低功耗无线扫描唤醒技术，重塑物联网蓝牙新体验

随着人类社会活动的信息化和通信技术的发展，传统设施越来越倾向于网络化、无线化。物联网被人们视为继计算机、互联网之后信息技术产业发展的第三次革命。无线短距离通信方式是物联网的主要通信方式之一，随着物联网终端通信设备应用越来越广，电池供电的设备越来越多，对功耗的要求更加苛刻。因此开发人员必须注重射频ic与mcu的待机电流、唤醒方式和运行模式，即无线通信终端定期开窗接收来自于集中器的唤醒码，唤醒成功后开始数据交互，未被唤醒则处于低电流的睡眠状态。

无线网络低功耗技术分为两个层面：硬件电路低功耗和系统网络低功耗。其中，无线终端设备采取睡眠-探测模式可以降低系统网络的功耗，引入睡眠-探测模式的无线通信系统，同等睡眠-探测周期的条件下，终端的睡眠时间越长，则平均能耗越低。

当前，唤醒无线终端的主流方法有带地址回传、带地址无回传的数据包唤醒法，为保证无线终端能够完整地接到唤醒码，这两种方法要求终端探测窗口时间为带地址的唤醒码的两倍长度，且带地址有回传的唤醒方法需要所有设备的时间上同步，否则易产生数据冲撞。

使用线性反馈移位寄存器编码产生的伪随机序列码作为唤醒码，并使用对应的解码器进行解码，将终端设备地址和控制指令包含在线性反馈移位寄存器的反馈抽头中，类似于一种带地址无回传的唤醒方法。这种方法缩短了终端探测窗口时间，降低了功耗，且不会产生数据冲撞。当前利用伪随机序列码进行通信有如下两种方法：

1.主设备使用将终端设备id和指令作为反馈抽头的线性反馈移位寄存器，编码产生伪随机序列码，终端设备采用多个解码器解码，根据每个解码器的输出结果判断指令是否对应本机以及对本机的操作。这种方法不能避免误唤醒的问题，由于将指令也包含在伪随机码中，一旦设备被误唤醒，即出现误操作。

2.主设备使用将终端设备id作为反馈抽头的线性反馈移位寄存器，编码产生伪随机序列码，终端设备采用自身id作为抽头的解码器进行解码，解码判定为唤醒后，将此时其移位寄存器内的码元存储命名为序列l。然后终端设备用自身id作为反馈抽头的线性反馈移位寄存器产生伪随机序列码(其移位寄存器初值与主设备相同)，并设变量k＝0。然后进行与主设备相同的编码运算，移位寄存器每移动一位，k加1，同时寄存器内的值会发生变化，将寄存器内的值与l比较，不等则继续移位并k加1，直到寄存器内的值与l相等为止，这时得到非零值k，如果波特率为b，则终端设备的探测窗口期与主设备开始发送唤醒码的时刻 之间的差值为k/b。

低功耗无线物联网唤醒方法研究低功耗无线物联网中的节点，绝大部分时间必须处于休眠状态才能降低功耗，以支持电池长时间续航。如果有节点要发起通信，其在与目标节点进行通信之前，必须对目标节点实施唤醒，然后才能进行有效通信。

1.无线唤醒功能的实现原理

降低功耗首先是提升工作效率，蓝奥声科技广泛采用高品质被动器件，高效率LDO和DCDC，有效提高产品能效，其次是减少不必要的能耗。当模块处于接收状态时，模块需要时刻监听数据包，此时模块依然具有比较高的功耗。无线唤醒功能就是将这一部分的功耗减少，让模块间隔一定时间监听数据包。

2.如何实现无线唤醒

启用无线唤醒功能首先需要设置模块无线唤醒时间，通信双方唤醒时间需要相同。然后通信的接收方需要处在工作模式2，通信的发送方需要处在工作模式1，工作模式通过模块MD0、MD1引脚设置。

