto de canal usado pela rede TSCH de LE é denominado um padrão de salto de canal de baixa energia, no qual os canais de frequência mudam em uma taxa mais lenta do que no padrão de salto de canal para o protocolo TSCH usado pela rede TSCH primária. Os dispositivos de LE 104a a c são acoplados comunicativamente aos dispositivos pai de TSCH da rede TSCH primária 100. Por exemplo, o dispositivo de TSCH 102d é um dispositivo pai para os dispositivos de LE 104a e 104b. O dispositivo de TSCH 102c é um dispositivo pai para o dispositivo de LE 104c.

[0027] Em aspectos revelados no presente documento, os dispositivos pai de TSCH 102c a d implantam MAC concorrente em uma interface única e podem se comunicar tanto com os dispositivos de TSCH adjacentes (por exemplo, dispositivos de TSCH 102b a c que são adjacentes ao dispositivo de TSCH 102d e os dispositivos de TSCH 102b, 102d que são adjacentes ao dispositivo de TSCH 102c) quanto os dispositivos de LE 104a a c conectados por meio de um transceptor de rádio único. Em algumas outras modalidades MAC concorrente pode ser implantado em mais do que uma interface.

[0028] A Figura 2 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de um dispositivo de TSCH 102 com um dispositivo transceptor único 220 para comunicação tanto com dispositivos de TSCH adjacentes quanto com um dispositivo de LE conectado. O dispositivo de TSCH 102 inclui um processador 202. Exemplos não limitantes do processador 202 incluem um microprocessador, um circuito integrado de aplicação específica (ASIC), uma máquina de estado, uma matriz de portas programável no campo (FPGA) ou outro dispositivo de processamento adequado. O processador 202 pode incluir qualquer número de dispositivos de processamento, incluindo um. O processador 202 pode ser acoplado comunicativamente a mídias legíveis por computador não transitórias, tal como o dispositivo de memória 204. O processador 202 pode executar instruções de programa executáveis por computador e/ou acessar informações armazenadas no dispositivo de memória 204.

[0029] O dispositivo de memória 204 pode armazenar instruções que, quando executadas pelo processador 202, fazem com que o processador 202 realize operações descritas no presente documento. O dispositivo de memória 204 pode ser uma mídia legível por computador tal como (mas não limitado a) um dispositivo de armazenamento eletrônico, óptico, magnético ou outro capaz de fornecer instruções legíveis por computador a um processador. Exemplos não limitantes de tais dispositivos de armazenamento óptico, magnético ou outros incluem dispositivo (ou dispositivos) de memória somente de leitura ("ROM”), dispositivo (ou dispositivos) de memória de acesso aleatório ("RAM”), disco (ou discos) magnéticos, fita (ou fitas) magnéticas ou outro armazenamento magnético, chip (ou chips) de memória, um ASIC (circuito integrado de aplicação especifica (CIAE), um processador (ou processadores) configurado, dispositivo (ou dispositivos) de armazenamento óptico, ou qualquer outra mídia a partir da qual um processador de computador possa ler instruções. As instruções podem compreender instruções específicas de processador geradas por um compilador e/ou um interpretador a partir de código escrito em qualquer linguagem de programação de computador adequada. Exemplos não limitantes de linguagens de programação de computador adequadas incluem C, C++, C#, Visual Basic, Java, Python, Perl, JavaScript, ActionScript e similares.

[0030] O dispositivo de TSCH 102 também pode incluir um barramento 206. O barramento 206 pode acoplar comunicativamente um ou mais componentes do dispositivo de TSCH 102. Embora o processador 202, o dispositivo de memória 204 e o barramento 206 sejam respectivamente retratados na Figura 2 como componentes separados em comunicação entre si, outras implantações são possíveis. Por exemplo, o processador 202 o dispositivo de memória 204 e o barramento 206 podem ser respectivos componentes de respectivas placas de circuito impresso ou outros dispositivos adequados que podem ser dispostos em dispositivos de TSCH 102 para armazenar e executar código de programação.

[0031] O dispositivo de TSCH 102 também inclui um dispositivo transceptor 220 acoplado comunicativamente ao processador 202 e ao dispositivo de memória 204 por meio do barramento 206. Exemplos não limitantes de um dispositivo transceptor 220 incluem um transceptor de RF e outros transceptores para transmitir e receber sinais por tecnologia sem fio. O dispositivo transceptor 220 é capaz de manipular MAC concorrente implantado em uma única ou mais interfaces para se comunicar tanto com os dispositivos de TSCH adjacentes 102a, 102d quanto com um dispositivo de LE 104c conectado por meio da antena 208. Por exemplo, o dispositivo de TSCH 102 se comunica com os dispositivos de TSCH adjacentes na rede primária e o dispositivo de LE 104 na rede secundária com o uso da mesma antena 208 para múltiplas interfaces MAC manipuladas pelo dispositivo transceptor 220. Em alguns aspectos, o dispositivo de TSCH 102 se comunica com dispositivos de TSCH adjacentes na rede primária e com o dispositivo de LE na rede secundária em uma banda de frequência comum.

[0032] A Figura 3 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de um dispositivo de LE 104c para comunicação com dispositivo pai de TSCH 102c. O dispositivo de LE 104c inclui um processador 302, memória 304, dispositivo transceptor 320, todos interconectados por meio do barramento 306. O processador 302, a memória 304, o dispositivo transceptor 320 e o barramento 306 realizam operações similares àquelas descritas acima com respeito à Figura 2. Além disso, como o dispositivo de LE 104c é alimentado pela bateria, a memória 304, o processador 302, o barramento 306 e o dispositivo transceptor 320 são alimentados por uma bateria 330.

