实现低功率的系统化方法

通过更全面地考察能量在无线传感器网络中的消耗方式，我们可以看到，功耗可以看作是以下的函数：数据流量、发送数据包所需能量、从一个节点向另一个节点成功发送数据包所需的重试次数。

就每一个数据包所耗能量而言，通过采用对每次重试都提供时间、通路和频率多样性的网络协议 (因此减少了每发送一个数据包所需的平均重试次数)，可以实现低电流消耗，因为这样可以提高整个系统的效率，而不是在应用层上造成损失。TSCH 网络中的通信时间表是高度可配置的，而且通信时隙可以基于应用需求自动分配。TSCH 网络可以配置为低数据速率，以最大限度降低所需功率，而且这种网络有潜力采用能量收集技术。同样，TSCH 网络可以配置为支持不同的数据报告速率，就像在工厂中常见的那样，工厂中有变化慢的变量 (例如水箱水位) 和变化较快的变量 (管道中的流量)。TSCH 网络会自动给网络的各个部分分配其所需的时隙。因此 TSCH 网络不是迫使用户定制其应用以满足网络要求，而是可以被定制以满足种类繁多的应用需求。

实现工业物联网

TSCH 已经成为 WirelessHART (IEC62591) 等现有工业无线标准的基本构件，也是新出现的 IEEE802.15.4e 等 IP 无线传感器网络标准的组成部分1。IETF 6TiSCH 工作组也在进行 TSCH 链路层的标准化工作2。有关标准采用 TSCH 将有助于 TSCH 继续得到更加广泛的采用。

目前已经证实，在工业流程监视3、围栏线周边安全4、数据中心能效5、城市规模的智能停车解决方案6 等广泛和要求严格的应用中，TSCH 网络的电池寿命能够长达多年，而且数据可靠性 >99.999%。TSCH 网络提供高度可靠、高度可配置的低功率无线网络，非常适合工业物联网。

图 3：针对 TSCH 进行了优化的硬件之优势。本图显示了数据包发送和链路层确认接收期间的电流消耗。采用 TSCH 进行了优化的硬件后 (例如凌力尔特公司的 LTC5800-IPM)，各个数据收发操作所需电荷量可以低至 54.5µC。

1 适用于物联网的可靠、低功率 WSN - http://www.linear.com/docs/44202

2 https://datatracker.ietf.org/wg/6tisch/charter/

3 艾默生过程控制 – http://cds.linear.com/docs/cn/case-study/Dust_Case_Study_Emerson_chs.pdf

4 Integrated Security公司 – www.isc-hydra.com

5 Vigilent公司 - http://cds.linear.com/docs/cn/case-study/Dust_Case_Study_Vigilent_chs.pdf

6 Streetline公司 - http://cds.linear.com/docs/cn/case-study/Dust_Case_Study_Streetline_chs.pdf

配文：

多径衰落对无线通信的影响

多径衰落取决于环境中每一种物体的位置和性能，在任何实际系统中都是不可预测的。不过好的一面是，图 A1 中所绘图形随频率不同而变化。也就是说，如果由于多径衰落而未接收到数据包，那么以不同频率重新发送，成功的可能性会很高。

图 A1：多径衰落导致链路质量剧烈变化，甚至仅将接收器移动几厘米，链路质量都会大不相同。

因为环境中的物体不是静态的 (例如，汽车经过、大门开关等)，所以多径衰落的影响也随时间推移而变化。图 A2 显示了在 26 天时间内对一个 16 通道系统中每一通道的观察结果，给出了两个工业传感器之间单一无线通路的数据包交付率。可以看出，其周期以周为单位，工作日和周末都清晰可见。在任意给定时间，有些通道质量良好 (高交付率)，另一些则很差，还有一些处于高度变化之中。通道 17 尽管一般都处于良好状态，但至少有一段时间交付率为零。网络中的每条通路质量都类似，但显示了独特的通道性能，可以看出，没有任何一条通道能在网络各处都适用。

图 A2：无线链路的数据包交付率随时间不同而变化

由于干扰和多径衰落的存在，所以搭建可靠无线系统的关键是实现通道和通路的多样性。