3.无线唤醒对通信延时的影响

启用无线唤醒功能会增大通信延时，下面使用AS62-T30对比正常收发（模式0发-模式0收）和无线唤醒（模式1发-模式2收）的通信延时。唤醒时间外其他参数均为默认配置。

无线感知监测能力的设备，包括直接面向目标场景对象进行感知监测的目标感知节点（作为目标对象设备或场景传感器），或面向前置感知节点进行感知监测的协同感知节点。

目标感知监测指目标关联信息的获取过程（如信号接收、数据采集及处理等），包括面向目标场景对象的识别、追踪、监测等过程。通过无线扫描侦测获取目标对象（设备）的有关设备ID、服务属性及状态变量等信息；所述状态监测指对目标对象的状态变量范围或其组合进行解析判断获得与目标场景对象关联的目标状态信息。

无线协同感知节点在获得场景触发响应时，执行与目标场景状态对应的模式处理，方法包括：

协同感知节点接收到目标场景中前置感知节点发送的无线触发状态信标时，以无线联动发送协同应答信息；根据目标状态信息通过场景状态解析获得与所述目标场景对应的场景状态代码；通过对所述场景状态代码的索引获得相应的模式参数，并根据所述模式参数执行相应的模式处理。

联动触发： 所述协同感知节点以无线扫描侦测方式，接收到前置感知节点发送的所述触发状态信标，在符合联动响应条件时进行联动响应：发送用于协同应答的联动触发信标。

状态恢复：所述前置感知节点在发送所述触发状态信标的期间使能反向侦测，当在所述反向侦测时隙内接收到临近感知节点发送的用以状态平复的协同应答时，立即将所述触发状态信标关闭或恢复到常态信标。

临近节点： 所述协同感知节点接收到预定数量的临近节点发送的协同应答信息时，关闭本次发送的所述联动触发信标；所述协同感知节点可将临近节点发送的联动触发信标作为协同应答信息来处理；所述预定数量作为一种对有效性条件的配置信息，与临近节点或路由节点关联，包含于配网信息之中。

目标多选： 所述触发状态信标包含对协同感知节点进行多点触发的目标多选信息，当且仅当所述协同感知节点判断其节点属性与所述目标多选信息匹配时，才被允许其获得所述场景触发响应。

定向服务： 所述模式处理包括：所述协同感知节点向周边的通过无线广播发送包含场景关联信息的场景服务信标；所述场景服务信标为包含所述场景关联信息与/或模式参数的定向服务信标，所述定向服务信标为发送给指定关联的目标终端设备的服务信标。

弹性监测： 所述模式处理包括监测数据处理，所述协同感知节点基于当前监测模式，通过监测数据处理获得当前包含于目标监测信息的状态变量；通过场景状态解析导出场景状态代码Ns，根据对所述场景状态代码索引获得的模式参数，对所述监测模式进行弹性反馈调整。

快速组网： 所述系统由某一无线管理节点发起多模式无线配网而建立，所述多模式无线配网包括：所述协同感知节点以蓝牙BLE方式接收所述无线管理节点发送的配网信息，并基于所述配网信息与指定的无线路由节点建立无线连接。

若干协同感知节点支持多模式无线通信协议，以一种无线扫描侦测方式（如蓝牙BLE、无线时隙同步）接收所述管理节点以同步数据包（即同步群控方式）发送的、包括SSID的配网信息，并基于所述配网信息，以另一种无线通信协议标准（如WiFi）与指定的一个或多个无线路由节点建立无线连接，构建基于Mesh通信的网络系统。

多模式无线配网的有益性在于，大幅度提升群控配网效率（快速组网）：配网管理节点通过同步群控方式，使若干--众多的待配网的边缘节点/感知节点根据同时接收到的包含于同步数据包的配网信息，按指定的网络拓扑信息，快速接入到指定的一个或多个无线路由节点（以构建基于Mesh通信的无线协同感知网络）。

审核编辑 黄宇