CN117242747A - 用于网络通信的时间划分物理层接入 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于由网络节点根据时间划分调度在不同通信模式之间切换以发送和接收数据分组的系统。例如，发送节点被配置为根据时间划分调度来确定即将到来的时间划分的调度的通信模式，以及当调度的通信模式与发送节点和接收节点都支持的所选择的通信模式匹配时，在该时间划分中发送数据分组。接收节点在由时间划分调度为当前时间划分指定的调度的通信模式下操作，并确定在当前时间划分中是否检测到数据分组的报头。如果没有检测到报头，则接收节点切换到由时间划分调度为后续时间划分指定的第二调度的通信模式，以检测后续时间划分中的数据分组的报头。

Description

用于网络通信的时间划分物理层接入

技术领域

本公开总地涉及网络中的节点之间的通信。更具体地，本公开涉及通过支持网络中的多个物理(PHY)层配置的发送节点和接收节点根据时间划分调度切换到不同的通信模式，以经由网络发送和接收数据分组。

背景技术

在网络中，诸如端点设备、网关或路由器的基础设施节点(或简称为“节点”)不断地彼此通信，以例如交换消息或传输数据。然而，不同的节点可以具有不同的硬件和软件配置，并且因此可以支持不同的通信模式。此外，每个节点可以支持多个通信模式。通信模式可以指示用于数据传输的特定数据速率、特定编码方案、特定调制方案或其组合。例如，一些节点可以被配置为支持正交频分复用(“OFDM”)的某些通信模式，而其他节点可以被配置为支持另一组OFDM通信模式。一些节点还可以被配置为支持基于频移键控(“FSK”)而不是OFDM的各种通信模式或者除了OFDM之外还支持基于频移键控(“FSK”)的各种通信模式。当发送数据时，发送节点可以在支持的多个通信模式中选择通信模式，以便可靠且高效地将数据发送到接收节点。

为了使接收节点正确地接收和解码所接收的数据，接收节点需要识别用于发送数据的通信模式并切换到正确的通信模式。一种当前模式切换机制依赖于附加在数据分组的前面以指示发送节点所使用的模式的模式切换报头。因为模式切换报头通常以具有低数据速率的基本模式传送，所以发送模式切换报头会显著降低传输效率，特别是对于具有高数据速率的通信模式。

发明内容

公开了用于网络节点根据时间划分调度在不同通信模式之间切换以发送和接收数据分组的装置和过程的方面和示例。在一个示例中，一种系统包括发送节点和接收节点。发送节点被配置为根据时间划分调度来确定即将到来的时间划分的调度的通信模式。时间划分调度包括多个周期，每个周期包括至少两个时间划分并且为至少两个时间划分指定相应的调度的通信模式。发送节点还被配置为：确定即将到来的时间划分的调度的通信模式与来自发送节点和接收节点两者支持的多个通信模式中的所选择的通信模式匹配。基于发送节点和接收节点的通信条件来确定所选择的通信模式。发送节点还被配置为：响应于确定即将到来的时间划分已经到来并且变成当前时间划分，生成数据分组并使用调度的通信模式向接收节点发送数据分组。接收节点被配置为在由时间划分调度为当前时间划分指定的调度的通信模式下操作，当在调度的通信模式下操作时，确定在当前时间划分中检测到数据分组的前导码，以及响应于确定检测到数据分组的前导码，在调度的通信模式下接收和处理数据分组的剩余部分。

在另一示例中，网络的节点包括被配置为执行计算机可读指令的处理器，以及被配置为存储计算机可读指令的存储器，计算机可读指令在由处理器执行时使处理器执行操作。操作包括在由时间划分调度为当前时间划分指定的第一调度的通信模式下操作。时间划分调度包括多个周期，每个周期包括至少两个时间划分并且为至少两个时间划分指定相应的调度的通信模式。第一调度的通信模式是节点的支持的多个通信模式中的一个通信模式。操作还包括：当在第一调度的通信模式下操作时，确定在当前时间划分中是否检测到由发送节点发送的数据分组的信号，响应于确定检测到数据分组的信号，在第一调度的通信模式下接收数据分组的剩余部分；以及响应于确定在当前时间划分期间没有接收到数据分组，切换到由时间划分调度为后续时间划分指定的第二调度的通信模式以接收数据分组。第二调度的通信模式不同于第一调度的通信模式。

在又一示例中，一种方法包括：由网络的节点根据时间划分调度来确定即将到来的时间划分的调度的通信模式，其中，时间划分调度包括多个周期，每个周期包括至少两个时间划分并且为至少两个时间划分指定相应的调度的通信模式。该方法还包括由节点确定即将到来的时间划分的调度的通信模式与来自节点和接收节点两者支持的多个通信模式中的所选择的通信模式匹配。基于发送节点和接收节点的通信条件来确定所选择的通信模式。该方法还包括：响应于确定即将到来的时间划分已经到来并且变成当前时间划分，由节点生成数据分组并使用调度的通信模式通过网络向接收节点发送数据分组。