[0033] Como mencionado acima, a rede TSCH 100 utiliza um protocolo TSCH para comunicar informações sem fio dentro da rede e fora da rede. Em uma rede TSCH, os dispositivos dentro da rede são sincronizados de acordo com um padrão de salto de canal TSCH. Para se comunicar tanto com os dispositivos de TSCH adjacentes 102b, 103d quanto com um dispositivo de LE 104 conectado (que opera em um protocolo de salto de canal de baixa energia), os dispositivos de TSCH 102 podem alternar períodos de comunicação entre a rede TSCH 100 e o dispositivo de LE 104c conectado subdividindo-se as partições de tempo de TSCH usadas na rede TSCH primária 100.

[0034] Cada partição de tempo em uma rede TSCH primária 100 é de um tempo de duração de duração "T” que pode ser definido em milissegundos ou outra unidade de tempo apropriada. Uma rede TSCH também usa múltiplas frequências de canal para comunicação entre os dispositivos na rede. Um padrão de salto define o canal usado para comunicar durante cada partição de tempo. A Figura 4 é um diagrama que ilustra padrão de partições de tempo e de salto de canal para a rede TSCH primária 100 que segue um protocolo TSCH. A Figura 4 ilustra as partições de tempo 411 a 415, 421 a 425, e 431 a 436, cada uma com a mesma duração de partição de tempo 430. Como um exemplo, a duração de partição de tempo 430 pode ser de 25 milissegundos. Cada quadro de partição 410 e 420 inclui sete partições de tempo. A Figura 4 também ilustra o padrão de salto de canal 440 (mostrado como padrões de salto de canal 440a a c). Um padrão de salto de canal define uma frequência de canal ou canal para cada partição de tempo no padrão de salto. Por exemplo, o padrão de salto 440a pode ser canal 4, canal 6, canal 3, canal 5, canal 7, isto é, o mesmo pode associar o canal 4 com a partição de tempo 1, o canal 6 com a partição de tempo 2, o canal 3 com a partição de tempo 3, o canal 5 com a partição de tempo 4 e o canal 7 com a partição de tempo 5. Na Figura 4 o padrão de salto 440a tem uma extensão de padrão de salto de 5. O padrão de salto se repete. A primeira iteração ilustrada do padrão de salto 440a contém as partições de tempo 1 a 5 (411 a 415), a segunda iteração do padrão de salto 440b contém as partições de tempo 6 a 10 (416 a 420), e a terceira iteração do padrão de salto 440c contém as partições de tempo 11 a 15 (421 a 425). O número de partições de tempo em um padrão de salto é independente do número de partições de tempo em um quadro de partição.

[0035] Embora os dispositivos de TSCH 102a a d se comuniquem com o uso de um protocolo TSCH que muda frequências de canal a cada duração de partição de tempo 430 (por exemplo, a cada 25 milissegundos), os dispositivos de LE 104a a c operam em um protocolo de salto de canal de baixa energia que é um protocolo TSCH de baixa energia, em que as frequências de canal mudam em uma taxa mais lenta do que o padrão de salto de canal da rede TSCH primária 100. Por exemplo, os dispositivos de LE 104a a c podem mudar frequências de canal a cada 1.024 partições de tempo (isto é, para uma partição de tempo de 25 milissegundos, os dispositivos de LE 104a a c podem comutar para um canal diferente a cada 25,6 segundos).

[0036] Os dispositivos pai 102c, 102d determinam os parâmetros do padrão de salto de canal de baixa energia a ser utilizado pelos dispositivos de LE conectados 104a a c. Os dispositivos pai 102c, 102d comunicam os padrões de salto de canal de baixa energia para qualquer dispositivo de LE em conexão 104a a c. Por exemplo, quando os dispositivos de LE 104a a c primeiro se unem e se conectam a um dispositivo pai de TSCH 102c, 102d, o dispositivo pai 102c, 102d comunica o respectivo padrão de salto de canal de baixa energia usado na rede TSCH de LE para os dispositivos de LE 104c, 104a a b. Os dispositivos de LE 104a a c armazenam em memória indicações dos padrões de salto de canal dos dispositivos pai 102c a d. Consequentemente, os dispositivos pai de TSCH 102c, 102d são capazes de comutar para o canal de energia baixa apropriado para se comunicar com os dispositivos de LE 104a a c nos canais de baixa energia correspondentes. Como mencionado acima, o dispositivo de TSCH 102c, 102d subdivide as partições de tempo de TSCH para se comunicar tanto com os dispositivos de TSCH adjacentes quanto com os dispositivos de LE conectados. Em algumas modalidades, o padrão de salto de canal de rede de baixa energia usado pelos dispositivos de LE 104a a c pode ser controlado pelos dispositivos de TSCH 102c, 102d. Em outras modalidades, cada dispositivo de LE 104a a c pode operar um padrão de salto de canal de baixa energia independente, em que, nesse caso, os dispositivos pai 102c, 102d armazenam em memória os padrões de salto de canal de baixa energia dos diferentes dispositivos de LE 104a a c (por exemplo, o dispositivo de TSCH 102d armazena em memória os padrões de salto de canal diferentes operados pelo dispositivo de LE 104a e o dispositivo de LE 104b).

