CN107592965B - 与资源提供商和家域网的交错通信 - Google Patents

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Abstract

公开了用于使得与家域网(HAN)的通信和与数据网络的通信交错的系统和方法。网关设备使得时隙式信道跳频协议的时隙内的通信交错。网关设备可以被配置成确定在时隙的第一部分期间网关设备是否接收到来自数据网络的消息的部分。如果网关设备在时隙的第一部分期间没有接收到来自数据网络的消息，则网关设备切换到在时隙的第二部分期间侦听来自HAN的通信。如果网关设备从HAN接收到消息的部分，则网关设备继续接收消息的其余部分，直到使得网关设备侦听来自数据网络的通信的一个或多个触发条件。

Description

与资源提供商和家域网的交错通信
技术领域
本公开一般地涉及联网，并且更特别地涉及与数据网络和家域网的交错通信。
背景技术
家域网可以用于在消耗家庭或其它房屋中的资源(例如电力)的设备与监视和/或管理资源的消耗的设备之间传送信息。公共事业公司和其它资源提供商可以使用家域网来监视由消费者对资源的消耗。
家域网可以在与由资源提供商使用的数据网络分离的网络上操作。提供家域网与数据网络之间的通信的设备典型地要求多个无线电收发器，所述无线电收发器处理来自分离网络的分离消息以便发送和接收来自家域网和数据网络二者的信息。相应地，用于在使用单个无线电收发器的同时使得与家域网的通信和与数据网络的通信交错的系统和方法是令人期望的。
发明内容
公开了用于使得与家域网(HAN)的通信和与数据网络的通信交错的系统和方法。数据网络可以提供HAN与资源提供商之间的通信，所述资源提供商管理HAN资源的消耗。示例系统包括通信地耦合到HAN的多个客户端设备和通信地耦合到客户端设备或HAN控制器的网关设备。HAN被配置用于传送关于在由家域网服务的地理区域处消耗的资源的信息。网关设备还经由数据网络通信地耦合到资源提供商服务器系统。数据网络可以是高级计量基础设施网状网络，包括使用时隙式信道跳频(TSCH)协议进行通信的设备。在一些方面中，网关设备是作为数据网络的部分的节点。数据网络可以被视为初级网络，并且TSCH协议可以被视为初级协议。HAN可以被视为次级网络。HAN内的设备可以使用次级协议来通信，所述次级协议可以包括任何载波侦听多路访问协议。
网关设备被配置成通过在单个TSCH时隙内在数据网络与HAN之间切换接收时段来接收数据网络和HAN的交错通信。通信在TSCH时隙序列之中交错。在TSCH时隙的RX等待时段期间，网关设备侦听来自数据网络的通信，并且确定它是否从数据网络接收到了要求由网关设备处理的消息的部分。如果网关设备在RX等待时段期间并未从数据网络接收到要求由网关设备处理的消息的部分，则在TSCH时隙的第二部分期间，网关设备侦听来自HAN次级网络的通信。网关设备确定它是否从HAN次级网络接收到了要求由网关设备处理的消息的部分。如果网关设备确定它从HAN次级网络接收到要求由网关设备处理的消息的部分，则网关设备继续从HAN接收其余消息。来自HAN的消息可以在长度方面变化，并且可以横跨一个或多个TSCH时隙。某些触发条件可以使得网关设备还原到侦听来自数据网络的通信。响应于一个或多个触发条件，网关设备可以再次确定它是否从数据网络接收到了消息。
一个触发条件的示例是新的TSCH时隙的开始。例如，网关设备可以从HAN接收完整的信息，消息的接收在TSCH时隙的部分期间完成。随后时隙的RX时段的开始可以充当触发条件，使得网关设备侦听来自数据网络的通信。触发条件的另一示例是保障时隙的开始。例如，网关设备可以在保障时隙的开始期间处于从HAN接收消息的过程中。保障时隙的开始可以充当触发条件，使得网关设备中断消息从HAN的接收以开始侦听来自数据网络的通信。
提到这些说明性方面和特征不是为了限制或限定本发明，而是为了提供帮助本申请中公开的发明概念的理解的示例。本发明的其它方面、优点和特征将在整个申请的审阅之后变得明显。
附图说明
当参照随附各图来阅读以下具体实施方式时，本公开的这些和其它特征、方面和优点被更好地理解，其中：
图1是图示了用于实现交错介质访问控制特征的示例计算设备的网络图；
图2是图示了被配置成实现交错介质访问控制特征的网关设备的示例的图；
图3是用于实现多个介质访问控制协议的单个无线电收发器设备的示例协议栈的图；
图4是图示了时隙式信道跳频模式中的时隙布置的图；
图5是图示了图4中所示的时隙之一的示例的图；
图6是图示了能够具有交错介质访问控制特征的时隙式信道跳频网络中的时隙的示例的图；
图7是图示了能够具有交错介质访问控制特征的时隙式信道跳频网络中的时隙的示例的可替换图；
图8是描绘了用于实现交错介质访问控制特征的过程的流程图；
图9是图示了时隙序列和实现在时隙中的交错介质访问控制特征的示例的图；以及
图10是图示了时隙序列和实现在时隙中的交错介质访问控制特征的可替换示例的图；
图11是描绘了用于实现交错介质访问控制特征的可替换过程的流程图。
具体实施方式