提及这些说明性方面和特征不是为了限制或限定当前描述的主题，而是为了提供示例以帮助理解本申请中描述的构思。在审阅整个申请之后，当前描述的主题的其他方面、优点和特征将变得显而易见。

附图说明

当参考附图阅读以下详细说明书时，可以更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点。

图1是示出根据本公开的某些方面的用于根据时间划分调度在不同通信模式之间切换以发送和接收数据分组的说明性操作环境的框图。

图2是示出根据本公开的某些方面的被配置成用于通过根据时间划分调度切换到不同通信模式来分别发送和接收数据分组的发送节点和接收节点的各方面的图。

图3是根据本公开的某些示例的网络中的节点所遵循的用于发送和接收数据分组的时间划分调度的示例。

图4A是示出根据现有技术模式切换机制的在接收节点处接收的数据分组、接收节点的通信模式以及由接收节点执行的操作的示例的图。

图4B是示出根据本公开的某些方面的在接收节点处接收的数据分组、接收节点的通信模式、以及由接收节点基于时间划分调度来执行的操作的示例的图。

图4C是示出根据本公开的某些方面的在接收节点处接收的数据分组、接收节点的通信模式、以及当由时间划分调度指定的通信模式与所选择的通信模式不匹配时由接收节点执行的操作的示例的图。

图5是根据本公开的某些方面的用于接收和处理由发送节点发送的数据分组的过程的示例。

图6是根据本公开的某些方面的用于通过遵循时间划分调度来发送数据分组的过程的示例。

图7是描绘适合于实现本文呈现的技术和工艺的各方面的计算系统的示例的框图。

具体实施方式

提供了用于由网络节点根据时间划分调度在不同通信模式之间切换以发送和接收数据分组的系统和方法。发送节点和接收节点都根据时间划分调度切换到不同的通信模式。时间划分调度包括多个周期，并且每个周期包含至少两个时间划分，每个时间划分指示对应时间划分的通信模式。通过遵循时间划分调度，发送节点和接收节点在给定时间以相同的通信模式操作。以这种方式，发送节点和接收节点的通信模式彼此匹配，从而消除了在发送数据分组时添加模式切换报头以指示通信模式的需要。

例如，发送节点在一组支持的通信模式中选择通信模式，并使用所选择的通信模式生成数据分组。如果所选择的通信模式与由当前时间划分指示的通信模式匹配，则发送节点直接使用所选择的通信模式来发送数据分组，而不是在数据分组中插入模式切换报头以指示所选择的通信模式。如果所选择的通信模式与当前时间划分所指示的通信模式不匹配，则发送节点等待，直到其通信模式与所选择的通信模式匹配的时间划分为止，并将数据分组发送到接收节点。

在根据时间划分调度的通信模式下操作的接收节点监听网络上的业务。如果接收节点在当前时间划分中没有检测到数据分组的前导码和报头，则接收节点切换到由时间划分调度为下一个时间划分指定的下一个通信模式，并在该新的通信模式下监听业务。如果接收节点在当前时间划分中检测到数据分组的前导码和报头，则接收节点继续接收和处理数据分组。在一些示例中，时间划分中的至少一个时间划分具有被设置为基本通信模式的通信模式，基本通信模式是支持的一组通信模式中具有最长通信范围的模式。一个或多个其他时间划分可以具有带有高数据速率的通信模式。以这种方式，接收节点能够在每个周期中的一段时间内检测具有最长通信范围的业务，并且在该周期中的剩余时间内以更高的数据速率接收数据。

本公开中描述的技术提高了网络的节点之间的通信的效率。如上所述，由于用于传送模式切换报头的基本模式的低数据速率，现有方案中使用的模式切换报头可能花费比有效载荷更长的时间来发送。另一方面，本公开中描述的时间划分模式切换机制允许在不使用模式切换报头的情况下发送数据分组。结果，可以显著提高传输效率(例如，有效数据速率和有效载荷数据速率之间的比率)。

此外，本公开中描述的时间划分模式切换机制允许接收节点在每个周期中的至少一段时间内在具有最长通信范围的基本模式下操作。这使得接收节点能够与远离的发送节点通信，从而最大化节点的通信范围。在每个周期的剩余时间段中，节点可以被配置为以比基本模式高得多的比特率操作。这进一步提高了通信效率。

