(1)成對(duì)通道跳頻 時(shí)間同步能夠在每一個(gè)發(fā)送器-接收器對(duì)上實(shí)現(xiàn)通道跳頻，因此實(shí)現(xiàn)了頻率多樣性。在 TSCH 網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)數(shù)據(jù)包交換通道都會(huì)跳頻，以避開不可避免的 RF 干擾和多徑衰落。此外，不同設(shè)備對(duì)之間的多次數(shù)據(jù)傳送可以在不同的通道上同時(shí)發(fā)生，這增大了網(wǎng)絡(luò)帶寬。例如，在 IEEE 802.15.4 2.4GHz 無線規(guī)范中，提供了 15 個(gè)可用通道，該規(guī)范是 WSN 最常用的選擇，因?yàn)槿蚨伎梢允褂眠@一 ISM 頻段。這就意味著，與單通道 802.15.4 WSN 相比，TSCH 網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬擴(kuò)大到 15 倍。

　　(2)完整通路和頻率多樣性 ─ 每個(gè)設(shè)備都有冗余通路以克服干擾引起的通信中斷、物理障礙或多徑衰落問題。如果一個(gè)數(shù)據(jù)包在一條通路上的傳輸失敗了，那么智能節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)在下一個(gè)可用通路及不同的 RF 通道上重試 (參見圖 1)。每次重試 (時(shí)間多樣性) 都利用了通路多樣性和頻率多樣性，因此每次重試成功的可能性都比單通道系統(tǒng)高。

　　(3)低功率數(shù)據(jù)包交換 采用 TSCH 后，允許節(jié)點(diǎn)在排定的通信間隙以超低功耗休眠。每個(gè)設(shè)備都僅在發(fā)送數(shù)據(jù)包或等待來自相鄰設(shè)備可能發(fā)送的數(shù)據(jù)包時(shí)，才進(jìn)入工作模式。更重要的是，既然每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道自己的排定喚醒時(shí)間，所以所有節(jié)點(diǎn)都隨時(shí)可用來轉(zhuǎn)發(fā)來自相鄰節(jié)點(diǎn)的信息。因此，TSCH 網(wǎng)絡(luò)常常達(dá)到 <1% 的占空比，同時(shí)仍能保持網(wǎng)絡(luò)完全可用。此外，既然對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包的收發(fā)都排定了時(shí)間，那么在 TSCH 網(wǎng)絡(luò)中就沒有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)包碰撞問題。網(wǎng)絡(luò)可以非常密集，并可以擴(kuò)展，而不會(huì)產(chǎn)生削弱 RF 信號(hào)的自干擾。

　　(4)高可用性動(dòng)態(tài)占空比 與全網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)占空比網(wǎng)絡(luò)不同，在 TSCH 網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都僅當(dāng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)包或等待接收數(shù)據(jù)包時(shí)，才喚醒其收發(fā)器。通過將網(wǎng)絡(luò)信息傳送的時(shí)間安排細(xì)化到單獨(dú)的發(fā)送器-接收器收發(fā)操作這一層面，TSCH 網(wǎng)絡(luò)可以非常方便地跨整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供不同占空比的數(shù)據(jù)傳送。例如，如果用戶在一處使用了僅需 1 小時(shí)發(fā)送一次數(shù)據(jù)的水箱水位傳感器，而在另一處使用了每隔幾秒鐘就需報(bào)告一次數(shù)據(jù)的壓力 / 水流傳感器，那么 TSCH 網(wǎng)絡(luò)將僅按照傳感器各自所需的頻度喚醒節(jié)點(diǎn) (及其母節(jié)點(diǎn))，以可靠支持該類型的數(shù)據(jù)傳送。