提供用于数据网络与家域网(HAN)之间的交错通信的系统和方法。数据网络可以提供HAN与监视HAN内的资源的消耗的资源提供商之间的通信，以及提供数据网络上的其它设备之间的通信。交错通信可以通过具有单个无线电收发器的双介质访问控制(MAC)网关设备来实现。网关设备可以与数据网络和HAN二者通信。数据网络可以被称为初级网络，并且HAN可以被称为次级网络。根据本文中的各方面，数据网络中的节点可以使用由IEEE802.15.4(e)限定的时间同步信道跳频(TSCH)协议来通信。TSCH协议使用一系列时隙和多个信道频率以用于数据网络上的设备之间的通信，所述设备包括网关设备。在TSCH协议中，可能存在其中存在时隙内的未被使用的时间的实例。例如，如果侦听通信的数据网络中的节点在预定时间段内未接收到通信，则所述节点可以确定在该时隙期间将没有接收通信，留下预定时间段的届满和未被使用的下一时隙的开始。与HAN网络和数据网络二者的通信可以通过在TSCH时隙序列中切换接收时段，在TSCH时隙的未被使用的部分期间侦听来自HAN的通信而发生。来自数据网络的通信可以包括来自数据网络的一个或多个消息的接收，要求节点处理所述一个或多个消息。类似地，来自HAN的通信可以包括来自HAN的一个或多个消息的接收，要求节点处理所述一个或多个消息。在TSCH时隙的未被使用的时段期间使得与HAN的通信交错可以允许使用单个无线电收发器的与HAN网络和数据网络的通信。
在示例性系统中，提供用于将HAN耦合到数据网络的网关设备。例如，HAN可以通信地链接与住所、建筑物或其它合适的地理区域中的功率分配系统相关联的多个设备。如本文所使用的，术语“功率分配系统”用于指代一组设备、系统和/或其它合适的基础设施，其用于从功率提供商向一个或多个最终用户或地理位置(诸如住所、建筑物或其它地理区域)转送功率。HAN可以包括比诸如局域网或广域网之类的更大数据网络更小数目的网络设备(例如个人计算机、移动计算设备等)。在一些方面中，HAN可以包括可以与HAN中的其它设备无线通信的低功率网络设备。HAN可以使用任何合适的联网协议来实现。例如，HAN可以使用任何载波侦听多路访问(CSMA)联网协议来实现。用于实现HAN的合适的联网协议的非限制性示例包括ZigBee、蓝牙、Wi-Fi等。HAN的非限制性示例包括经由功率线通信实现的HomePlug(家居插头)网络、经由同轴电缆实现的提供电器与联网设备之间的网络连接性的同轴电缆多媒体联盟(“MoCA”)网络、HomePNA联盟网络等。在一些方面中，HAN可以使用TSCH联网协议来实现。使用在HAN内的网络可以被称为次级网络。
网关设备可以安装在由HAN服务的住所或建筑物中或附近，并且可以使用HAN联网协议与HAN通信。网关设备还可以与可以操作TSCH联网协议的数据网络通信。网关设备可以包括实现双MAC接口的单个无线收发器设备。MAC接口之一被配置用于与HAN通信并且另一MAC接口被配置用于与数据网络通信。网关设备内的处理器可以在数据网络的未被使用的时隙期间从HAN接收通信数据。例如，在TSCH时隙的开始处，网关设备可以侦听来自数据网络的通信。如果网关设备在TSCH时隙的第一部分期间没有检测到传入消息，则网关设备可以在TSCH时隙的第二部分期间侦听来自HAN的消息。
如本文所使用的，术语“头端系统”用于指代用于为数据网络或包括多个互连的设备的其它系统提供一个或多个管理功能的设备或一组设备。例如，用于使用智能计量的功率分配系统的头端系统可以提供功率分配系统的智能计量基础设施与功率分配系统的一个或多个更高级数据处理系统之间的通信和/或数据收集层。
网关设备因而提供HAN与数据网络之间的通信。在一些方面中，网关设备可以是作为数据网络的部分的节点。计量设备可以经由数据网络向服务器系统报告由HAN内的客户端设备消耗的功率量。通过在TSCH时隙序列期间切换用于与数据网络的通信和与家域网的通信的侦听时段，网关设备可以使用单个无线电收发器在两个分离的网络之间有效地通信。
这些说明性示例被给出以向读者介绍在此讨论的一般主体，并且不意图限制所公开的概念的范围。以下章节参照附图来描述各种附加方面和示例，在附图中相同的标号指示相同的元件。
本文所讨论的特征不受限于任何特定硬件架构或配置。计算设备可以包括提供视一个或多个输入而定的结果的组件的任何合适的布置。合适的计算设备包括多用途基于微处理器的计算机系统，所述计算机系统访问将计算系统从通用计算装置编程或配置成实现本主题的一个或多个方面的专用计算装置的所存储的软件。任何合适的编程、脚本或其它类型的语言或语言的组合可以用于用软件实现本文包含的教导以在对计算设备进行编程或配置时加以使用。
现在参照附图，图1是图示了可以经由网关设备104a通信地耦合到数据网络106的示例HAN 100的网络图。HAN 100可以包括HAN 客户端设备102a、102b和HAN控制器103。连同网关设备104a，数据网络106可以包括网状网络中的多个节点，将所述多个节点示出为网关设备104b-d。网关设备104b-d中的每一个可以耦合到相应的HAN(未示出)。