图1示出了根据本公开的某些方面的说明性网络100，其中节点根据时间划分调度在不同通信模式之间切换以发送和接收数据分组。图1中所示的网络100包括多个节点112A-112H(其在本文中可以分别地称为节点112或统称为节点112)。网络100可以是射频(RF)网状网络(诸如IEEE 802.15.4网络)、Wi-Fi网络、蜂窝网络、以太网、电力线载波网络或任何其他有线或无线网络。相应地，节点112可以是RF无线电、计算机、移动设备、电力线网络设备或可以与网络100上的其他设备直接通信的另一类型的设备。

在网络100是网状网络的示例中，节点112可以包括用于从节点的相应部署位置收集数据的测量节点、用于处理节点可用的数据的处理节点、用于将从网络100中的一个节点接收的数据转发到另一个节点的路由器节点、或者被配置为执行这些功能的组合的节点。节点112还被配置为彼此通信，使得可以在节点112之间交换消息或数据。

在一个示例中，网络100可以与资源分发网络(诸如公用设施网络)相关联，以递送在资源分发网络中获得的测量数据。在该示例中，节点112可以包括诸如电表、燃气表、水表、蒸汽表等的仪表，并且被实现为测量资源分发网络的各种操作特性并通过网络100将收集的数据发送到例如根节点114A和114B(其在本文中可以分别地称为根节点114或统称为根节点114)。

网络100的根节点114可以被配置为与节点112通信以执行诸如管理节点112、从节点112收集数据以及将数据转发到头端系统104的操作。根节点114还可以被配置为用作测量和处理数据本身的节点。根节点114可以是个域网(PAN)协调器、网关或能够与头端系统104通信的任何其他设备。根节点114最终经由一个或多个附加网络(图1中未示出)将生成和收集的数据发送到头端系统104。头端系统104可以用作从根节点114接收数据流或消息流的中央处理系统。头端系统104可以处理所收集的数据或使所收集的数据被处理以用于各种应用。

为了使网络100的节点彼此通信，每个节点被配置为支持一个或多个通信模式。例如，节点112可以被配置为支持各种数据速率的FSK。另一个节点可以被配置为以不同的调制和编码方案(MCS)级别支持OFDM和FSK两者。因为网络100的不同节点(包括节点112和根节点114)可以被不同地配置，所以它们支持通信模式的能力可以是不同的。这样，网络中的每个节点配置有公共基本通信模式。

在一些示例中，基本模式由部署的能力确定。例如，节点部署可能包含一些较旧的、能力较低的节点以及较新的、能力较强的节点。在这种情况下，网络的基本模式可以是较旧节点可以支持的模式，例如FSK调制。较新的具有OFDM能力的节点可以将FSK基本模式用于多播消息并发起模式切换操作。此外，在该部署中，可以假设节点具有加入网络和支持基本节点所需的最小能力，直到从该节点接收到它具有增强的能力的肯定确认。在一个示例中，可以使用IEEE 802.15.4标准中定义的信息元素来共享该信息。在另外的示例中，节点112的基本模式被选择为所支持的通信模式中具有比大多数所支持的通信模式更长的通信范围的模式，诸如具有最长通信范围的模式。

为了使一对节点彼此通信，发送数据的节点(在此也称为“发送节点”)确定通信模式，使得数据分组122A、122B、……或122H可以成功地发送到另一个节点(在此也称为“接收节点”)。数据分组122A-122H在此可以分别地称为数据分组122或统称为数据分组122。根据本公开的一些方面，接收节点还可以使用所选择的通信模式来将确认分组成功地发送回发送节点，以确认其已经接收到数据分组122。在一些示例中，接收节点是分集接收器，每个分集接收器支持多个物理层配置。为了正确地接收和处理数据分组122，发送节点和接收节点根据相同的时间划分调度在支持的多个通信模式之间切换。结果，当传输发生时，发送节点和接收节点可以使用为对应的时间划分指定的通信模式直接通信。下面参照图2-图6描述关于根据时间划分调度使用通信模式来发送和接收数据分组的附加细节。

应当理解，基于本文描述的时间划分调度的数据分组的通信可以由网络100中的任何节点利用，包括节点112、根节点114或能够与网络的其他节点通信的网络100的任何其他节点。另外，虽然图1描绘了特定的网络拓扑(例如，DODAG树)，但是其他网络拓扑也是可能的(例如，环形拓扑、网状拓扑、星形拓扑等)。

现在参照图2，图2图示了根据本公开的某些方面的被配置成用于根据载波侦听多址(CSMA)协议并基于时间划分调度来发送和接收数据分组的发送节点和接收节点的各方面。在图1所示的示例中，发送节点202可以是节点112、根节点114或能够与网络中的另一节点通信的网络100的任何其他节点。接收节点212是发送节点202的邻居，即发送节点202可以直接与之通信的网络100中的任何节点。