[0037] A Figura 5 ilustra uma estrutura de partição de tempo de TSCH para partição de tempo 500 de acordo com modalidades no presente documento. Nesse exemplo, os períodos de tempo mostrados são exemplificativos e outros valores podem ser usados em outras implantações. Por exemplo, a partição de tempo 500 pode ser de uma duração de 25 milissegundos, mas outros períodos de uma partição de tempo também são possíveis. Na estrutura de partição de tempo de TSCH, um dispositivo de TSCH 102 na rede TSCH ouve em um canal determinado pelo padrão de salto de TSCH durante uma porção primária da partição de tempo 504. Como mostrado na Figura 5, após um período de estabilização de RF 502, o dispositivo pode ouvir para receber sinais em um canal por um primeiro período de tempo (mostrado como tempo de espera de RX 504, (por exemplo, por 4 milissegundos). Caso o dispositivo de TSCH 102 receba uma mensagem antes da expiração do tempo de espera de RX 504, então o dispositivo pode avançar para receber o restante da mensagem pela duração da partição de tempo 500 e processar a mensagem recebida. No entanto, caso o dispositivo não receba uma mensagem antes da expiração do tempo de espera de RX 504, então o dispositivo pode determinar que o mesmo não receberá uma comunicação de outro dispositivo na rede primária durante a presente partição de tempo.

[0038] Em seguida a um segundo período de estabilização de RF 506, o dispositivo de TSCH 102 ouve as comunicações de um dispositivo de LE conectado durante uma porção secundária da partição de tempo de TSCH 508. Nesse exemplo, a porção secundária da partição de tempo de TSCH 508 é por 17 milissegundos. O dispositivo de TSCH 102 ouve as solicitações de sincronização a partir de um dispositivo de LE conectado 104. Como o dispositivo de LE 104 pode estar em comunicação em um canal de frequência diferente do canal usado para a partição de tempo de TSCH 500 (de acordocom o padrão de salto de canal TSCH), o dispositivo de TSCH 102 comuta frequências de canal durante a porção secundária da partição de tempo 508 para ouvir as comunicações no canal de rede de baixa energia correspondente. O dispositivo de TSCH 102 identifica a frequência de canal correta para ouvir as comunicações no canal de rede de baixa energia com base no padrão de salto de canal de baixa energia.

[0039] Uma vez que o dispositivo de TSCH 102 recebe a solicitação de sincronização, o dispositivo de TSCH 102 transmite uma resposta de sincronização na porção primária da partição de tempo no canal de rede de baixa energia. A solicitação de sincronização inclui os dados de sincronização que permitem que o dispositivo de LE 104 sincronize com o padrão de salto de canal mais rápido da rede TSCH primária 100.

[0040] As Figuras 6 a 8 ilustram diagramas temporais e para diferentes modalidades nas quais um dispositivo pai de TSCH 102 sincroniza as comunicações com um dispositivo de LE 104. Por exemplo, a Figura 6 demonstra a sequência de sincronização em uma modalidade em que o dispositivo de LE 104 inicia a sincronização por meio de uma solicitação de sincronização. A Figura 6 retrata partições de tempo de TSCH 602a a 602g, cada partição de tempo subdividida em uma porção primária (mostrada como "A”) e uma porção secundária (retratada como "B”). A Figura 6 também retrata um ciclo de ativação/espera para dispositivo de LE 104. Por exemplo, a Figura 6 retrata o dispositivo de LE 104 como estando em estados ativos 602a a b e em estados de espera 604a a b. Durante um estado ativo 602, o dispositivo de LE 104 é totalmente alimentado e pode transmitir e receber comunicações para/do dispositivo pai de TSCH 102. Durante os estados de espera 604a a b, o dispositivo de LE 104 desligou os componentes para preservação de bateria (por exemplo, osciladores, transceptores). O dispositivo de LE 104 pode transmitir e receber comunicações durante os estados ativos 602a a b. Note-se que o tempo mostrado na Figura 6 para os estados ativos 602a a b e estados de espera 604a a b é mostrado apenas para fins de exemplo e não se destina a ser limitante. A duração de tempo de um estado ativo 602 e de um estado de espera 604 pode incluir qualquer extensão de tempo adequada.

[0041] Para começar o processo de sincronização, durante um estado ativo 602a, o dispositivo de LE 104 transmite uma solicitação de sincronização 610 para o dispositivo pai de TSCH 102 conectado em um canal de rede de baixa energia. Como discutido acima, o dispositivo de TSCH 102 ouve as comunicações a partir do dispositivo de LE 104 durante a porção secundária da partição de tempo de TSCH 602a. O dispositivo de TSCH 102 ouve as comunicações no canal de rede de baixa energia.

[0042] Ao receber a solicitação de sincronização 610, o dispositivo pai de TSCH 102 responde transmitindo-se um sinal de confirmação 612 para o dispositivo de LE 104. O sinal de confirmação 612 pode ser transmitido como uma confirmação de camada MAC dentro de um intervalo de tempo definido. O sinal de confirmação 612 indica para o dispositivo de LE 104 que o dispositivo pai de TSCH 102 recebeu a solicitação de sincronização 610. Em alguns casos, o dispositivo pai de TSCH 102 pode não receber a solicitação de sincronização uma vez que o dispositivo de TSCH 102 esteja em comunicação com um dispositivo de TSCH adjacente ou engajado em outro processamento durante a porção secundária da partição de tempo 602a. Mediante a falha de recebimento de um sinal de confirmação 612 após um intervalo de tempo definido, o dispositivo de LE 104 retransmite a solicitação de sincronização 610 durante uma partição de tempo subsequente.

[0043] Durante a porção primária de partição de tempo 602b, o dispositivo de TSCH 102 transmite uma resposta de sincronização 614. Devido ao dispositivo de LE 104 estar operando em um canal de rede de baixa energia de acordo com um padrão de salto de canal de baixa energia, o dispositivo de TSCH 102 transmite a resposta de sincronização 614 no canal de rede de baixa energia (isto é, o mesmo canal em que o dispositivo de TSCH 102 recebeu a solicitação de sincronização 610). A resposta de sincronização 614 inclui dados de sincronização que permitem que o dispositivo de LE 104 sincronize com o padrão de salto de canal da rede TSCH 100. Os dados de sincronização podem incluir, por exemplo, informações sobre a duração das partições de tempo de TSCH, o padrão de salto de canal do protocolo TSCH, identificação dos canais de frequência para cada partição de tempo, etc. Em algumas modalidades, os dados de sincronização incluem um identificador de número de partição absoluto para identificar a partição de tempo subsequente para comunicação com o dispositivo pai de TSCH 102.