HAN客户端设备102a、102b可以包括用于执行一个或多个应用的设备，所述一个或多个应用涉及管理、监视或执行消耗来自与HAN 100相关联的功率分配系统的功率的功能。这样的客户端设备102a、102b的非限制性示例包括用于管理功率消耗的可编程恒温器、用于显示涉及功率消耗的信息和针对功率消耗的相关联的账单信息的家用显示设备等。在附加方面中，HAN客户端设备102a、102b中的一个或多个可以是消耗功率以除了分析、监视、显示或以其它方式使用经由HAN 100传送的数据之外还执行一个或多个机械功能或其它功能的设备。这样的设备的非限制性示例包括消耗功率以执行由HAN 100服务的住所或其它建筑物中的一个或多个机械功能的设备，诸如(但不限于)热水器、水池水泵、空调等。HAN客户端设备102a、102b和HAN控制器103可以彼此无线通信并与网关设备104a无线通信。如以上提到的，HAN 100内和与网关设备104a的通信可以经由任何合适的CSMA联网协议而发生。
HAN客户端设备102a、102b可以通信地耦合到HAN控制器103。HAN控制器103可以包括被配置成在HAN 100和与HAN 100分离的网关设备104a之间传送数据的任何合适的计算设备。HAN控制器103可以包括应用处理器，所述应用处理器可以访问或包括存储可由应用处理器执行的程序代码的存储器设备。HAN控制器103的应用处理器可以在HAN客户端设备102a、102b与网关设备104之间传送功率消耗信息。多个HAN控制器103可以监视相应建筑物，所述建筑物是多住所单元的单元并且包括相应HAN 100。虽然出于说明的目的而示出HAN 100，所述HAN 100的HAN控制器103通信地耦合到HAN 客户端设备102a、102b，但是其它方面也是可能的。例如，虽然出于说明的目的而将HAN控制器103示出为包括在HAN 100中，但是HAN控制器103还可以在可替换方面中与HAN 100分离。另外，可替换方面可以包括没有使用HAN控制器103的HAN 100。在该方面中，HAN客户端设备102a、102b在不使用HAN控制器103的情况下与网关设备104a直接通信。HAN客户端设备102a、102b可以包括用于监视功率消耗信息的计量设备，并且直接向网关设备104传送相应的功率消耗信息。在一些方面中，网关设备104a-d可以包括监视、收集或以其它方式管理HAN 100和HAN客户端设备102a、102b的功率消耗信息的计量信息。
网关设备104a可以经由数据网络106从HAN控制器103向服务器系统108传送信息，所述数据网络106可以被使用TSCH协议实现为高级计量基础设施(AMI)网状网络。服务器系统108的非限制性示例是用于功率分配网络的头端系统，所述功率分配网络向HAN 100所服务的住所、建筑物或其它地理区域提供功率。网关设备104a提供数据网络106的其余部分与HAN 100之间的通信。数据网络106可以提供网关设备104与服务器系统108之间的通信信道。通信信道可以包括能够在HAN网关设备104a与服务器系统108之间传送信号的任何合适的部件。合适的通信介质的示例包括(但不限于)以太网电缆、无线数据通信、用于使用在功率线通信(“PLC”)中的功率电缆等。功率线通信可以包括经由用于从公共事业公司向地理区域中的房屋提供电功率的电缆传送信号。数据网络106可以使用任何合适的网络拓扑来配置，所述网络拓扑诸如(但不限于)网状网络(如以上提到的)、环形网络、星形网络、总线网络等。数据网络106可以包括其它节点，所述其它节点被示出为网关设备104b-d。
在本文所公开的各方面中，网关设备104a可以经由实现多于一个MAC接口的单个无线电收发器与HAN 100和数据网络106的其余部分二者通信。图2是图示了网关设备104a的示例的框图，网关设备104a具有的单个收发器设备220经由网络接口208、210实现两个MAC接口。
网关设备104aa可以包括处理器202。处理器202的非限制性示例包括微处理器、专用集成电路(ASIC)、状态机、现场可编程门阵列(FPGA)或其它合适的处理设备。处理器202可以包括任何数目的处理设备，包括一个。处理器202可以通信地耦合到非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质诸如存储器设备204。处理器202可以执行计算机可执行程序指令和/或访问存储在存储器设备204中的信息。
存储器设备204可以存储指令，所述指令在由处理器202执行时使得处理器202执行本文所描述的操作。存储器设备204可以是计算机可读介质，所述计算机可读介质诸如(但不限于)能够为处理器提供计算机可读指令的电子、光学、磁性或其它存储设备。这样的光学、磁性或其它存储设备的非限制性示例包括(多个)只读(“ROM”)设备、(多个)随机存取存储器(“RAM”)设备、(多个)磁盘、(多个)磁带或其它磁性储存、(多个)存储器芯片、ASIC、(多个)经配置的处理器、(多个)光学存储设备或计算机处理器可以从其读取指令的任何其它介质。指令可以包括由编译器和/或解释器从以任何合适的计算机编程语言编写的代码生成的处理器特定指令。合适的计算机编程语言的非限制性示例包括C、C++、C#、VisualBasic、Java、Python、Perl、JavaScript、ActionScript等。
网关设备104a还可以包括总线206。总线206可以通信地耦合网关设备104a的一个或多个组件。尽管处理器202、存储器设备204和总线206在图2中被分别描绘为与彼此通信的分离组件，但是其它实现方式是可能的。例如，处理器202、存储器设备204和总线206可以是相应印刷电路板或其它可以设置在网关设备104a中用以存储和执行编程代码的合适设备的相应组件。
