CN105554863A - 一种基于寻呼的低功耗通信方法和网络 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于寻呼的低功耗通信方法，使得无线通信的收发双方能在没有数据需要收发的情况下休眠，当有数据需要发送时，发送方才退出休眠，并发送一系列的寻呼帧。通过寻呼帧的发送和接收，收发双方建立时钟同步，选择一个约定的时隙唤醒并进行数据交换。本发明所述的通信方法用于支撑低流量无线通信网络的大规模组网。本发明还涉及一种基于寻呼的低功耗通信网络，包括基站、中继、终端，在上行或下行通信中，均可基于所述的通信方法进行，实现各设备省电的效果，并且能够保证通信稳定性。

Description

一种基于寻呼的低功耗通信方法和网络

技术领域

本发明涉及无线通信领域，更具体地说，涉及一种基于寻呼的低功耗通信方法，以及一种基于寻呼的低功耗通信网络。

背景技术

物联网，或者感应器网络，通常需要通信链路的一端，比如基站设备，保持在接收或监听状态，通过保持比较高的能耗，确保基站能够正确接收感应器发送的报文。

为了实现省电的目的，现有技术中，物联网终端与接入点(AP)或者中继器建立并保持时钟同步，并为每一个终端分配固定的时隙，接入点(AP)或者中继器可以在这些分配好的时隙中运行在高能耗的接收或监听状态。在其他时间休眠，以达到节省能耗，或延长电池寿命的目的。

但实际应用中，物联网终端数据传输需求由事件触发，难以事先预知。

如果接入点(AP)或者中继器为这些终端预留时隙，则会导致能耗的浪费。当终端的数量较多时，这些预留的时隙会导致接入点(AP)或者中继器完全没有休眠的时间。

但如果中继器不为这些下游节点预留时隙，当这些节点被特定的事件触发，产生并发送报文给中继器进行转发时，中继器可能正处于休眠状态，而不能及时唤醒接收终端上传的数据，导致整个网络的通信稳定性大幅下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种节省能耗并且保证通信性能的基于寻呼的低功耗通信方法，以及一种基于寻呼的低功耗通信网络。

本发明的技术方案如下：

一种基于寻呼的低功耗通信方法，在一个发送方和至少一个接收方之间进行寻呼；

未进行通信状态下，接收方保持休眠/低功耗模式，并且周期性地从休眠/低功耗模式中唤醒，并检测是否有寻呼帧到达，如果没有检测到寻呼帧到达，则返回到休眠/低功耗模式，如果检测到寻呼帧到达，则进行通信；

未进行通信状态下，发送方保持休眠/低功耗模式；当需要发送数据时，则退出休眠/低功耗模式，并发送一系列的寻呼帧，唤醒接收方，并进行通信。

作为优选，发送方发送寻呼帧的数量、发送寻呼帧的持续时间，根据接收方的唤醒周期确定，确保寻呼帧的发送能够持续到接收方唤醒并能够至少接收一个寻呼帧的时刻。

作为优选，发送方预先确定接收方的唤醒周期，当发送方需要发送数据时，根据接收方的唤醒周期，发送一系列的寻呼帧；所述的寻呼帧至少携带一个系列号或计算值，接收方根据接收到的系列号或计数值，得出发送方完成发送当前一系列的寻呼帧的时刻。

作为优选，接收方检测到寻呼帧的到达后，根据寻呼帧携带的时钟同步信息与发送方建立时钟同步。

作为优选，接收方和发送方按照预设的规则，计算接收方和发送方都需要再次唤醒、进行通信的时刻。

作为优选，发送方发送的寻呼帧携带接收方的设备标识，接收方设备标识，判断是否需要预设时间后唤醒，与发送方预设的时隙进行通信。

作为优选，发送方发送的寻呼帧还附带一个特定的控制指令，接收方在预设时间唤醒后，在与发送方预设的时隙根据控制指令上传相应的数据。

作为优选，发送方发送的寻呼帧携带一个群组的目标设备的标识掩码，接收方根据标识掩码，判断是否为当前寻呼帧的目标设备；如果是，则基于当前接收方的设备标识，按照预设的算法计算出需要唤醒并与发送方进行通信的时刻。