发送节点202可以包括模式选择模块204，模式选择模块204被配置为选择通信模式，使得发送节点202可以使用所选择的通信模式成功地完成与接收节点212的通信。在一些示例中，发送节点202基于发送节点202和接收节点212的通信条件来确定通信模式。可以使用各种因素来描述通信条件，包括但不限于用于发送数据分组122的发送功率、发送节点202和接收节点212之间的路径损耗(即，发送信号在通过通信路径传播时的功率衰减)、接收节点212处的SNR要求、在接收节点212处观察到的本底噪声等。

发送节点202还包括数据分组生成模块206，其被配置为使用所选择的通信模式来生成数据分组122，以用于与接收节点212进行通信。由数据分组生成模块206生成的数据分组122可以包括前导码和同步数据222、报头224和有效载荷数据226。前导码和同步数据222包含前导码信号，随后是可以由接收节点212用于诸如同步的目的的同步数据。报头224可以包括诸如数据分组定界符、描述数据单元的长度的物理层报头等的数据。有效载荷数据226包括实际的预期消息。

为了发送数据分组122，发送节点202和接收节点212遵循针对网络100中的节点112的通信模式的时间划分调度214。图3示出了时间划分调度214的示例。时间划分调度214包括多个时间划分，并且针对每个时间划分指定节点112的通信模式，在本文中也称为针对每个时间划分的“调度的通信模式”。例如，在第一时间划分302A(即，时间0到3毫秒)期间，网络100中的节点112应当使用通信模式2-FSK 10kbps。在下一个时间划分302B(即，时间3-5.5ms)期间，网络100中的节点112应当使用支持100kbps和2.4Mbps之间的数据速率的通信模式OFDM选项1。在第三时间划分302C(即，时间5.5-8.5ms)期间，通信模式切换回2-FSK10kbps。接下来的时间划分重复相同的模式。应当理解，2-FSK和OFDM选项1被用作可以被包括在时间划分调度214中的通信模式的示例，并且不应当被解释为限制性的。也可以采用其他通信模式，诸如IEEE 802.15.4SUN O-QPSK。

从图3所示的示例可以看出，时间划分调度214具有多个周期，并且每个周期包括两个或更多个时间划分。在每个周期中，节点112在不同的时间划分中在不同的通信模式下操作。周期内的时间划分的持续时间可以相同或不同。在一些示例中，时间划分的持续时间是基于为该时间划分指定的通信模式来确定的。例如，时间划分的持续时间可以被确定为至少是接收节点212完成接收前导码、同步数据和报头的时间、接收节点212建立通信模式的时间和最大时间同步误差的总和。

根据该方法，可以如下确定图3所示的时间划分1的持续时间。如果使用2-FSK10kbps接收前导码的时间是1.6毫秒，则接收节点212的2-FSK 10kbps模式的建立时间是0.36毫秒，并且最大时间同步误差是1毫秒，则时间划分1的持续时间至少为1.6+0.36+1≈3毫秒。同样，对于时间划分2，使用OFDM选项1接收前导码、同步数据和报头的时间是1.08毫秒，接收节点212的OFDM模式的建立时间是0.29毫秒，并且最大时间同步误差再次是1毫秒，时间划分2的持续时间至少是1.08+0.29+1≈2.5毫秒。尽管时间划分调度214将时间划分的持续时间示出为相应的最小持续时间，但是每个时间划分可以具有比相应的最小持续时间长的持续时间。

返回参考图2，发送节点202使用当前时间划分的通信模式将生成的数据分组122发送到接收节点212。如果当前时间划分的通信模式与由模式选择模块204确定的所选择的通信模式不匹配，则发送节点202可以例如等待，直到其通信模式与所选择的通信模式匹配的未来时间划分。例如，如果模式选择模块选择的通信模式是OFDM选项1并且当前时间划分的通信模式是2-FSK 10kbps，则发送节点202可以等待直到其通信模式是OFDM选项1的下一个时间划分，以便在该通信模式下开始数据分组122的传输。

如上所述，接收节点212还根据时间划分调度214在通信模式之间切换。在给定时间，接收节点212在当前时间划分的通信模式下操作以监听网络100中的业务。如果接收节点212在当前时间划分内没有检测到数据分组122的前导码和同步数据222以及报头224，则接收节点212切换到下一个时间划分的通信模式并继续监听网络100上的业务。如果在当前时间划分中，接收节点212检测到数据分组122的前导码和同步数据222以及报头224，则接收节点212使用当前通信模式继续接收数据分组122中包括有效载荷数据226的剩余数据。当接收节点212完成接收数据分组122时，数据分组122基于时间划分调度214确定当前时间划分，并切换到为当前时间划分指定的通信模式以监听网络业务。