网关设备104a还可以包括经由总线206通信地耦合到处理器202和存储器设备204的收发器设备220。收发器设备220的非限制性示例包括用于无线发射和接收信号的RF收发器和其它收发器。HAN客户端设备102a、102b还可以包括用于与HAN控制器103或网关设备104a通信的收发器设备。收发器设备220能够实现至少两个MAC接口以分别经由天线208、210与数据网络106和HAN 100通信。虽然出于说明的目的而示出多个天线208、210，但是其它方面包括可以利用单个天线与数据网络106和HAN 100通信的收发器设备220。网关设备104a可以经由相同或不同的网络协议使用单个收发器设备220与数据网络106和HAN 100通信。例如，网关设备104a可以经由天线210与被配置成使用CSMA协议(例如ZigBee IEEE802.15.4)的HAN 100通信，而同时网关设备104a可以经由天线208使用TSCH协议(例如由IEEE 802.15.4e管控的网络协议)与数据网络106通信。在一些方面中，网关设备104a可以与数据网络106和HAN 100二者通信，即便数据网络106和HAN 100使用不同的频率也是如此。例如，网关设备104a可以被配置成以920Mhz关于数据网络106的其余部分发送和接收信号，而同时网关设备104a可以被配置成以900Mhz的频率关于HAN 100发送和接收信号。
如以上所讨论的，网关设备104a能够使用单个收发器设备220(例如单个无线电设备)实现两个MAC协议。图3描绘了用于可以实现两个不同MAC协议的单个无线电收发器设备220的示例协议栈300。协议栈300在底层包括物理接口(PHY)310。PHY 310可以限定物理传输介质(诸如收发器设备220)的规范。用于网关设备104a的协议栈300的下一层包括至少两个MAC层320a、320b。MAC层320a例如限定用于TSCH网络的寻址和信道访问协议，从而允许收发器设备220与数据网络106通信。类似地，MAC层320b可以限定用于CSMA网络的寻址和信道访问协议，从而允许收发器设备220与HAN100通信。用于MAC层320a和MAC层320二者的业务可以通过单个IP层330进行路由。例如，来自数据网络106和HAN 100二者的数据可以被包括在由数据网络106使用的TSCH时隙上。用于数据网络106的数据和用于HAN 100的CSMI数据可以经由诸如UDP 340之类的传输层传送。
如以上提到的，数据网络106可以是AMI网状网络，AMI网状网络可以遵循TSCH通信协议以在网络内和在网络外部传送无线信息。在TSCH协议中，网络内的设备在当前TSCH时隙上同步。为了使用单个收发器220与HAN 100和数据网络106通信，网关设备104a可以在TSCH时隙期间在数据网络106与HAN 100之间切换侦听时段，从而导致与数据网络106和HAN100的交错通信。因此，网关设备104a可以经由单个收发器设备220支持(操作TSCH协议的)数据网络106和(可以使用或可以不使用TSCH协议操作的)HAN 100二者。
TSCH协议中的每一个时隙具有持续时间“T”的时间持续时间，所述持续时间可以以毫秒或其它适当的时间单位来限定。TSCH协议还使用用于网络中的设备之间的通信的多个信道频率。跳频模式限定用于在每一个时隙期间通信的信道。图4是图示了用于TSCH协议的时隙和信道跳频模式的图。图4图示了时隙411-415、421-425和431-436，每一个具有相同的时隙持续时间430。每一个时隙帧410和420包括七个时隙。图4还图示了跳频模式440(被示出为跳频模式440a-c)。跳频模式限定用于跳频模式中的每一个时隙的信道频率或信道。例如，跳频模式440a可以是信道4、信道6、信道3、信道5、信道7，即它可以将信道4与时隙1相关联，将信道6与时隙2相关联，将信道3与时隙3相关联，将信道5与时隙4相关联，并且将信道7与时隙5相关联。在图4中，跳频模式440a具有跳频模式长度5。跳频模式重复。跳频模式440a的所图示的第一迭代包含时隙1-5(411-415)，跳频模式440b的第二迭代包含时隙6-10(416-420)，并且跳频模式440c的第三迭代包含时隙11-15(421-425)。跳频模式中的时隙数目独立于时隙帧中的时隙数目。
图5图示了用于时隙500的典型TSCH时隙结构。在该示例中，所示出的时间段是示例性的，并且其它值可以使用在其它实现方式中(例如将时隙500示出为具有25毫秒的持续时间，但是时隙的其它时段也是可能的)。在TSCH时隙结构中，数据网络106中的节点在用于该节点的初级网络的时隙的第一部分期间在由TSCH跳频模式确定的信道上进行侦听。如图5中所示，在RF稳定时段502之后，节点可以在第一时间段(被示出为RX等待时间504)内侦听信道上的接收信号。典型地，RX等待时间504的持续时间取决于预期的传输时间持续时间。传输时间持续时间由IEEE 802.15.4-e TSCH规范限定。如果节点在RX等待时间504的届满之前接收到消息，则节点可以继续接收消息的其余部分并且处理所接收的消息。然而，如果节点在RX等待时间504的届满之前没有接收到消息，则所述节点可以确定它将在目前的时隙期间不从初级网络上的另一节点接收通信。在典型的时隙结构中，时隙500的其余部分可以是空闲/未被使用的。