[0044] Similar ao uso de sinal de confirmação 612, ao transmitir a resposta de sincronização 614, o dispositivo pai de TSCH 102 ouve um sinal de confirmação 616 do dispositivo de LE 104. O sinal de confirmação 616 indica para o dispositivo de TSCH 102 se o dispositivo pai de LE 104 recebeu a resposta de sincronização 614. Mediante falha de recebimento de um sinal de confirmação 616 após um intervalo de tempo definido, o dispositivo de TSCH 102 retransmite a resposta de sincronização 614 durante uma partição de tempo subsequente.

[0045] Ao sair a partir de um estado de espera e entrar em um estado ativo, o dispositivo de LE 104 restabelece a sincronização com a rede TSCH 100 iniciando-se uma solicitação de sincronização como descrito acima. A Figura 6 retrata adicionalmente sinalização de sincronização similar àquela descrita acima por meio da solicitação de sincronização 618 do dispositivo de LE 104, sinal de confirmação 620 do dispositivo de TSCH 102, resposta de sincronização 622 do dispositivo de TSCH 102, e sinal de confirmação 624 do dispositivo de LE 104.

[0046] Os sinais de confirmação 616, 624 podem indicar, para o dispositivo de TSCH 102, que o dispositivo de LE 104 está sincronizado ao padrão de salto de canal do protocolo TSCH. Quando o dispositivo de LE 104 é sincronizado, o dispositivo de LE 104 se comunica operando no padrão de salto de canal do protocolo TSCH (isto é, o padrão de salto de canal usado pelo dispositivo pai de TSCH 102). Enquanto o dispositivo de LE 104 está sincronizado com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH, o dispositivo de TSCH 102 e o dispositivo de LE 104 podem se comunicar nas porções primárias de partições de tempo subsequentes no canal de frequência de acordo com o padrão de salto de canal TSCH primário. Como tal, sincronizar as comunicações do dispositivo de LE 104 com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH usado pela rede TSCH primária 100 faz com que o dispositivo de LE 104 comute canais na taxa mais rápida do protocolo TSCH primário em uníssono com a rede TSCH primária 100.

[0047] Por exemplo, A Figura 6 retrata que o dispositivo de LE 104 transmite dados de mensagem 626 (por exemplo, quaisquer dados em relação à operação da rede de área doméstica servida pelo dispositivo de LE 104 ou em relação à operação do recurso provedor 110) para o dispositivo de TSCH 102 durante a porção primária de partição de tempo 602e. Os dados de mensagem 626 são transmitidos pelo dispositivo de LE 104 no canal de frequência apropriado de acordo com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH (isto é, o padrão de salto de canal utilizado pelo dispositivo pai de TSCH 102). Ao receber os dados de mensagem 626, o dispositivo de TSCH 102 transmite um sinal de confirmação 628 que confirma o recebimento dos dados de mensagem 626.

[0048] Uma vez que o dispositivo de LE 104 é sincronizado com o dispositivo de TSCH 102, o dispositivo de TSCH 102 também pode transmitir dados de mensagem 630 (por exemplo, quaisquer dados em relação à operação da rede de área doméstica servida pelo dispositivo de LE 104 ou à operação do recurso provedor 110, ou instruções para o dispositivo de LE 104) para o dispositivo de LE 104. Como o dispositivo de LE 104 é sincronizado com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH, os dados de mensagem 630 são transmitidos na porção primária da partição de tempo de TSCH 602g no canal de frequência de acordo com o padrão de salto de canal TSCH usado pela rede TSCH primária 100. Ao receber os dados de mensagem 630, o dispositivo de LE 104 transmite um sinal de confirmação 632 que confirma o recebimento dos dados de mensagem 630.

[0049] Em modalidades adicionais, o dispositivo de LE 104 pode ser configurado para ouvir repostas de sincronização a partir de seu dispositivo pai de TSCH 102 conectado em intervalos de tempo definidos. Nessas modalidades, o dispositivo de TSCH 102 transmite periodicamente uma resposta de sincronização nos intervalos de tempo definidos sem primeiro exigir uma solicitação de sincronização do dispositivo de LE 104. Tais modalidades ajudam a conservar adicionalmente a vida de bateria do dispositivo de LE 104.

[0050] A Figura 7 retrata um diagrama temporal para um dispositivo de TSCH 102d que sincroniza com comunicações de dois dispositivos de LE conectados 104a, 104b. O dispositivo de TSCH 102d se comunica em partições de tempo de TSCH 702a a g. O primeiro dispositivo de LE 104a opera em um ciclo de espera/ativação mostrado como estados ativos 720a a b e estados de espera 722a a b. De modo similar, o segundo dispositivo de LE 104b opera em um ciclo de espera/ativação mostrado como estados ativos 730a a b e estados de espera 732a a b. Cada dispositivo de LE 104a a b opera com o uso de um protocolo de salto de canal de baixa energia. O protocolo de salto de canal de baixa energia utilizado pelo dispositivo de LE 104a pode ser igual ou diferente do padrão de salto de canal de baixa energia utilizado por dispositivo de LE 104b. Na modalidade mostrada na Figura 7, os dispositivos de LE 104a a b são configurados para ouvir repostas de sincronização do dispositivo pai de TSCH 102d conectado em intervalos definidos. Por exemplo, os intervalos definidos podem ser estabelecidos durante associação inicial à rede dos dispositivos de LE 104a a b ou durante instalação inicial da rede.