现在参考图4A和图4B，其中比较了标准IEEE 802.15.4模式切换机制和本文提出的时间划分模式切换机制。图4A示出了图示根据标准IEEE 802.15.4模式切换通信机制的在接收节点处接收的数据、接收节点的模式以及由接收节点在不同时间段执行的操作的示例的图。图4B示出了根据本公开的某些方面的在接收节点处接收的数据、接收节点的模式、以及由接收节点基于时间划分调度来执行的操作。

图4A所示的标准IEEE 802.15.4模式切换机制采用添加在每个数据分组中的模式切换报头来传送由发送节点选择的通信模式。这样，在检测到通信模式的开销时间段T0期间，使用标准IEEE 802.15.4模式切换机制的接收节点通过在基本模式下操作来接收模式切换报头，然后处理模式切换报头以找出发送节点使用的通信模式。在确定通信模式之后，接收节点切换到所确定的通信模式，以接收和处理数据分组中的前导码和同步数据、报头和其余数据。在该通信之后，接收节点返回到基本模式。

相比之下，在本文给出的时间划分模式切换机制中，因为接收节点212在与发送节点202相同的时间划分调度214上操作，所以接收节点212和发送节点202的通信模式是同步的(省略接收节点212和发送节点202之间的同步误差)。这样，当发送节点202发送数据分组122时，发送节点202和接收节点212的通信模式相同。结果，接收节点212可以在没有预先确定数据分组122的通信模式的情况下直接接收数据分组122。这消除了标准IEEE 802.15.4模式切换机制中的开销时间段T0。因此，通过本文提出的技术可以显著改进通信效率。

然而，在一些情况下，发送节点202所选择的通信模式可能与时间划分调度214中指定的任何通信模式不匹配。例如，所选择的通信模式是2-FSK 100kbps，其不同于图3所示的时间划分调度214中指定的所有通信模式。在这种情况下，发送节点202可以使用模式切换报头机制来向接收节点212发信号通知所选择的通信模式。更具体地，发送节点202在由当前时间划分的时间划分调度214指定的通信模式(诸如2-FSK 10kbps模式)下操作时，可以生成并发送模式切换报头以指示所选择的通信模式。之后，发送节点202可以切换到所选择的通信模式，并且以在选择的通信模式下发送数据分组122的其余部分。

接收节点212在针对当前时间划分而调度的通信模式下操作时，可以接收模式切换报头并针对数据分组122确定所选择的通信模式。一旦确定了所选择的通信模式，接收节点212就可以切换到所选择的通信模式以接收和处理数据分组122。该场景在图4C中示出。尽管图4C中的场景的通信效率类似于图4A中所示的标准IEEE 802.15.4模式切换机制的通信效率，但是该场景仅在发送节点202所选择的通信模式与时间划分调度214中指定的通信模式不匹配时才发生。因此，所提出的技术的整体通信效率仍然远高于标准IEEE 802.15.4模式切换机制。

图5是根据本公开的某些方面的用于由接收节点接收和处理数据分组的过程500的示例。网络100的一个或多个节点(例如，节点112或根节点114)通过在作为接收节点操作时执行合适的程序代码来实现图5中描绘的操作。出于说明性目的，参考附图中描绘的某些示例来描述过程500。然而，其他实施方式也是可能的。

在框502处，过程500涉及接收节点212根据时间划分调度214在当前时间划分(具有划分索引i)的调度的通信模式下监听传入业务。在框504处，过程500涉及接收节点212确定是否检测到分组信号。取决于通信模式，接收节点212可以基于前导码、同步数据和/或报头的检测来确定检测到信号。例如，如果当前调度的通信模式是FSK模式，则当检测到数据分组的前导码时，接收节点212可以确定检测到信号。如果当前调度的通信模式是OFDM模式，则当检测到数据分组的前导码、同步数据和报头时，接收节点212可以确定检测到信号。在其他示例中，如果在当前调度的通信模式是OFDM模式时检测到数据分组的前导码或同步数据，则接收节点212可以确定检测到信号。如果接收节点212确定未检测到分组信号，则过程500前进到框506以确定当前时间划分i是否到期。如果未到期，则发送节点202继续在调度的通信模式下监听传入业务。如果在框506处，接收节点212确定当前时间划分到期，则过程500涉及切换到下一个时间划分的调度的通信模式并将时间划分索引i增加1。然后，接收节点212使用新的调度的通信模式继续监听传入业务。

如果在框504处接收节点212确定检测到分组信号，则过程500前进到框510。在框510处，接收节点212继续在当前调度的通信模式下接收数据分组122的其余部分。该接收过程可以跨越多个时间划分。在框512处，过程500涉及接收节点212确定数据接收是否完成。如果未完成，则接收节点212在框510处继续接收数据分组122。如果接收完成，则过程500涉及接收节点212在框514处根据时间划分调度214确定当前时间划分并相应地设置时间划分索引i。然后，过程500涉及接收节点212在框516处切换到当前时间划分的调度的通信模式，并且在框502处使用该模式监听传入业务。