在某些方面中，网关设备104a可以通过在与初级网络一起使用的TSCH时隙的未被使用的时间段期间从次级网络(例如HAN 100)接收数据来使得来自两个或更多网络协议的数据交错。图6和7图示了TSCH时隙的两个方面，其中网关设备在所述时隙的未被使用的部分中从次级网络接收信息。图6示出具有RF稳定时段602和RX等待时段604以及接收时段606的时隙600。类似于图5中所示的时隙500，在RX等待时段604期间，网关设备104a可以侦听由用于节点的初级网络(例如数据网络106)的跳频模式确定的信道上的通信。如果网关设备在RX等待时段604期间从初级网络上的节点接收到消息的开端，网关设备104a可以在接收时段606期间(例如在时隙600的持续时间内)继续接收初级网络消息。如果网关设备104a在RX等待时段604的届满之前没有从数据网络106接收到消息，则网关设备104a可以开始使用相同的信道来侦听来自次级网络(例如HAN 100)中的节点的通信，或者可以移动到不同的信道。如果接收到来自次级网络的通信，则网关设备104a可以在接收时段606期间(例如在时隙600的其余持续时间内)从次级网络接收消息。
图7描绘了针对TSCH时隙700的类似但是可替换的方面，其中网关设备在时隙700的未被使用的时段期间从次级网络接收信息。时隙700可以包括第一RX稳定时段702和RX等待时段704、第二RF稳定时段706和接收时段708。图7中所示的时隙可以与图6中所示的时隙类似地起作用——如果网关设备104a在RX等待时段704期间检测到消息则允许网关设备104a从初级网络接收通信，或者如果网关设备104a在RX等待时段704期间没有检测到消息则从次级网络接收通信。第二RF稳定时段706可以通过提供RX等待时段704与接收时段708之间的缓冲来在消息检测中提供更好的准确性。例如，如果HAN 100和数据网络106操作在不同的频率上，则第二RF稳定时段706可以提供更好的准确性。
虽然以上参照数据网络106、网关设备104a和HAN 100讨论了图6和7，但是图6和7中所示的双MAC时隙结构可以使用在被配置成还承载来自次级网络的数据的TSCH网络中的任何节点中。例如，数据网络106中的任何节点可以合并如图2中所示的双MAC收发器设备220，从而允许节点在初级网络的时隙中的未被使用的时间段中包括来自次级网络的数据。
图8是图示了用于在用于与数据网络106的通信的TSCH时隙的未被使用的部分内从HAN 100传送数据的示例方法800的流程图。出于说明的目的，参照图1-2中描绘的系统实现方式并且关于图6-7中所示的TSCH时隙图示来描述方法800。然而，其它实现方式是可能的。
方法800牵涉在TSCH协议的时隙的第一部分期间确定节点是否从使用TSCH协议进行通信的数据网络接收到要求由该节点处理的第一数据网络消息的部分，如块810中所示。在一些方面中，节点可以包括网关设备104a，并且处理器202可以执行存储器设备204中的指令以分析从数据网络106接收的数据。数据网络106可以包括AMI网状网络(例如网关设备104a-d)，所述AMI网状网络对服务器系统108与网关设备104a之间的通信进行路由。时隙的第一部分分别包括时隙600、700中的RX等待时段604、704。在一些方面中，处理器202可以通过分析由在天线208处接收到的无线信号承载的分组标头信息来确定：要求由网关设备104a处理的来自数据网络106的消息是否被接收到。例如，处理器202可以分析UDP层340中的标头信息以确定所接收的信号是否被从数据网络106广播或者被寻址到网关设备104a。在一些方面中，节点在时隙的第一部分期间可能没有接收到它需要处理的消息。响应于确定未接收到数据网络消息的所述部分，节点可以确定：在时隙的第二部分期间，节点是否接收到来自使用次级协议进行通信的家域网的要求由节点处理的第一家域网消息的部分，如块820中所示。例如，响应于未接收到来自数据网络106的任何消息，网关设备104a中的处理器202可以从侦听第一MAC协议上的通信切换到侦听来自第二MAC协议的通信。处理器202可以执行存储器设备204中的指令以命令收发器设备220侦听来自HAN100的通信并且分析分别在时隙600、700中的接收时段606、708期间从HAN 100接收的数据。HAN 100可以被配置用于传送关于在由HAN 100服务的地理区域处消耗的资源(例如功率分配系统中的资源)的信息。
次级网络协议(例如用于HAN 100内的通信的协议)可以与由数据网络106使用的TSCH网络协议相同或不同。例如，次级网络协议可以包括另一TSCH协议。次级网络协议还可以包括CSMA协议，诸如802.15.4 ZigBee。其它协议也是可能的。此外，次级网络协议以及对应地，HAN 100，可以使用与数据网络106相同或不同的频率来操作。在一个示例中，数据网络106操作在920MHz频带上，而HAN 100操作在900Mhz带上。
