本發(fā)明涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，諸如但不限于射頻(rf)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，其中使用多對一路由請求來建立路由。

背景技術(shù)：

1、持續(xù)存在的趨勢是越來越多地轉(zhuǎn)向連接的照明系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)各種各樣的新特征，如(遠(yuǎn)程)調(diào)度、能源監(jiān)控、基于傳感器的照明控制和資產(chǎn)管理。在許多情況下，這些系統(tǒng)安裝在現(xiàn)有建筑中，在這種情況下，無線網(wǎng)絡(luò)是優(yōu)選的，以避免必須通過天花板部署新的線纜(用于照明控制)。在當(dāng)前實(shí)踐中廣泛使用的這種無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的示例是開放標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，如zigbee、thread、藍(lán)牙低能量(ble)、ble網(wǎng)格、wi-fi、wi-fi?direct，以及在ieee?802.15.4、ieee?802.15.1或ieee?802.11標(biāo)準(zhǔn)之上構(gòu)建的各種專有網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。

2、照明網(wǎng)絡(luò)(例如zigbee網(wǎng)絡(luò))變得越來越大，以至于可以安裝多達(dá)100個節(jié)點(diǎn)。為了到達(dá)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，可以使用基于廣播機(jī)制的自組織按需距離矢量(aodv)路由發(fā)現(xiàn)。在aodv中，節(jié)點(diǎn)在請求-響應(yīng)循環(huán)中發(fā)現(xiàn)路由。節(jié)點(diǎn)通過向其所有鄰居廣播路由請求(rreq)消息來請求到目的地的路由。當(dāng)節(jié)點(diǎn)接收rreq消息但沒有到所請求的目的地的路由時(shí)，它進(jìn)而廣播rreq消息。此外，它還記得到請求節(jié)點(diǎn)的反向路由，該反向路由可以用于將后續(xù)響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)到該rreq。重復(fù)該過程，直到rreq到達(dá)具有到目的地的有效路由的節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)(其可以是目的地本身)用路由應(yīng)答(rrep)消息進(jìn)行響應(yīng)。該rrep消息沿著中間節(jié)點(diǎn)的反向路由單播，直到它到達(dá)原始請求節(jié)點(diǎn)。因此，在這個請求-響應(yīng)循環(huán)的末尾，在請求節(jié)點(diǎn)和目的地之間建立了雙向路由。

3、因此，網(wǎng)絡(luò)越大，路由發(fā)現(xiàn)的成本就變得越高。考慮具有20個節(jié)點(diǎn)的zigbee網(wǎng)絡(luò)。一個橋接器或網(wǎng)關(guān)可以看到15個鄰居，并且需要5次路由發(fā)現(xiàn)，為此大約需要發(fā)送200條消息。在具有100個節(jié)點(diǎn)的zigbee網(wǎng)絡(luò)中，橋接器/網(wǎng)關(guān)可以看到26個鄰居，因?yàn)檫@是仍然適合于單個鏈路狀態(tài)消息的常見最大鄰居數(shù)量。雖然將可能注冊更多的鄰居并發(fā)送多個鏈路狀態(tài)消息，但這很少使用。因此，對于100個節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，如果應(yīng)用希望與網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)通信，則需要發(fā)現(xiàn)74次路由。由于在100個節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中，單個路由發(fā)現(xiàn)可以容易地需要200條消息，因此74次發(fā)現(xiàn)大約將需要15000條消息。

4、加拿大專利申請ca?2922449?a1公開了一種在局部密集網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)化路由的方法。在網(wǎng)絡(luò)中的第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處接收分組。使用源選路表(srt)來確定分組到網(wǎng)絡(luò)中的鄰居網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的最優(yōu)路由，其中srt包括優(yōu)化的路由表和標(biāo)準(zhǔn)路由表，并且其中優(yōu)化的路由表包括第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以直接路由到的鄰居網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的列表，并且其中標(biāo)準(zhǔn)路由表包括zigbee源選路表。優(yōu)選地，使用最佳路由來路由分組。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個目的是為加入網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的用戶設(shè)備提供減少信令工作量的節(jié)點(diǎn)接入方案。