作为优选，不同的接收方采用同样的算法，计算需要唤醒并与发送方进行通信的时刻，以各个接收方的设备标识作为输入，则计算得出不同的唤醒时隙。

作为优选，发送方发送的寻呼帧还附带一个特定的控制指令，根据控制指令，接收方执行与控制指令相对应的特定动作。

一种基于寻呼的低功耗通信网络，包括基站、至少一个终端；上行时，基站作为接收方，终端作为发送方，下行时，基站作为发送方，终端作为接收方；基站与终端之间基于所述的通信方法进行上行或下行通信。

作为优选，还包括一个或多个中继，上行时，基站作为接收方，终端作为发送方，中继作为接收方接收终端的数据并同时作为发送方转发终端的数据给另外一个中继或者基站；下行时，基站作为发送方，终端作为接收方，中继作为接收方接收基站数据并同时作为发送方转发基站的数据给另外一个中继或者终端；基站与中继之间，中继与中继之间，中继与终端之间基于所述的通信方法进行上行或下行通信。

作为优选，基站或中继，以及终端，均包括：

一个或多个无线收发器，具备休眠/低功耗模式与唤醒模式，无线收发器在唤醒模式下发送信号或检测、接收信号；

一个或多个控制器，具备休眠/低功耗模式与唤醒模式，并设定有唤醒周期，在每个唤醒周期的唤醒时刻唤醒无线收发器进行信号发送或者检测、接收信号。

本发明的有益效果如下：

本发明所述的通信方法与网络，使得无线通信的收发双方能在没有数据需要收发的情况下休眠，当有数据需要发送时，发送方才退出休眠，并发送一系列的寻呼帧。通过寻呼帧的发送和接收，收发双方建立时钟同步，选择一个约定的时隙唤醒并进行数据交换。本发明所述的通信方法用于支撑低流量无线通信网络的大规模组网。

附图说明

图1是本发明所述的通信网络的示意图(一个中继)；

图2是本发明所述的通信网络的示意图(多个中继)；

图3是无线收发器与控制器的示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。

本发明为了解决现有技术中存在的无线通信的收发双方通过预留时隙存在的矛盾与不足，提供一种基于寻呼的低功耗通信方法，在一个发送方和至少一个接收方之间进行寻呼；

未进行通信状态下，接收方保持休眠/低功耗模式，并且周期性地从休眠/低功耗模式中唤醒，并检测是否有寻呼帧到达，如果没有检测到寻呼帧到达，则返回到休眠/低功耗模式，如果检测到寻呼帧到达，则进行通信；

未进行通信状态下，发送方保持休眠/低功耗模式；当需要发送数据时，则退出休眠/低功耗模式，并发送一系列的寻呼帧，唤醒接收方，并进行通信。

发送方发送寻呼帧的数量、发送寻呼帧的持续时间，根据接收方的唤醒周期确定，确保寻呼帧的发送能够持续到接收方唤醒并能够至少接收一个寻呼帧的时刻。

根据实施需求，寻呼帧可以携带一个序列号，一个同步字，一个特定的控制指令，一个群组的目标设备的标识掩码或者单一目标设备的标识。

接收方检测到寻呼帧的接收后，根据寻呼帧携带的信息与发送方建立时钟同步。具体为：发送方发送的寻呼帧携带时钟同步信息，使得接收方接收到至少一帧寻呼帧后，可以实现和发送方时钟同步。接收方和发送方按照一定的规则，计算收发双方都需要再次唤醒、进行数据收发的时刻。