在一些方面中，网关设备104a可以维持两个不同网络协议的时钟的同步，即便网络协议操作在不同的频率上也是如此。例如，处理器202可以计算从数据网络106接收的时钟信号的准确度和从HAN 100接收的第二时钟信号的准确度，并且比较两个时钟信号的时序。如果两个时钟信号的时序指示时钟正在漂移，则处理器202可以将收发器设备220配置成补偿未经同步的时钟。
在一些方面中，节点可以确定节点接收到由HAN使用的协议上的HAN消息的部分。例如，节点可以通过分析传入信号中的分组标头信息来确定所接收的分组源自HAN 100。响应于确定节点接收到HAN消息的部分，节点可以继续接收HAN消息的其余部分，如块830中所示。例如，在确定节点接收到来自HAN 100的消息的部分时，网关设备104a可以分别在时隙600、700中的接收时段606、708期间继续接收和处理消息。
节点可以继续从次级网络(例如从由HAN 100使用的网络)接收消息，直到消息完整了或者一个或多个触发条件发生。响应于一个或多个触发条件，节点于是可以切换回侦听来自数据网络的通信以确定节点是否接收到数据网络消息，如块840中所示。例如，响应于触发条件，处理器202可以命令收发器设备220侦听来自数据网络106的通信。
触发条件可以包括使得网关设备104a切换MAC协议并且侦听来自数据网络106的通信的任何条件。例如，触发条件可以包括新时隙的开始或新时隙的RX时段的开始。网关设备104a能够在TSCH时隙的所述部分期间或者在TSCH时隙的结尾处完全接收来自HAN 100的消息。由于时隙600、700遵循TSCH网络中的重复模式，因此随后时隙的开始将包含RX接收时段604/704，在此期间网关设备104a可以返回到侦听来自数据网络106的通信。
另一触发条件可以包括保障时隙的开始。来自由数据网络106使用的初级网络的通信可以采取超越来自由HAN 100使用的次级网络的通信的优先级。可以在保障时隙期间提供数据网络106内的优先级通信。保障时隙可以是预定TSCH时隙，在此期间数据网络106的节点可以传送控制和维护信息。保障时隙可以被限定为时隙帧内的特定时隙、时隙或任何其它经限定的时隙系列。在保障时隙的开始处，网关设备104a可以中断来自HAN 100的消息的进行中的传输，允许网关设备104a在保障时隙期间侦听来自数据网络106的通信。例如，网关设备104a可以侦听由数据网络106中的节点传输的信标。信标可以包括遍及数据网络106的节点(例如遍及网关设备104a-d)传输的、节点用于同步的消息。
图9和10描绘了TSCH时隙600的序列的示例时序图和针对导致网关设备104a从接收来自HAN 100的通信切换到侦听来自数据网络106的通信的触发条件的示例情形。具体地，图9描绘了基于新时隙或新时隙的RX时段的开始而从接收次级网络上的消息切换回侦听初级网络上的通信。在该示例中，触发条件可以包括从初级网络接收到了完整消息并且开始新的时隙。图9包括TSCH时隙902、904、906、908、910和912的序列。每一个时隙分别包括RX等待时段903、905、907、909、911、913，作为在此期间网关设备104a侦听来自数据网络106的通信的时段。在图9中所示的示例中，在RX等待时段903(针对第一时隙903的第一时间部分)期间，数据网络没有从数据网络106接收到要求网关设备104a处理的消息。作为响应，网关设备104a在第一时隙902的第二部分期间切换到侦听来自HAN 100的通信。如图9中所示，网关设备104a从次级网络接收消息(被示出为次级消息920)。网关设备104a在第二时隙904期间的时间处完成接收消息。倘若来自HAN 100的次级消息920的传输完成，则网关设备904保持空闲，直到第三时隙906的开始。
在该示例中，第三时隙906的RX时段的开始对应于指示网关设备104a切换到侦听来自初级网络(例如数据网络106)的消息的触发条件。如该示例中所示，网关设备104a可以在RX等待时段907期间从初级网络接收消息(被示出为初级消息922)。网关设备104a在第四时隙908的部分期间接收完整的消息。在第五时隙910的开始处，过程重复，导致网关设备104a侦听来自初级网络的消息。在示例中，网关设备104a在RX等待时段911期间没有接收到来自初级网络的消息，并且因而切换到侦听来自次级网络(例如HAN 100)的次级消息。网关设备104a可以在第五时隙910和第六时隙912的持续时间期间接收第二次级消息924。
来自初级网络和次级网络的消息在长度方面可以变化，如通过次级接收消息920、924和初级消息922所示。因此，即便每一个时隙将包含新的RX等待时段(在此期间网关设备104a可以切换回侦听来自数据网络106的消息)，网关设备104a也可以继续从HAN 100接收消息，直到接收到完整的次级消息，如图9中所示。然而，由于保障时隙的开始，来自HAN 100的消息的接收可以被中断。