2、這個目的是通過如權(quán)利要求1所要求保護(hù)的用戶設(shè)備、如權(quán)利要求12所要求保護(hù)的系統(tǒng)、如權(quán)利要求14所要求保護(hù)的方法以及如權(quán)利要求16所要求保護(hù)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)的。

3、根據(jù)第一方面，提供了一種用于接入無線通信網(wǎng)絡(luò)的用戶設(shè)備，包括用于控制用戶設(shè)備經(jīng)由代理設(shè)備提供對無線通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的接入的裝置，其中在用戶設(shè)備和代理設(shè)備之間的通信使用單跳通信協(xié)議，并且在無線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信使用多跳通信協(xié)議，并且其中該裝置被配置為：

4、從代理設(shè)備檢索關(guān)于代理設(shè)備的至少一個鄰居節(jié)點(diǎn)的鄰居信息；和

5、通過使用源選路連接到檢索到的鄰居節(jié)點(diǎn)來構(gòu)建到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的源路由，以及

6、遞歸地檢索在無線通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的鄰居表，同時(shí)跟蹤源路由，直到找到包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的無線通信網(wǎng)絡(luò)的所有期望的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并且獲得到無線通信網(wǎng)絡(luò)中那些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的源路由。

7、根據(jù)第二方面，提供了一種用于控制用戶設(shè)備經(jīng)由代理設(shè)備提供對無線通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的接入的方法，其中在用戶設(shè)備和代理設(shè)備之間的通信使用單跳通信協(xié)議，并且在無線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信使用多跳通信協(xié)議，

8、其中該方法包括：

9、從代理設(shè)備檢索關(guān)于代理設(shè)備的至少一個鄰居節(jié)點(diǎn)的信息；和

10、通過使用源選路連接到檢索到的鄰居節(jié)點(diǎn)來構(gòu)建到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的源路由，以及

11、遞歸地檢索在無線通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的鄰居表，同時(shí)跟蹤源路由，直到找到包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的無線通信網(wǎng)絡(luò)的所有期望的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并且獲得到無線通信網(wǎng)絡(luò)中那些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的源路由。

12、根據(jù)第三方面，提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個第一方面的用戶設(shè)備和用于提供對無線通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的接入的至少一個代理設(shè)備，其中代理設(shè)備是組合節(jié)點(diǎn)，該組合節(jié)點(diǎn)被配置成通過使用單跳通信協(xié)議(特別是ble協(xié)議)與用戶設(shè)備通信，并且通過使用多跳通信協(xié)議(特別是zigbee協(xié)議)與無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信。

13、根據(jù)第四方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括當(dāng)在控制器設(shè)備上運(yùn)行時(shí)用于產(chǎn)生上述第二方面的方法的步驟的代碼裝置。

14、因此，外部節(jié)點(diǎn)(即，用戶設(shè)備)可以連接到(網(wǎng)狀)網(wǎng)絡(luò)，而不需要路由發(fā)現(xiàn)過程。代替地，在連接到網(wǎng)絡(luò)時(shí)，外部節(jié)點(diǎn)遞歸地繼續(xù)讀取網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中可用節(jié)點(diǎn)的鄰居表，同時(shí)跟蹤源路由。為了防止節(jié)點(diǎn)需要發(fā)現(xiàn)到外部節(jié)點(diǎn)的路由，外部節(jié)點(diǎn)可以在讀取鄰居表之前發(fā)起多對一路由請求。

15、盡管根據(jù)上述方面，建立到所有期望節(jié)點(diǎn)的源路由可以是可能的，但是該過程可以被配置為當(dāng)已經(jīng)找到到所有期望節(jié)點(diǎn)的源路由時(shí)停止。并不給定的是，當(dāng)用戶設(shè)備連接到網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它需要從網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)讀取信息以控制房間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