发送方预先确定接收方的唤醒周期。当发送方有数据需要发送给接收方时，发送方根据接收方的唤醒周期，发送一系列的寻呼帧。该一系列的寻呼帧至少携带一个系列号，或计算值，使得接收方可以根据接收到的寻呼帧的系列号或计数值，估计发送方完成发送这一系列的寻呼帧的时刻。

发送方发送的寻呼帧还附带一个特定的控制指令，根据控制指令，接收方执行与控制指令相对应的特定动作。

发送方发送的寻呼帧携带接收方的设备标识。接收方唤醒，并且接到至少一个寻呼帧后，根据接收到的寻呼帧所携带设备标识，判断是否需要在一段时间后唤醒，与发送方在一个特定的时隙进行通信。接收方在预设时间唤醒后，在与发送方预设的时隙根据控制指令上传相应的数据。

发送方发送的寻呼帧携带一个群组的目标设备的标识掩码。接收方唤醒，并且接到至少一个寻呼帧后，根据接收到的寻呼帧所携带的设备的标识掩码，判断当前接收方自身是否为这一寻呼帧的目标设备。如果是，则基于当前接收方自身的设备标识，按照一定的算法计算出需要唤与发送方进行通信的时刻通信。为了避免相互冲突，不同接收方采用同样的算法，并用当前接收方自身的设备标识作为输入，计算出不同的唤醒时隙，从而避免了相互冲突。

本发明还提供一种基于寻呼的低功耗通信网络，如图1所示，包括基站、至少一个终端；上行时，基站作为接收方，终端作为发送方，下行时，基站作为发送方，终端作为接收方；基站与终端之间基于所述的基于寻呼的低功耗通信方法进行上行或下行通信。

本发明所述的通信网络中，如图2所示，还可以设置中继，基站与终端通过中继进行通信。上行时，基站作为接收方，终端作为发送方，中继作为接收方接收终端的数据并同时作为发送方转发终端的数据给另外一个中继或者基站；下行时，基站作为发送方，终端作为接收方，中继作为接收方接收基站数据并同时作为发送方转发基站的数据给另外一个中继或者终端；基站与中继之间，中继与中继之间，中继与终端之间基于所述的通信方法进行上行或下行通信。

当基站或中继设备作为发送方，通过发送一系列寻呼帧唤醒休眠的中继或终端设备，进而在一个特定的时隙向这个中继或终端设备(群组)发送下行数据。当终端或中继设备作为发送方，通过发送一系列寻呼帧唤醒休眠的中继或基站设备，进而在一个特定的时隙向这个中继或基站设备发送上行数据。

如图3所示，基站或中继，以及终端，均包括：一个或多个无线收发器，具备休眠/低功耗模式与唤醒模式，无线收发器在唤醒模式下发送信号或检测、接收信号；一个或多个控制器，具备休眠/低功耗模式与唤醒模式，并设定有唤醒周期，在每个唤醒周期的唤醒时刻唤醒无线收发器进行信号发送或者检测、接收信号。

上行时，本发明所述的通信网络包括一个基站或中继，一个或多个终端，基站或中继保持休眠/低功耗模式；基站或中继周期性的从休眠/低功耗模式中唤醒，并检测是否有寻呼帧到达；如果没有检测到寻呼帧到达，则返回到休眠/低功耗状态；

终端通常运行在休眠/低功耗模式下；当有数据需要发送时，终端退出休眠模式，并发送一系列的寻呼帧。

终端发送寻呼帧的数量、发送寻呼帧的持续时间，根据基站或中继的唤醒周期确定，确保寻呼帧的发送能够持续到基站或中继唤醒并能够至少接收一个寻呼帧的时刻。

基站或中继检测到寻呼帧的接收后，根据寻呼帧携带的信息与终端建立时钟同步。具体为：终端发送的寻呼帧携带时钟同步信息，使得基站或中继接收到至少一帧寻呼帧后，可以实现和终端时钟同步。基站或中继和终端按照一定的规则，计算收发双方都需要再次唤醒、进行数据收发的时刻。