图10描绘了时序图，其中网关设备104a基于保障时隙的开始的触发条件而从接收次级网络上的消息切换到侦听初级网络上的消息。图10描绘了时隙1001、1004、1006、1008、1010和1112的序列，其中的每一个分别包括RX等待时段1003、1005、1007、1009、1011和1013。在该示例中，第三时隙1006是保障时隙。图9还图示了网关设备104a在第一时隙1002期间在第一RX等待时段1003处接收初级消息1020(例如来自数据网络106的消息)。网关设备104a在第一时隙1002的结尾附近完成初级消息1020的接收。在第二RX等待时段1005期间(在第二时隙1004的开始处)，网关设备104a不接收来自数据网络106的任何消息。因此，如以上所描述的，网关设备104a切换到侦听来自次级网络(例如HAN 100)的消息。在该示例中，网关设备104a在第二时隙1004的部分期间检测来自HAN 100的次级消息1022a。作为响应，网关设备104a从次级网络接收次级消息1022a。然而，次级消息1022a可能未被完全接收。在该示例中，第三时隙1006是保障时隙。保障时隙的开始使得网关设备104a中断次级消息1022a的接收以侦听来自初级网络的通信。进入第三时隙1006(保障时隙)的RX等待时段1007，网关设备104a可以接收或可以不接受初级消息1024。如果网关设备104a接收初级消息1024，并且如果网关设备104a完成初级消息1024的接收，过程在第四时隙1008处重复。在RX等待时段1009(针对第四时隙1008的RX等待时段)期间，网关设备104a侦听来自初级网络的附加通信。在该示例中，没有接收附加通信，使得网关设备104a切换到侦听来自次级网络的消息。网关设备104a在时隙1008的第二部分期间接收消息1022b。消息1022b在时隙1008的其余持续时间、穿过时隙1010、并且穿过时隙1012的部分内被接收。由于次级消息1022a的通信由于保障时隙而被中断，因此次级消息1022b可以是次级消息1022a从次级网络的重复传送。
图11是图示了在用于与数据网络106通信的TSCH时隙的未被使用的部分内传送来自HAN 100的数据的方法1100的另一方面的可替换流程图。出于说明的目的，参照在图1-2中描绘的系统实现方式并且关于图6-7中所示的TSCH时隙图示来描述方法1100。然而，其它实现方式是可能的。
方法1100牵涉在TSCH协议的第一时隙的第一部分期间在TSCH协议的第一信道上侦听来自初级网络的通信，如块1110中所示。例如，网关设备104a可以在RX等待时段604、704期间侦听来自数据网络106中的其它节点的通信。来自初级网络的通信可以包括来自数据网络106的要求网关设备104a处理的一个或多个消息。例如，可以要求网关设备104a处理从数据网络106广播的通信以及具体地寻址到网关设备104a的通信。
方法1100还牵涉在没有接收到要求由节点处理的通信的部分的情况下在第一时隙届满时，在时隙的第二部分期间侦听来自次级网络的通信，如块1120中所示。例如，次级网络可以包括操作在CSMA协议上的HAN 100。在RX等待时段604、704届满之后，网关设备104a可以切换到在接收时段606、706期间侦听来自HAN 100的通信。
在从次级网络接收到要求由节点处理的通信的部分时，节点可以在第二通信的持续时间内或直到保障时隙的开始之前接收第二通信的其余部分，如块1130中所示。例如，如以上关于图9所讨论的，网关设备104a可以继续接收次级消息920，直到次级消息920被完全接收。可替换地，如以上关于图10所讨论的，来自HAN 100的次级消息1022a的接收可以在随后时隙(例如在保障时隙1006的情况下)的开始处被中断。
在TSCH协议的随后时隙的第一部分期间，节点可以切换到在第二信道上侦听来自初级网络的通信，如块1140中所示。例如，一旦次级消息920被网关设备104a完全接收，或者一旦次级消息1022a的接收由于保障时隙1006的开始而中断，网关设备104a可以返回到在下一RX等待时段期间侦听来自数据网络106的通信。由于网关设备104a使用TSCH协议来操作，因此第一信道和第二信道的频率可以是不同的。
在一些方面中，网关设备104可以继续侦听来自数据网络106的要求网关设备104处理的通信，甚至在时隙的第一部分的届满之后(例如在RX等待时段604、704的届满之后)也是如此。例如，数据网络106中的节点(网关设备104a-d)可能以电池电力进行操作。为了改进电池效率并且降低总体功率消耗，数据网络106中的节点可以被配置成在多个TSCH时隙内传送一系列消息。在此期间可以由电池供电的节点进行通信的时隙系列可以在数据网络106的初始配置期间预定。时隙系列的持续时间可以被称为电池供电窗。在该方面中，当电池供电窗开始时，网关设备104a可以在限定电池供电窗的多个时隙内侦听要求网关设备104a处理的消息。当电池供电窗届满时，网关设备104a可以返回到在第一网络与第二网络之间切换侦听时段，如以上关于图8-10所讨论的。
虽然已经关于本主题的特定方面描述了本主题，但是将领会到，本领域技术人员在获得前文的理解后，可以容易地产生对这样的方面的更改、变型和等同物。相应地，应当理解的是，本公开出于示例而非限制的目的而被介绍，并且不排除地本主题的这样的修改、变型和/或添加的包括，如对本领域普通技术人员将容易明显的那样。

Claims (18)

1.一种网关设备，包括：
被配置成与使用时隙式信道跳频协议的初级网络和与使用次级网络协议的家域网通信的单个收发器设备，其中所述单个收发器设备包括用于使用时隙式信道跳频协议进行通信的第一MAC层和用于使用次级网络协议进行通信的第二MAC层；