现在转到图6，呈现了用于通过遵循时间划分调度来发送数据分组的过程600的示例。网络100的一个或多个节点(例如，节点112或根节点114)通过在作为发送节点操作时执行合适的程序代码来实现图6中描绘的操作。出于说明性目的，参考附图中描绘的某些示例来描述过程600。然而，其他实施方式也是可能的。

在框601，过程600涉及发送节点202接收发送数据的请求。在框602处，过程600涉及发送节点202基于时间划分调度214来确定即将到来的时间划分。在框604处，过程600涉及发送节点202确定用于即将到来的时间划分的调度的通信模式是否与用于数据分组122的所选择的通信模式匹配。如上面关于图2详细描述的，发送节点202可以使用模式选择模块204来基于发送节点202和接收节点212的通信条件来确定数据分组122的传输模式。如果调度的通信模式与所选择的通信模式不匹配，则在框612处，发送节点202等待下一个时间划分，并且重复框602中的操作以确定用于即将到来的时间划分的调度的通信模式。

如果在框604处，发送节点202确定调度的即将到来的通信模式与所选择的通信模式匹配，则过程600涉及在框606处发送节点202执行预传输操作。这些操作包括例如执行空闲信道评估(CCA)以确定信道是否可用于传输。预传输操作还可以包括在开始发送数据分组之前需要由发送节点202执行的其他操作。在框608处，过程600涉及当即将到来的时间划分已经到来(即，用于进入即将到来的时间划分的时间已经到来)时使用调度的通信模式发送数据。传输可以包括建立使用调度的通信模式的传输并等待最大时间同步误差时段。网络100中的节点112不时地同步它们的时钟。然而，可能发生同步误差，导致节点112的时钟彼此具有某些偏移。最大时间同步误差时段表示节点112之间的同步误差的最大时间段。等待最大时间同步误差时段允许接收节点212在数据分组122被发送时处于正确的通信模式，即使在发送节点202和接收节点212之间存在同步误差。然后，发送节点202在当前时间划分的调度的通信模式下发送数据分组122。

尽管图6示出了当调度的通信模式与所选择的通信模式不匹配时，发送节点202等待下一个时间划分，但是在其它示例中，即使调度的通信模式与所选择的通信模式不匹配，发送节点202也可以使用调度的通信模式进行传输。例如，如果发送节点和接收节点都支持调度的通信模式，则发送节点可以选择在即将到来的时间划分中进行发送，而不是等待下一个匹配的时间划分(如果这样做更快的话)。以这种方式，避免了等待时间。

注意，当所选择的通信模式与时间划分调度214中的至少一个调度的通信模式匹配时，可以采用图6所示的示例过程。在所选择的通信模式与时间划分调度214中的任何调度的通信模式不匹配的情况下，发送节点202可以使用如上所述的切换报头来指示所选择的通信模式。

应当理解，图3中所示的时间划分调度214仅用于说明目的，而不应当被解释为限制性的。可以利用用于构建时间划分调度214的各种其他方式。例如，时间划分调度214可以在一个周期中具有多于两个的时间划分。时间划分调度214中的至少一个通信模式被设置为基本模式或另一长范围低数据速率模式。时间划分调度214中的至少一个通信模式被设置为具有最高数据速率之一的通信模式。在一些实施方式中，可以基于网络100中的节点112使用的通信模式来确定时间划分调度214中包括的通信模式。例如，时间划分调度214可以基于过去的通信被配置为包括节点112经常使用的通信模式。此外，本文提出的时间划分模式切换机制可以用CSMA介质访问控制(MAC)协议或其他MAC协议(诸如时间同步信道跳变(TSCH)协议)来实现。

在一些场景中，并非网络100上的所有节点112都实现本文描述的时间划分模式切换机制。在这些场景中，不实现时间划分模式切换机制的节点112(也称为非兼容节点)可能不知道时间划分调度214，而是依赖于模式切换报头来向网络100中的接收节点发信号通知所选择的通信模式。这还包括当实现时间划分模式切换机制的节点(也称为兼容节点)最初加入网络并且尚未获得时间划分调度214时的场景。为了使兼容节点112能够与非兼容节点通信，数据分组122的前导码可以增加到足够长以包括完整的前导码检测时段，而不管接收兼容节点在前导码被发送时在时间划分调度214的周期内的何处操作。例如，前导码的持续时间可以被确定为时间划分调度214的至少一个周期加上用于在基本模式下检测数据分组的前导码的时间段。以这种方式，当从非兼容节点接收数据分组122时，兼容节点可以检测前导码并因此检测模式切换报头，并且确定用于数据分组122的所选择的通信模式。在另一示例中，前导码的长度可以被配置为接近但短于时间划分调度214的一个周期，诸如90％。该设置可以与通信协议的重试机制一起使用，以允许接收节点接收前导码并确定正确的通信模式。

