采用全网络休眠方法的另一个反响是，用户被迫接受低于应用所需的数据速率 (因此也就少于应用所要求的数据)。这种折中令人遗憾，因为 WSN 的主要用途是可靠传送数据，并通过这些数据更深入地洞察用户系统，确定是否存在不良运行趋势和效率低的问题，例如是否因发动机老化而出现了性能劣化，或者零售店中的冷藏设备是否因太过陈旧而周期性地增大了功耗。如果由于网络限制而使 WSN 提供的数据过于稀疏，那么 WSN 的实用性和洞察能力就变得有限了，而且就监视 / 控制系统这一总体价值主张而言，也有实现效果大打折扣的风险。

时间同步通道跳频网格网络

时间同步通道跳频 (TSCH) 网格网络跨整个多跳网络实现严格的时间同步，严密协调通信及频道使用。在 TSCH 网络中，所有节点都采用共同的时间标准，整个网络的时间标准准确度在数 10 微妙以内。相邻节点之间交换时间偏移信息，以保持时间同步。网络通信被安排到多个时隙中，在这些时隙中，每个数据包的发送 / 接收都排定了时间。也就是说，每个时隙都足够长 (例如 7.5ms)，以供发送节点唤醒、发送数据包并接收来自接收节点的链路层确认信号。TSCH 网络的流量传送可以动态地安排，这就实现了成对通道跳频、完整路径和频率多样性，也实现了低功耗数据包和高可用性占空比。

成对通道跳频 ─ 时间同步能够在每一个发送器-接收器对上实现通道跳频，因此实现了频率多样性。在 TSCH 网络中，每个数据包交换通道都会跳频，以避开不可避免的 RF 干扰和多径衰落。此外，不同设备对之间的多次数据传送可以在不同的通道上同时发生，这增大了网络带宽。例如，在 IEEE 802.15.4 2.4GHz 无线规范中，提供了 15 个可用通道，该规范是 WSN 最常用的选择，因为全球都可以使用这一 ISM 频段。这就意味着，与单通道 802.15.4 WSN 相比，TSCH 网络的可用带宽扩大到 15 倍。

完整通路和频率多样性 ─ 每个设备都有冗余通路以克服干扰引起的通信中断、物理障碍或多径衰落问题。如果一个数据包在一条通路上的传输失败了，那么智能节点会自动在下一个可用通路及不同的 RF 通道上重试 (参见图 1)。每次重试 (时间多样性) 都利用了通路多样性和频率多样性，因此每次重试成功的可能性都比单通道系统高。

低功率数据包交换 ─ 采用 TSCH 后，允许节点在排定的通信间隙以超低功耗休眠。每个设备都仅在发送数据包或等待来自相邻设备可能发送的数据包时，才进入工作模式。更重要的是，既然每个节点都知道自己的排定唤醒时间，所以所有节点都随时可用来转发来自相邻节点的信息。因此，TSCH 网络常常达到 <1% 的占空比，同时仍能保持网络完全可用。此外，既然对每个数据包的收发都排定了时间，那么在 TSCH 网络中就没有网络内数据包碰撞问题。网络可以非常密集，并可以扩展，而不会产生削弱 RF 信号的自干扰。

高可用性动态占空比 ─ 与全网络动态占空比网络不同，在 TSCH 网络中，每个节点都仅当需要发送数据包或等待接收数据包时，才唤醒其收发器。通过将网络信息传送的时间安排细化到单独的发送器-接收器收发操作这一层面，TSCH 网络可以非常方便地跨整个网络提供不同占空比的数据传送。例如，如果用户在一处使用了仅需 1 小时发送一次数据的水箱水位传感器，而在另一处使用了每隔几秒钟就需报告一次数据的压力 / 水流传感器，那么 TSCH 网络将仅按照传感器各自所需的频度唤醒节点 (及其母节点)，以可靠支持该类型的数据传送。

整合 TSCH 与低功率硬件可产生巨大威力

过去 10 年来，802.15.4 收发器在发送、接收和休眠等一般工作模式时所需的工作电流一直在稳步下降。例如，凌力尔特公司提供的 LTC5800-IPM 消耗 +8dBm 发送功率时，吸取 9.5mA 电流，接收时吸取 4.5mA 电流，这比前一代 802.15.4 收发器低 3 至 5 倍。降低所需峰值电流是一个良好的开端，但是发送一个数据包所需的能量是一段时间内所吸取电荷总量的函数。如果用示波器测量所吸取的电流，并画出随时间变化的电流曲线 (参见图 2)，那么发送一个数据包所需能量就可以用曲线下方涵盖的面积表示，可以看出该能量既受到峰值电流的影响，又受到每次处于工作状态的时长所影响。LTC5800-IPM 等产品实现了精确优化的数据包交换，在 3.6V 电源电压时仅需 54.5µC 电荷量 (或消耗 196.2µJ 能量) 就可成功完成数据包的发送 / 确认。

图 2：通路和频率多样性 ─ 如果通信在“绿色”箭头所示方向失败，那么节点 D 就会采用另一个通道和途径，在“紫色”箭头所示方向重试。