通信地耦合到单个收发器设备的处理器；以及
通信地耦合到处理器的非暂时性计算机可读介质，
其中处理器被配置用于执行体现在非暂时性计算机可读介质中的指令以执行包括以下的操作：
在时隙开始时，使用第一MAC层在第一信道上侦听初级网络上的通信，其中第一信道基于时隙式信道跳频协议的跳频模式；
在时隙式信道跳频协议的时隙的第一部分期间，确定网关设备是否正在接收来自初级网络上的节点的第一数据网络消息，其中所述第一数据网络消息要求由网关设备处理；
响应于在时隙的第一部分期间确定网关设备没有正在接收要求由网关设备处理的第一数据网络消息，配置单个收发器设备以使用第二MAC层在时隙式信道跳频协议的时隙的第二部分期间侦听家域网上的通信，并且确定网关设备是否正在接收要求由网关设备处理的、来自家域网的第一家域网消息；以及
响应于确定网关设备正在接收要求由网关设备处理的第一家域网消息，继续接收第一家域网消息直到检测到一个或多个触发条件，并且响应于检测到一个或多个触发条件，配置单个收发器设备以使用第一MAC层在第二时隙期间在初级网络上的第二信道上侦听，其中第二信道基于跳频模式。
2.权利要求1所述的网关设备，其中，继续接收第一家域网消息直到检测到一个或多个触发条件包括：在时隙的其余持续时间内并且穿过稍后时隙的部分继续接收第一家域网消息。
3.权利要求1所述的网关设备，其中所述一个或多个触发条件包括下一时隙是保障时隙。
4.权利要求1所述的网关设备，其中次级网络协议包括载波侦听多路访问协议。
5.权利要求4所述的网关设备，其中配置单个收发器设备以使用第二MAC层侦听次级网络上的通信包括在时隙的第二部分内改变频率。
6.一种由网关设备内的处理器执行的方法，所述方法包括：
在时隙开始时，使用第一MAC层在第一信道上侦听初级网络上的通信，其中，第一信道基于时隙式信道跳频协议的跳频模式；
在时隙式信道跳频协议的时隙的第一部分期间，确定网关设备是否正在接收来自初级网络上的节点的第一数据网络消息，其中第一数据网络消息要求由网关设备处理；
响应于在时隙的第一部分期间确定网关设备没有正在接收要求由网关设备处理的第一数据网络消息，在时隙式信道跳频协议的时隙的第二部分期间使用第二MAC层侦听次级网络上的通信，以及确定网关设备是否正在接收要求由网关设备处理的、来自家域网的第一家域网消息；
响应于确定网关设备正在接收要求由网关设备处理的第一家域网消息，继续接收第一家域网消息直到检测到一个或多个触发条件，并且响应于检测到一个或多个触发条件，使用第一MAC层和第二信道在第二时隙期间侦听来自初级网络的节点或者另一节点的通信，其中第二信道基于跳频模式。
7.权利要求6所述的方法，其中，继续接收第一家域网消息直到检测到一个或多个触发条件包括：在时隙的其余持续时间内并且穿过稍后时隙的部分继续接收第一家域网消息，并且其中所述一个或多个触发条件包括第二稍后时隙的开始。
8.权利要求6所述的方法，其中所述一个或多个触发条件包括下个时隙是保障时隙。
9.权利要求6所述的方法，其中次级网络协议包括载波侦听多路访问协议。
10.权利要求9所述的方法，其中使用第二MAC层侦听次级网络上的通信包括使用不同于第一信道的信道在家域网上侦听。
11.权利要求6所述的方法，其中所述一个或多个触发条件包括多个时隙的电池供电窗的开始，所述方法还包括：
在接收到来自初级网络上的电池供电节点的第二数据网络消息时，在包括所述多个时隙的持续时间内接收第二数据网络消息。
12.一种由网关设备内的处理器执行的方法，所述方法包括：
在时隙式信道跳频协议的第一时隙的第一部分期间，使用第一MAC层在时隙式信道跳频协议的第一信道上侦听来自初级网络的第一通信，其中第一信道基于时隙式信道跳频协议的跳频模式；
在没有在第一信道上接收到要求由网关设备处理的第一通信的部分的情况下，在第一时隙的第一部分届满时，在时隙式信道跳频协议的第一时隙的第二部分期间使用第二MAC层侦听来自使用次级网络协议进行通信的次级网络的第二通信；
在从次级网络接收到要求由网关设备处理的第二通信的部分时，接收第二通信直到用于初级网络的时隙式信道跳频协议的保障时隙开始；
在保障时隙开始时，使用第一MAC层在时隙式信道跳频协议的第二信道上侦听来自初级网络的第二通信，其中第二信道基于时隙式信道跳频协议的跳频模式。
13.权利要求12所述的方法，还包括：
检测用于初级网络的多个时隙的电池供电窗口的开始；
使用第一MAC层在时隙式信道跳频协议的第三信道上侦听来自初级网络的第三通信，其中第三信道基于时隙式信道跳频协议的跳频模式；以及
在包括多个时隙的持续时间内继续使用第三信道在初级网络上侦听。
14.权利要求12所述的方法，其中第二通信的持续时间包括多个时隙。
15.权利要求12所述的方法，其中在时隙的第二部分内接收第二通信。
16.权利要求12所述的方法，还包括：
当保障时隙届满时并且在发生于保障时隙之后的随后时隙的第二部分期间，继续接收第二通信。
17.权利要求12所述的方法，其中当第一通信被从初级网络广播或者被寻址到网关设备时，第一通信要求由网关设备处理。
18.权利要求12所述的方法，其中次级网络协议包括载波侦听多路访问协议。
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