示例性节点

图7示出了可以用于实现本文描述的模式切换机制的示例性节点700，诸如节点112或根节点114。节点700可以包括各自经由总线710通信地耦合的处理器702、存储器704和收发器设备720。节点700的组件可以由A/C电源或低能量源(诸如电池(未示出))供电。收发器设备720可包括(或通信地耦合到)天线708以与其它节点通信。在一些示例中，收发器设备是用于无线地发送和接收信号的射频(“RF”)收发器。

处理器可以包括微处理器、专用集成电路(“ASIC”)、状态机、现场可编程门阵列(“FPGA”)或其他合适的计算设备。处理器可以包括任何数量的计算设备，并且可以通信地耦合到计算机可读介质，诸如存储器704。处理器702可以执行计算机可执行程序指令或访问存储在存储器中的信息以执行操作，诸如本文描述的时间划分调度214。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专用指令。当执行指令时，它们可以将节点700配置为执行本文描述的任何操作。尽管处理器、存储器、总线和收发器设备在图7中描绘为彼此通信的单独组件，但其它实施方式是可能的。本文讨论的系统和组件不限于任何特定的硬件架构或配置。

一般考虑

本文阐述了许多具体细节以提供对所要求保护的主题的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践所要求保护的主题。在其它情况下，未详细描述所属领域的技术人员将已知的方法、装置或系统以免混淆所要求保护的主题。

本文讨论的特征不限于任何特定的硬件架构或配置。计算设备可以包括提供以一个或多个输入为条件的结果的组件的任何合适的布置。合适的计算设备包括访问存储的软件(即，存储在计算机系统的存储器上的计算机可读指令)的基于多用途微处理器的计算机系统，该存储的软件将计算系统从通用计算装置编程或配置为实现本主题的一个或多个方面的专用计算装置。可以使用任何合适的编程、脚本或其他类型的语言或语言组合来在软件中实现本文包含的教导，以用于编程或配置计算设备。

本文公开的方法的各方面可以在这样的计算设备的操作中执行。上述示例中呈现的框的顺序可以变化；例如，可以将框重新排序、组合和/或分成子框。某些框或过程可以并行执行。

本文中“适于”或“被配置为”的使用意味着作为开放且包含性的语言，其不排除适于或被配置为执行附加任务或步骤的设备。另外，“基于”的使用意味着是开放式和包容性的，因为“基于”一个或多个所记载条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于超出所记载条件或值的附加条件或值。本文包括的标题、列表和编号仅是为了便于解释，并不意味着限制。

虽然已经关于本主题的具体方面详细描述了本主题，但是应当理解，本领域技术人员在理解前述内容后，可以容易地产生对这些方面的改变、变化和等同物。因此，应当理解，本公开是出于示例而不是限制的目的而呈现的，并且不排除包括对本主题的这样的修改、变化和/或添加，这对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

发送节点，被配置为：

根据时间划分调度来确定即将到来的时间划分的调度的通信模式，其中，所述时间划分调度包括多个周期，每个周期包括至少两个时间划分并且为所述至少两个时间划分指定相应的调度的通信模式；

确定所述即将到来的时间划分的所述调度的通信模式与来自所述发送节点和接收节点两者支持的多个通信模式中的所选择的通信模式匹配，所述所选择的通信模式是基于所述发送节点和所述接收节点的通信条件来确定的；以及

响应于确定所述即将到来的时间划分已经到来并且变成当前时间划分，生成数据分组并使用所述调度的通信模式向所述接收节点发送所述数据分组；以及

接收节点，被配置为：

在由所述时间划分调度为所述当前时间划分指定的所述调度的通信模式下操作；

当在所述调度的通信模式下操作时，确定在所述当前时间划分中检测到所述数据分组的前导码；以及

至少部分地基于确定检测到所述数据分组的所述前导码，在所述调度的通信模式下接收和处理所述数据分组的剩余部分。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述接收节点还被配置为：

确定在给定时间划分期间没有接收到数据分组；以及

切换到由所述时间划分调度为后续时间划分指定的第二调度的通信模式以检测所述后续时间划分中的数据分组，其中，所述第二调度的通信模式与所述第一调度的通信模式不同。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，将所述数据分组发送到所述接收节点包括等待根据最大时间同步误差时段确定的时间段，以及将所述数据分组发送到所述接收节点。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发送节点还被配置为在向所述接收节点发送所述数据分组之前执行空闲信道评估(CCA)。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述调度的通信模式中的一个调度的通信模式是所述接收节点的基本模式，并且所述基本模式包括所述支持的多个通信模式中的一个通信模式，所述一个通信模式具有比所述支持的多个通信模式中的大多数通信模式更长的通信范围。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发送节点还被配置为：