　　4 整合 TSCH 與低功率硬件可產(chǎn)生巨大威力

　　過去 10 年來，802.15.4 收發(fā)器在發(fā)送、接收和休眠等一般工作模式時(shí)所需的工作電流一直在穩(wěn)步下降。例如，凌力爾特公司提供的 LTC5800-IPM 消耗 +8dBm 發(fā)送功率時(shí)，吸取 9.5mA 電流，接收時(shí)吸取 4.5mA 電流，這比前一代 802.15.4 收發(fā)器低 3 至 5 倍。降低所需峰值電流是一個(gè)良好的開端，但是發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包所需的能量是一段時(shí)間內(nèi)所吸取電荷總量的函數(shù)。如果用示波器測(cè)量所吸取的電流，并畫出隨時(shí)間變化的電流曲線 (參見圖 2)，那么發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包所需能量就可以用曲線下方涵蓋的面積表示，可以看出該能量既受到峰值電流的影響，又受到每次處于工作狀態(tài)的時(shí)長(zhǎng)所影響。LTC5800-IPM 等產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了精確優(yōu)化的數(shù)據(jù)包交換，在 3.6V 電源電壓時(shí)僅需 54.5µC 電荷量 (或消耗 196.2µJ 能量) 就可成功完成數(shù)據(jù)包的發(fā)送 / 確認(rèn)。

　　5 實(shí)現(xiàn)低功率的系統(tǒng)化方法

　　通過更全面地考察能量在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的消耗方式，我們可以看到，功耗可以看作是以下的函數(shù)：數(shù)據(jù)流量、發(fā)送數(shù)據(jù)包所需能量、從一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)成功發(fā)送數(shù)據(jù)包所需的重試次數(shù)。

　　就每一個(gè)數(shù)據(jù)包所耗能量而言，通過采用對(duì)每次重試都提供時(shí)間、通路和頻率多樣性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 (因此減少了每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包所需的平均重試次數(shù))，可以實(shí)現(xiàn)低電流消耗，因?yàn)檫@樣可以提高整個(gè)系統(tǒng)的效率，而不是在應(yīng)用層上造成損失。TSCH 網(wǎng)絡(luò)中的通信時(shí)間表是高度可配置的，而且通信時(shí)隙可以基于應(yīng)用需求自動(dòng)分配。TSCH 網(wǎng)絡(luò)可以配置為低數(shù)據(jù)速率，以最大限度降低所需功率，而且這種網(wǎng)絡(luò)有潛力采用能量收集技術(shù)。同樣，TSCH 網(wǎng)絡(luò)可以配置為支持不同的數(shù)據(jù)報(bào)告速率，就像在工廠中常見的那樣，工廠中有變化慢的變量 (例如水箱水位) 和變化較快的變量 (管道中的流量)。TSCH 網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)給網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分分配其所需的時(shí)隙。因此 TSCH 網(wǎng)絡(luò)不是迫使用戶定制其應(yīng)用以滿足網(wǎng)絡(luò)要求，而是可以被定制以滿足種類繁多的應(yīng)用需求。

　　6 實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

　　TSCH 已經(jīng)成為 WirelessHART (IEC62591) 等現(xiàn)有工業(yè)無線標(biāo)準(zhǔn)的基本構(gòu)件，也是新出現(xiàn)的 IEEE802.15.4e 等 IP 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的組成部分。IETF 6TiSCH 工作組也在進(jìn)行 TSCH 鏈路層的標(biāo)準(zhǔn)化工作。有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用 TSCH 將有助于 TSCH 繼續(xù)得到更加廣泛的采用。

　　目前已經(jīng)證實(shí)，在工業(yè)流程監(jiān)視、圍欄線周邊安全、數(shù)據(jù)中心能效、城市規(guī)模的智能停車解決方案等廣泛和要求嚴(yán)格的應(yīng)用中，TSCH 網(wǎng)絡(luò)的電池壽命能夠長(zhǎng)達(dá)多年，而且數(shù)據(jù)可靠性 >99.999%。TSCH 網(wǎng)絡(luò)提供高度可靠、高度可配置的低功率無線網(wǎng)絡(luò)，非常適合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。