[0051] Para começar a sincronização das comunicações dos dispositivos de LE 104a a b com o padrão de salto de canal mais rápido do protocolo TSCH da rede TSCH primária 100, o dispositivo de TSCH 102d transmite uma resposta de sincronização 704 para o dispositivo de LE 104a. A resposta de sincronização 704 inclui informações similares ao discutido acima com respeito à Figura 6. A resposta de sincronização 704 é transmitida no canal de rede de baixa energia de acordo com o padrão de salto de canal de baixa energia utilizado pelo dispositivo de LE 104a. O dispositivo de TSCH 102d, então, ouve um sinal de confirmação 706 do dispositivo de LE 104a, sendo que o sinal de confirmação indica que o dispositivo de LE 104a recebeu a resposta de sincronização e sincronizou com o protocolo de salto de canal da rede TSCH 100.

[0052] De modo similar, o dispositivo de TSCH 102d transmite a resposta de sincronização 708 para o dispositivo de LE 104b. A resposta de sincronização 708 inclui informações similares ao descrito acima e é transmitida no canal de rede de baixa energia de acordo com o protocolo de salto de canal de baixa energia utilizado pelo dispositivo de LE 104b. O dispositivo de TSCH 102d, então, ouve um sinal de confirmação 706 do dispositivo de LE 104b, sendo que o sinal de confirmação indica que o dispositivo de LE 104b recebeu a resposta de sincronização e sincronizou com o protocolo de salto de canal da rede TSCH primária 100.

[0053] Uma vez que os dispositivos de LE 104a a b entram em um estado de espera, a sincronização dos dispositivos de LE 104a a b com o padrão de salto de canal TSCH usado pela rede TSCH primária 100 pode ser perdida e os dispositivos de TSCH 104a a b podem voltar a seus respectivos padrões de salto de rede de baixa energia. Durante os próximos estados ativos (isto é, estado ativo 720b e estado ativo 730b), os dispositivos de LE 104a a b ouvem novamente as repostas de sincronização do dispositivo pai de TSCH 102d. Por exemplo, durante a partição de tempo 702e, o dispositivo de TSCH 102d transmite uma resposta de sincronização 712 para o dispositivo de LE 104a e espera por um sinal de confirmação 714. De modo similar, durante a partição de tempo 702g, o dispositivo de TSCH 102d transmite uma resposta de sincronização 716 para o dispositivo de LE 104b e espera pelo sinal de confirmação 718.

[0054] Uma vez que os dispositivos de LE 104a a b estão sincronizados, o dispositivo pai de TSCH 102d e os dispositivos de LE 104a a b podem se comunicar transmitindo-se mensagens em canais de frequência definidos pelo protocolo de salto de canal TSCH usado pela rede TSCH primária 100, como discutido acima com respeito à Figura 6.

[0055] Em algumas modalidades, em vez de transmitir a resposta de sincronização para dispositivos de LE individuais durante partições de tempo diferentes, o dispositivo de TSCH 102 pode difundir uma resposta de sincronização para múltiplos dispositivos de LE de forma substancialmente simultânea durante a mesma partição de tempo. A Figura 8 retrata um diagrama temporal exemplificativo para um dispositivo de TSCH 102d que estabelece sincronização com dispositivos de LE conectados 104a a b difundindo-se a resposta de sincronização 804 para os dispositivos de LE 104a, 104b, respectivamente. Em resposta, os dispositivos de LE 104a a b transmitem mensagens de confirmação de sincronização 808, 812 para o dispositivo de TSCH 102d, que indica que os dispositivos de LE 104a a b receberam com sucesso a resposta de sincronização de difusão 804 e que os dispositivos de LE 104a a b se sincronizaram com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH usado pela rede TSCH 100. Para que as mensagens de confirmação de sincronização 808, 812 não interferiram entre si, as mesmas são transmitidas em deslocamentos de partição aleatórios. Os deslocamentos de partição aleatórios, calculados pelos dispositivos de LE 104a a b, especificam as partições de tempo nas quais os dispositivos de LE 104a a b devem transmitir as mensagens de confirmação de sincronização 808, 812. Por exemplo, a mensagem de confirmação de sincronização 808 é transmitida pelo dispositivo de LE 104b na porção primária de partição de tempo 802b e a mensagem de confirmação de sincronização 812 é transmitida pelo dispositivo de LE 104a na porção primária de partição de tempo 802c. As mensagens de confirmação de sincronização 801, 812 são transmitidas no canal de frequência correspondente de acordo com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH implantado pelo dispositivo pai de TSCH 102d.

[0056] Em modalidades adicionais, o dispositivo pai de TSCH 102 tenta sincronizar com os dispositivos de LE conectados 104 de acordo com os métodos descritos acima com respeito à Figura 7 (sincronização passiva sem exigir solicitações de sincronização) e à Figura 8 (sincronização por difusão em que repostas de sincronização são transmitidas para múltiplos dispositivos de LE simultaneamente) por períodos de intervalo de sincronização predefinidos. Por exemplo, um dispositivo pai de TSCH 102 pode ser configurado durante inicialização para tentar sincronizar com os dispositivos de LE conectados periodicamente por um período de intervalo predefinido (isto é, um número de partições de tempo predefinido). O dispositivo de LE 104 pode ser configurado durante a inicialização para ouvir, durante estados ativos, as repostas de sincronização do dispositivo de LE 104 pelo período de intervalo predefinido. Caso o dispositivo de LE 104 não receba uma resposta de sincronização durante o período de intervalo predefinido, o dispositivo de LE 104 pode ser configurado para transmitir solicitações de sincronização para o dispositivo de TSCH 102 e iniciar a sincronização como descrito acima com respeito à Figura 6.