确定所述所选择的通信模式与所述时间划分调度中的任何调度的通信模式不同；以及

在所述当前时间划分的所述调度的通信模式下生成并发送模式切换报头以指示所述所选择的通信模式；以及

在所述所选择的通信模式下发送所述数据分组。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述接收节点还被配置为：

当在所述调度的通信模式下操作时检测所述模式切换报头以确定所述所选择的通信模式；

切换到所述所选择的通信模式；以及

在所述所选择的通信模式下接收和处理所述数据分组。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述支持的多个通信模式包括一个或多个频移键控(FSK)通信模式或一个或多个正交频分复用(OFDM)通信模式。

9.一种网络的节点，包括：

处理器，所述处理器被配置为执行计算机可读指令；以及

存储器，所述存储器被配置为存储所述计算机可读指令，所述计算机可读指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行操作，所述操作包括：

在由时间划分调度为当前时间划分指定的第一调度的通信模式下操作，其中所述时间划分调度包括多个周期，每个周期包括至少两个时间划分并且为所述至少两个时间划分指定相应的调度的通信模式，并且其中所述第一调度的通信模式是所述节点的多个支持的通信模式中的一个；

当在所述第一调度的通信模式下操作时，确定在所述当前时间划分中是否检测到由发送节点发送的数据分组的信号；

响应于确定检测到所述数据分组的所述信号，在所述第一调度的通信模式下接收所述数据分组的剩余部分；以及

响应于确定在所述当前时间划分期间没有接收到数据分组，切换到由所述时间划分调度为后续时间划分指定的第二调度的通信模式以接收数据分组，其中，所述第二调度的通信模式不同于所述第一调度的通信模式。

10.根据权利要求9所述的节点，其中，所述数据分组由所述发送节点基于用于所述数据分组的所选择的通信模式与由所述时间划分调度为所述当前时间划分指定的所述第一调度的通信模式匹配来发送。

11.根据权利要求9所述的节点，其中，所述调度的通信模式中的一个通信模式是所述节点的基本模式，并且所述基本模式包括所述多个支持的通信模式中的一个通信模式，所述一个通信模式具有比所述多个支持的通信模式中的大多数通信模式更长的通信范围。

12.根据权利要求9所述的节点，其中确定检测到所述数据分组的所述信号包括确定检测到所述数据分组的前导码或确定检测到所述数据分组的所述前导码和报头两者。

13.根据权利要求9所述的节点，其中所述操作还包括：

当在所述第一调度的通信模式下操作时检测数据分组的模式切换报头以确定所选择的通信模式；

切换到所述所选择的通信模式；以及

在所述所选择的通信模式下接收和处理所述数据分组。

14.根据权利要求9所述的节点，其中，所述多个支持的通信模式包括一个或多个频移键控(FSK)通信模式或者一个或多个正交频分复用(OFDM)通信模式。

15.一种方法，包括：

由网络的节点根据时间划分调度来确定即将到来的时间划分的调度的通信模式，其中，所述时间划分调度包括多个周期，每个周期包括至少两个时间划分并且为所述至少两个时间划分指定相应的调度的通信模式；

由所述节点确定所述即将到来的时间划分的所述调度的通信模式与来自所述节点和接收节点两者支持的多个通信模式中的所选择的通信模式匹配，所述所选择的通信模式是基于所述发送节点和所述接收节点的通信条件来确定的；以及

响应于确定所述即将到来的时间划分已经到来并且变成当前时间划分，由所述节点生成数据分组并使用所述调度的通信模式通过所述网络向所述接收节点发送所述数据分组。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，将所述数据分组发送到所述接收节点包括等待根据最大时间同步误差时段确定的时间段，以及将所述数据分组发送到所述接收节点。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括：在向所述接收节点发送所述数据分组之前，执行空闲信道评估(CCA)。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述调度的通信模式中的一个通信模式是所述接收节点的基本模式，并且所述基本模式包括所述支持的多个通信模式中的一个通信模式，所述一个通信模式具有比所述支持的多个通信模式中的大多数通信模式更长的通信范围。

19.根据权利要求15所述的方法，还包括：

确定所述所选择的通信模式与所述时间划分调度中的任何调度的通信模式不同；以及

在所述当前时间划分的所述调度的通信模式下生成并发送模式切换报头以指示所述所选择的通信模式；以及

在所述所选择的通信模式下发送所述数据分组。

20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述支持的多个通信模式包括一个或多个频移键控(FSK)通信模式或者一个或多个正交频分复用(OFDM)通信模式。