16、然而，可選地，用戶設(shè)備中的裝置可以被配置成遞歸地讀取無線網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的鄰居表，同時(shí)跟蹤源路由，直到不再找到新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并且獲得到無線網(wǎng)絡(luò)中所有可用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的源路由列表。因此，可以基于可用的源選路和鄰居表提供機(jī)制來提供高效的節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和接入方案。

17、因此，檢索節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)和/或控制節(jié)點(diǎn)可以通過將鄰居表的讀取與源選路相組合來實(shí)現(xiàn)。更具體地，該方法是讀取第一節(jié)點(diǎn)的鄰居表以獲得鄰居列表。接下來，讀取這些鄰居的鄰居表。當(dāng)重復(fù)該過程直到不再找到新節(jié)點(diǎn)時(shí)，該過程終止。結(jié)果是，獲得了網(wǎng)絡(luò)中所有通電的節(jié)點(diǎn)的列表。通過將鄰居表的讀取與源選路相組合，獲得到網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的路由列表。源選路可以通過跟蹤到達(dá)鄰居的鄰居所需的步驟序列來實(shí)現(xiàn)。源選路的使用為外部節(jié)點(diǎn)提供了對發(fā)現(xiàn)過程的細(xì)粒度控制，并減少了設(shè)備發(fā)現(xiàn)的開銷，因?yàn)樗辉傩枰汉楹?或廣播。因此，可以找到所有通電的節(jié)點(diǎn)和路由。斷電的節(jié)點(diǎn)不需要額外的時(shí)間。嘗試對斷電的節(jié)點(diǎn)的aodv路由發(fā)現(xiàn)將最終導(dǎo)致超時(shí)(例如，在zigbee網(wǎng)絡(luò)中大約1.6秒)。aodv路由發(fā)現(xiàn)是基于廣播的。在zigbee網(wǎng)絡(luò)中，提供廣播事務(wù)表來跟蹤正在進(jìn)行的廣播，并且從而將廣播的數(shù)量限制在大約每秒3次。

18、考慮應(yīng)當(dāng)使用zigbee?direct(代理)節(jié)點(diǎn)經(jīng)由ble接入的照明網(wǎng)絡(luò)。用戶設(shè)備(例如，移動電話)連接到ble/zigbee代理節(jié)點(diǎn)，并且想要讀取所有燈的狀態(tài)。當(dāng)用戶啟動app時(shí)，路由的數(shù)量是未知的。代理節(jié)點(diǎn)可能具有根據(jù)先前使用的可用路由列表，但是如果代理節(jié)點(diǎn)被重啟，則可能沒有任何可用路由?？紤]一個30個節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。如果代理節(jié)點(diǎn)看到15個鄰居節(jié)點(diǎn)并且沒有其他路由，則需要15次路由發(fā)現(xiàn)，其需要大約900條消息。將鄰居表的讀取與源選路相組合，將需要讀取30個節(jié)點(diǎn)的鄰居表。因?yàn)猷従颖項(xiàng)l目非常大(例如22字節(jié))，所以可能需要10到12次讀取操作和響應(yīng)來獲得鄰居表。因此，讀取所有節(jié)點(diǎn)的鄰居表將需要大約2*12*30＝720條消息。為了改善讀取鄰居表的效率，可以使用新的供應(yīng)商特定屬性或zigbee集群庫(zcl)命令。這種屬性或命令將只提供與算法相關(guān)的鄰居表數(shù)據(jù)。例如，不報(bào)告擴(kuò)展panid和擴(kuò)展地址會將22字節(jié)的有效載荷減少16字節(jié)。提供16比特網(wǎng)絡(luò)地址、鏈路開銷的表示和一些標(biāo)志是足夠的，這允許在單次讀取中提供多達(dá)25個鄰居。這對于在獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)中獲得優(yōu)化的接入時(shí)間尤其重要。隨后，可以以慢節(jié)奏的間隔(例如，每3秒1次路由)應(yīng)用常規(guī)oadv路由發(fā)現(xiàn)來替換源選路。