[0057] Em modalidades adicionais, caso o dispositivo de LE 104 não consiga receber uma mensagem de confirmação do dispositivo de TSCH 102 em resposta a uma solicitação de sincronização, o dispositivo de LE 104 pode retransmitir a solicitação de sincronização. A Figura 9 retrata um diagrama temporal em que um dispositivo de LE 104 transmite uma solicitação de sincronização 910 para um dispositivo de TSCH 102 durante a porção primária de partição de tempo 902a. Como discutido acima, o dispositivo de TSCH 102 é configurado para ouvir as comunicações (isto é, solicitações de sincronização) do dispositivo de LE 104 durante a porção secundária de partições de tempo de TSCH. Como a solicitação de sincronização foi transmitida durante a porção primária de partição de tempo 902a, o dispositivo de TSCH 102 pode não receber a solicitação de sincronização e não fornecer um sinal de confirmação. Após um período de intervalo predefinido, o dispositivo de LE 104 pode retransmitir a solicitação de sincronização 912 durante uma partição de tempo subsequente 902b adicionando-se um deslocamento de tempo. O deslocamento de tempo pode fazer com que a solicitação de sincronização 912 seja recebida pelo dispositivo de TSCH 102 durante um período secundário da partição de tempo de TSCH 902b (durante o qual o dispositivo de TSCH 102 está ouvindo as comunicações do dispositivo de LE 104). Ao receber a solicitação de sincronização 912, o dispositivo de TSCH 102 transmite um sinal de confirmação seguido por uma resposta de sincronização 914, como discutido acima com respeito à Figura 6. A resposta de sincronização 914 fornece os dados de sincronização para permitir que o dispositivo de LE 104 sincronize comunicações com o padrão de salto de canal do dispositivo de TSCH 102.

[0058] A Figura 10 é um fluxograma que ilustra um método exemplificativo 1000 para sincronizar comunicações entre um dispositivo de LE 104 que opera em um protocolo de salto de canal de baixa energia e um dispositivo de TSCH 102 que opera em um protocolo TSCH. Para fins ilustrativos, o método 1000 é descrito com referência às implantações de sistema retratadas nas Figuras 1 a 3 e com relação às ilustrações de partição de tempo de TSCH mostradas nas Figuras 4 a 6. Outras implantações, no entanto, são possíveis.

[0059] Como mostrado no bloco 1010, o processo 1000 inclui, durante uma porção secundária de uma primeira partição de tempo de um protocolo TSCH, receber uma solicitação de sincronização de um dispositivo terminal de baixa energia que se comunica em um canal de rede de baixa energia. Por exemplo, um dispositivo de TSCH 102 subdivide as partições de tempo de TSCH para se comunicar com outros dispositivos na rede TSCH durante uma porção primária da partição de tempo de TSCH (isto é, utilizando o canal de frequência de acordo com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH) e para ouvir as comunicações dos dispositivos de LE conectados 104 durante uma porção secundária da partição de tempo de TSCH. A solicitação de sincronização (e resposta de sincronização correspondente do dispositivo de TSCH) pode ser fornecida adicionando-se um elemento de informações no pacote dados de camada de aplicação.

[0060] O processo 1000 inclui adicionalmente transmitir, pelo dispositivo pai de TSCH 102 para o dispositivo terminal de baixa energia 104, uma resposta de sincronização durante a porção primária de uma segunda partição de tempo, como mostrado no bloco 1020. A resposta de sincronização é transmitida no canal de rede de baixa energia utilizado pelo dispositivo de LE 104 (isto é, o mesmo canal de frequência pelo qual a solicitação de sincronização foi recebida). A resposta de sincronização inclui dados de sincronização para sincronizar as comunicações do dispositivo terminal de baixa energia com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH. Sincronizando-se com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH primário, o dispositivo de LE 104 muda seu padrão de salto de canal enquanto no estado ativo para comutar canais de acordo com taxa de salto de canal mais rápida do protocolo TSCH usado pela rede TSCH primária 100.

[0061] Uma vez sincronizado, o dispositivo pai de TSCH pode comunicar dados de mensagem com o dispositivo de LE durante a porção primária de partições de tempo de TSCH em canais de frequência de acordo com o protocolo TSCH usado pela rede TSCH primária 100.

[0062] Embora a presente matéria tenha sido descrita em detalhes em relação aos aspectos específicos da mesma, será verificado que aqueles versados na técnica, mediante a obtenção de um entendimento do que foi anteriormente mencionado, podem produzir prontamente alterações, variações e equivalentes a tais aspectos. Consequentemente, deve-se entender que a presente revelação foi apresentada para propósitos de exemplos em vez de limitação e não elimina a inclusão de tais modificações, variações e/ou adições à presente matéria conforme será prontamente evidente para um indivíduo de habilidade comum na técnica.

[0063] Ademais, embora as modalidades reveladas no presente documento sejam descritas com respeito a dispositivos de TSCH que são alimentados por C/A e dispositivos de LE que são alimentados por bateria, deve ser entendido que essas modalidades são fornecidas para fins de exemplo e não de limitação. Modalidades reveladas no presente documento não excluem o uso de dispositivos de TSCH em uma rede TSCH que sejam alimentados por fontes não de C/A e/ou dispositivos de LE que sejam alimentados por fontes de energia sem bateria.