终端预先确定基站或中继的唤醒周期。当终端有数据需要发送给基站或中继时，终端根据基站或中继的唤醒周期，发送一系列的寻呼帧。该一系列的寻呼帧至少携带一个系列号，或计算值，使得基站或中继可以根据接收到的寻呼帧的系列号或计数值，估计终端完成发送这一系列的寻呼帧的时刻。

终端发送的寻呼帧还附带一个特定的控制指令，根据控制指令，基站或中继执行与控制指令相对应的特定动作。

终端发送的寻呼帧携带基站或中继的设备标识。基站或中继唤醒，并且接到至少一个寻呼帧后，根据接收到的寻呼帧所携带设备标识，判断是否需要在一段时间后唤醒，与终端在一个特定的时隙进行通信。基站或中继在预设时间唤醒后，在与终端预设的时隙根据控制指令上传相应的数据。

下行时，本发明所述的通信网络包括一个基站或中继，一个或多个终端，终端保持休眠/低功耗模式；终端周期性的从休眠/低功耗模式中唤醒，并检测是否有寻呼帧到达；如果没有检测到寻呼帧到达，则返回到休眠/低功耗状态。

基站或中继通常运行在休眠/低功耗模式下；当有数据需要发送时，基站或中继退出休眠模式，并发送一系列的寻呼帧。

基站或中继发送寻呼帧的数量、发送寻呼帧的持续时间，根据终端的唤醒周期确定，确保寻呼帧的发送能够持续到终端唤醒并能够至少接收一个寻呼帧的时刻。

终端检测到寻呼帧的接收后，根据寻呼帧携带的信息与基站或中继建立时钟同步。具体为：基站或中继发送的寻呼帧携带时钟同步信息，使得终端接收到至少一帧寻呼帧后，可以实现和基站或中继时钟同步。终端和基站或中继按照一定的规则，计算收发双方都需要再次唤醒、进行数据收发的时刻。

基站或中继预先确定终端的唤醒周期。当基站或中继有数据需要发送给终端时，基站或中继根据终端的唤醒周期，发送一系列的寻呼帧。该一系列的寻呼帧至少携带一个系列号，或计算值，使得终端可以根据接收到的寻呼帧的系列号或计数值，估计基站或中继完成发送这一系列的寻呼帧的时刻。

基站或中继发送的寻呼帧还附带一个特定的控制指令，根据控制指令，终端执行与控制指令相对应的特定动作。

基站或中继发送的寻呼帧携带终端的设备标识。终端唤醒，并且接到至少一个寻呼帧后，根据接收到的寻呼帧所携带设备标识，判断是否需要在一段时间后唤醒，与基站或中继在一个特定的时隙进行通信。终端在预设时间唤醒后，在与基站或中继预设的时隙根据控制指令上传相应的数据。

基站或中继发送的寻呼帧携带一个群组的目标设备的标识掩码。终端唤醒，并且接到至少一个寻呼帧后，根据接收到的寻呼帧所携带的设备的标识掩码，判断当前终端自身是否为这一寻呼帧的目标设备。如果是，则基于当前终端自身的设备标识，按照一定的算法计算出需要唤与基站或中继进行通信的时刻通信。为了避免相互冲突，不同终端采用同样的算法，并用当前终端自身的设备标识作为输入，计算出不同的唤醒时隙，从而避免了相互冲突。

上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种基于寻呼的低功耗通信方法，其特征在于，在一个发送方和至少一个接收方之间进行寻呼；

未进行通信状态下，接收方保持休眠/低功耗模式，并且周期性地从休眠/低功耗模式中唤醒，并检测是否有寻呼帧到达，如果没有检测到寻呼帧到达，则返回到休眠/低功耗模式，如果检测到寻呼帧到达，则进行通信；