Claims

Método executado por um processador dentro de um nó pai que opera em uma rede de salto de canal particionado por tempo primário (TSCH), sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende:
ouvir em um canal TSCH primário, pelo nó pai, durante uma porção primária de uma primeira partição de tempo de uma pluralidade de partições de tempo de um protocolo TSCH primário para uma comunicação a partir de um nó vizinho na rede TSCH primária;
quando nenhuma comunicação é recebida durante a porção primária da primeira partição de tempo, então ouvir em um canal de rede de baixa energia, pelo nó pai, durante uma porção secundária da primeira partição de tempo para uma comunicação a partir de um nó terminal de baixa energia em que o canal TSCH primário e o canal de rede de baixa energia são canais de frequência distintos;
receber, no canal de rede de baixa energia, pelo nó pai, durante a porção secundária da primeira partição de tempo, uma solicitação de sincronização a partir do nó terminal de baixa energia; e
transmitir, pelo nó pai para o nó terminal de baixa energia, uma resposta de sincronização durante a porção primária de uma segunda partição de tempo da pluralidade de partições de tempo do protocolo TSCH primário, a segunda partição de tempo subsequente à primeira partição de tempo, em que a resposta de sincronização inclui dados de sincronização para sincronizar comunicações do nó terminal de baixa energia com um padrão de salto de canal do protocolo TSCH primário.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o nó pai é alimentado por uma fonte sem bateria, em que o nó terminal de baixa energia é alimentado por uma fonte de bateria, e em que o nó pai recebe comunicações do nó terminal de baixa energia apenas durante períodos de ativação de um ciclo de ativação/espera do nó terminal de baixa energia.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dados de sincronização compreendem um identificador de número de partição absoluto para identificar uma terceira partição de tempo para comunicação com o nó pai.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
comunicar, entre o nó pai e o nó terminal de baixa energia, durante a porção primária de uma terceira partição de tempo da pluralidade de partições de tempo do protocolo TSCH primário, dados de mensagem, sendo a terceira partição de tempo subsequente à segunda partição de tempo.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o nó de rede de baixa energia opera em um protocolo TSCH de baixa energia, e em que salto de canal para o protocolo TSCH primário ocorre em uma taxa mais rápida comparado ao salto de canal do protocolo TSCH de baixa energia.
Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que sincronizar comunicações do nó de rede de baixa energia com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH primário faz com que o nó de rede de baixa energia comute canais na taxa mais rápida do protocolo TSCH primário.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o nó pai comunica a resposta de sincronização para o nó terminal de baixa energia no canal de rede de baixa energia utilizado pelo nó terminal de baixa energia.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
ouvir um sinal de confirmação do nó pai em resposta à solicitação de sincronização, sendo que o sinal de confirmação indica que o nó pai recebeu a solicitação de sincronização transmitida por terminal de baixa energia; e
ao determinar que o sinal de confirmação não foi recebido do nó pai, retransmitir a solicitação de sincronização.
Método para transmitir respostas de sincronização para diferentes terminais de baixa energia durante partições de tempo separadas caracterizado pelo fato de que compreende:
transmitir uma primeira resposta de sincronização do nó pai para um primeiro nó terminal de baixa energia em um primeiro canal de rede de baixa energia, a primeira resposta de sincronização transmitida durante um primeiro período de ativação de um primeiro ciclo de ativação/espera do primeiro nó terminal de baixa energia, em que o nó pai se comunica com um ou mais nós adjacentes durante uma pluralidade de partições de tempo em um ou mais canais de acordo com um padrão de salto de canal de um protocolo de salto de canal particionado por tempo primário (TSCH);
transmitir uma segunda resposta de sincronização do nó pai para um segundo nó terminal de baixa energia em um segundo canal de rede de baixa energia, a segunda resposta de sincronização transmitida durante um segundo período de ativação de um segundo ciclo de ativação/espera do segundo nó terminal de baixa energia, em que a primeira resposta de sincronização e a segunda resposta de sincronização incluem dados de sincronização para sincronizar com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH primário;
ouvir um primeiro sinal de confirmação do primeiro nó terminal de baixa energia em resposta à primeira resposta de sincronização, sendo que o primeiro sinal de confirmação indica que o primeiro nó terminal de baixa energia recebeu a primeira resposta de sincronização e sincronizou com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH primário; e
ouvir um segundo sinal de confirmação do segundo nó terminal de baixa energia em resposta à segunda resposta de sincronização, sendo que o segundo sinal de confirmação indica que o segundo nó terminal de baixa energia recebeu a segunda resposta de sincronização e sincronizou com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH primário.
Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
ao determinar que o primeiro sinal de confirmação não foi recebido do primeiro nó terminal de baixa energia, retransmitir a primeira resposta de sincronização durante uma partição de tempo subsequente.
Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a primeira resposta de sincronização é transmitida durante uma porção primária de uma primeira partição de tempo do protocolo TSCH primário no primeiro canal de rede de baixa energia e a segunda resposta de sincronização é transmitida durante uma porção primária de uma segunda partição de tempo do protocolo TSCH primário no segundo canal de rede de baixa energia.
Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o nó pai é alimentado por uma fonte sem bateria, em que o primeiro nó terminal de baixa energia e o segundo nó terminal de baixa energia são alimentados por uma fonte de bateria.
Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o primeiro nó de rede de baixa energia e o segundo nó de rede de baixa energia operam em um protocolo TSCH de baixa energia, e em que o salto de canal para o protocolo TSCH primário ocorre em uma taxa mais rápida comparado ao salto de canal do protocolo TSCH de baixa energia.
Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
ao determinar que o primeiro sinal de confirmação não foi recebido do primeiro nó terminal de baixa energia, ouvir, durante uma porção secundária de uma partição de tempo do protocolo TSCH primário, a uma solicitação de sincronização a partir do primeiro nó terminal de baixa energia no primeiro canal de rede de baixa energia.
Método para difusão de respostas de sincronização para terminais de baixa energia múltiplos durante uma única partição de tempo caracterizado pelo fato de que compreende:
difundir uma resposta de sincronização de um nó pai para um primeiro nó terminal de baixa energia e para um segundo nó terminal de baixa energia em um canal de rede de baixa energia, a resposta de sincronização transmitida durante um primeiro período de ativação de um primeiro ciclo de ativação/espera do primeiro nó terminal de baixa energia e um segundo período de ativação de um segundo ciclo de ativação/espera do segundo nó terminal de baixa energia, em que o nó pai se comunica com um ou mais nós adjacentes durante uma pluralidade de partições de tempo em um ou mais canais de acordo com um padrão de salto de canal de um protocolo de salto de canal particionado por tempo primário (TSCH);
ouvir um primeiro sinal de confirmação do primeiro nó terminal de baixa energia em resposta à primeira resposta de sincronização, sendo que o primeiro sinal de confirmação indica que o primeiro nó terminal de baixa energia recebeu a resposta de sincronização e sincronizou com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH primário; e
ouvir um segundo sinal de confirmação do segundo nó terminal de baixa energia em resposta à resposta de sincronização, sendo que o segundo sinal de confirmação indica que o segundo nó terminal de baixa energia recebeu a resposta de sincronização e sincronizou com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH primário.
Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a resposta de sincronização é difundida durante uma porção primária de uma primeira partição de tempo da pluralidade de partições de tempo do protocolo TSCH primário.
Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
receber, durante uma segunda partição de tempo da pluralidade de partições de tempo do protocolo TSCH primário, o primeiro sinal de confirmação, sendo que a segunda partição de tempo ocorre de acordo com um primeiro atraso aleatório determinado pelo primeiro nó terminal de baixa energia; e
receber, durante uma terceira partição de tempo da pluralidade de partições de tempo do protocolo TSCH primário, o segundo sinal de confirmação, sendo que a terceira partição de tempo ocorre de acordo com um segundo atraso aleatório determinado pelo segundo nó terminal de baixa energia.
Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: ao determinar que o primeiro sinal de confirmação não foi recebido do primeiro nó terminal de baixa energia, ouvir, durante uma porção secundária de uma partição de tempo do protocolo TSCH primário, a uma solicitação de sincronização a partir do primeiro nó terminal de baixa energia em um canal de rede de baixa energia.
Sistema caracterizado pelo fato de que compreende:
uma pluralidade de nós acoplados comunicativamente entre si em uma rede de salto de canal particionado por tempo primário (TSCH), pelo menos um da pluralidade de nós que compreende um nó pai, sendo que o nó pai compreende:
um processador, e
uma mídia legível por computador não transitória, em que o processador é configurado para executar instruções incorporadas na mídia legível por computador não transitória para realizar operações que compreendem:
receber, pelo nó pai durante uma porção secundária de uma primeira partição de tempo de uma pluralidade de partições de tempo de um protocolo TSCH primário, uma solicitação de sincronização de uma comunicação de nó terminal de baixa energia em um canal de rede de baixa energia, em que o nó pai se comunica com um ou mais nós adjacentes durante porções primárias da pluralidade de partições de tempo em um ou mais canais do protocolo TSCH primário do protocolo TSCH primário, em que o canal de rede de baixa energia e o canal TSCH primário associado com a primeira partição de tempo são canais de frequência distintos, e em que o nó pai ouve as comunicações no canal de rede de baixa energia durante a porção secundária da primeira partição de tempo; e transmitir, pelo nó pai para o nó terminal de baixa energia, uma resposta de sincronização durante a porção primária de uma segunda partição de tempo da pluralidade de partições de tempo do protocolo TSCH, em que a resposta de sincronização inclui dados de sincronização para sincronizar comunicações do nó terminal de baixa energia com um padrão de salto de canal do protocolo TSCH.
Sistema, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o nó pai é alimentado por uma fonte sem bateria, em que o nó terminal de baixa energia é alimentado por uma fonte de bateria, e em que o nó pai recebe comunicações do nó terminal de baixa energia apenas durante períodos de ativação de um ciclo de ativação/espera do nó terminal de baixa energia.
Sistema, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o nó de rede de baixa energia opera em um protocolo TSCH de baixa energia, e em que o salto de canal para o protocolo TSCH primário ocorre em uma taxa mais rápida comparado ao salto de canal do protocolo TSCH de baixa energia.
Sistema, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que sincronizar comunicações do nó de rede de baixa energia com o padrão de salto de canal do protocolo TSCH primário faz com que o nó de rede de baixa energia comute canais na taxa mais rápida do protocolo TSCH primário.
Método caracterizado pelo fato de que compreende:
transmitir, por um nó de rede de baixa energia para um nó pai, uma solicitação de sincronização para sincronizar comunicações com um padrão de salto de canal de um protocolo TSCH primário utilizado por um nó pai, a solicitação de sincronização transmitida em um canal de rede de baixa energia durante uma porção secundária de uma primeira partição de tempo de uma pluralidade de partições de tempo do protocolo TSCH primário, em que o canal de rede de baixa energia e o canal TSCH primário associado com a primeira partição de tempo são canais de frequência distintos;
ouvir um sinal de confirmação que indica que o nó pai recebeu a solicitação de sincronização; e
ao determinar que o sinal de confirmação não foi recebido do nó pai, retransmitir a solicitação de sincronização durante uma segunda partição de tempo da pluralidade de partições de tempo com um deslocamento de tempo configurado para alinhar a retransmissão da solicitação de sincronização com uma porção secundária da segunda partição de tempo.