未进行通信状态下，发送方保持休眠/低功耗模式；当需要发送数据时，则退出休眠/低功耗模式，并发送一系列的寻呼帧，唤醒接收方，并进行通信。

2.根据权利要求1所述的基于寻呼的低功耗通信方法，其特征在于，发送方发送寻呼帧的数量、发送寻呼帧的持续时间，根据接收方的唤醒周期确定，确保寻呼帧的发送能够持续到接收方唤醒并能够至少接收一个寻呼帧的时刻。

3.根据权利要求2所述的基于寻呼的低功耗通信方法，其特征在于，发送方预先确定接收方的唤醒周期，当发送方需要发送数据时，根据接收方的唤醒周期，发送一系列的寻呼帧；所述的寻呼帧至少携带一个系列号或计算值，接收方根据接收到的系列号或计数值，得出发送方完成发送当前一系列的寻呼帧的时刻。

4.根据权利要求1所述的基于寻呼的低功耗通信方法，其特征在于，接收方检测到寻呼帧的到达后，根据寻呼帧携带的时钟同步信息与发送方建立时钟同步。

5.根据权利要求4所述的基于寻呼的低功耗通信方法，其特征在于，接收方和发送方按照预设的规则，计算接收方和发送方都需要再次唤醒、进行通信的时刻。

6.根据权利要求4所述的基于寻呼的低功耗通信方法，其特征在于，发送方发送的寻呼帧携带接收方的设备标识，接收方设备标识，判断是否需要预设时间后唤醒，与发送方预设的时隙进行通信。

7.根据权利要求6所述的基于寻呼的低功耗通信方法，其特征在于，发送方发送的寻呼帧还附带一个特定的控制指令，接收方在预设时间唤醒后，在与发送方预设的时隙根据控制指令上传相应的数据。

8.根据权利要求4所述的基于寻呼的低功耗通信方法，其特征在于，发送方发送的寻呼帧携带一个群组的目标设备的标识掩码，接收方根据标识掩码，判断是否为当前寻呼帧的目标设备；如果是，则基于当前接收方的设备标识，按照预设的算法计算出需要唤醒并与发送方进行通信的时刻。

9.根据权利要求8所述的基于寻呼的低功耗通信方法，其特征在于，不同的接收方采用同样的算法，计算需要唤醒并与发送方进行通信的时刻，以各个接收方的设备标识作为输入，则计算得出不同的唤醒时隙。

10.根据权利要求1所述的基于寻呼的低功耗通信方法，其特征在于，发送方发送的寻呼帧还附带一个特定的控制指令，根据控制指令，接收方执行与控制指令相对应的特定动作。

11.一种基于寻呼的低功耗通信网络，其特征在于，包括基站、至少一个终端；上行时，基站作为接收方，终端作为发送方，下行时，基站作为发送方，终端作为接收方；基站与终端之间基于权利要求1至10任一项所述的通信方法进行上行或下行通信。

12.根据权利要求11所述的基于寻呼的低功耗通信网络，其特征在于，还包括一个或多个中继，上行时，基站作为接收方，终端作为发送方，中继作为接收方接收终端的数据并同时作为发送方转发终端的数据给另外一个中继或者基站；下行时，基站作为发送方，终端作为接收方，中继作为接收方接收基站数据并同时作为发送方转发基站的数据给另外一个中继或者终端；基站与中继之间，中继与中继之间，中继与终端之间基于权利要求1至10任一项所述的通信方法进行上行或下行通信。

13.根据权利要求11或12所述的基于寻呼的低功耗通信网络，其特征在于，基站或中继，以及终端，均包括：

一个或多个无线收发器，具备休眠/低功耗模式与唤醒模式，无线收发器在唤醒模式下发送信号或检测、接收信号；

一个或多个控制器，具备休眠/低功耗模式与唤醒模式，并设定有唤醒周期，在每个唤醒周期的唤醒时刻唤醒无线收发器进行信号发送或者检测、接收信号。