19、根據(jù)第一到第四方面中任一方面的第一選項(xiàng)，該裝置可以包括zigbee?virtualdirect(zvd)設(shè)備功能，用于連接到被包括在代理設(shè)備中的zigbee?direct設(shè)備(zdd)。因此，隧道協(xié)議可以用于用戶設(shè)備和代理設(shè)備之間的直接接入，而不需要額外的網(wǎng)關(guān)硬件。

20、在一個示例中，鄰居表可以通過使用zigbee?mgmt_lqi_req命令或供應(yīng)商特定的命令或?qū)傩詠碜x取。

21、根據(jù)可以與第一選項(xiàng)相組合的第一至第四方面中任一方面的第二選項(xiàng)，可以發(fā)出定向源路由狀態(tài)信息請求，以從無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)收集狀態(tài)信息。由此，可以用很少的信令工作量來獲得檢索到的鄰居節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，使得可以最小化無線網(wǎng)絡(luò)上的信令負(fù)載。

22、根據(jù)可以與第一或第二選項(xiàng)相組合的第一至第四方面中任一方面的第三選項(xiàng)，一旦在拓?fù)錂z測仍在進(jìn)行的同時(shí)發(fā)現(xiàn)了可控節(jié)點(diǎn)，就可以通過利用鄰居檢測和狀態(tài)信息收集之間的并行性來平衡節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和狀態(tài)信息收集。由此，可以減少在構(gòu)建接入特定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的源路由的過程中涉及的時(shí)間延遲。

23、根據(jù)可以與第一至第三選項(xiàng)中的任一項(xiàng)相組合的第一至第四方面中任一方面的第四選項(xiàng)，可以通過對獲得發(fā)現(xiàn)的可控設(shè)備的狀態(tài)信息、獲得目標(biāo)房間中的可控設(shè)備的狀態(tài)信息、獲得顯示在用戶設(shè)備的用戶接口上的可控設(shè)備的狀態(tài)信息、以及獲得當(dāng)前房間中的可控設(shè)備的狀態(tài)信息中的至少一個劃分優(yōu)先級來控制節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和狀態(tài)信息收集。因此，通過將節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和狀態(tài)信息收集過程集中在預(yù)定區(qū)域和/或類型的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，可以減少構(gòu)建接入特定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的源路由的過程中所涉及的時(shí)間延遲。

24、根據(jù)可以與第一至第四選項(xiàng)中的任一項(xiàng)相組合的第一至第四方面中任一方面的第五選項(xiàng)，在獲得鄰居信息之前，可以發(fā)起多對一路由請求。該措施提供了以下優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)被告知關(guān)于返回到用戶設(shè)備或代理設(shè)備的可用路由，以最小化將響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)到用戶設(shè)備所需的信令負(fù)載。

25、根據(jù)可以與第一至第五選項(xiàng)中的任一項(xiàng)相組合的第一至第四方面中任一方面的第六選項(xiàng)，可以通過跟蹤到達(dá)鄰居節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)所需的步驟序列來構(gòu)建源路由。因此，可以通過跟蹤?quán)従庸?jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的過程來實(shí)現(xiàn)有效的源選路。

26、根據(jù)可以與第一至第六選項(xiàng)中的任一項(xiàng)相組合的第一至第四方面中任一方面的第七選項(xiàng)，可以將檢索到的鄰居節(jié)點(diǎn)的注冊的源路由的計(jì)算成本與檢索到的鄰居節(jié)點(diǎn)的獲得的新的源路由的計(jì)算成本進(jìn)行比較，以便決定是否用新的源路由替換注冊的源路由。由此，為檢索到的鄰居節(jié)點(diǎn)注冊最便宜的源路由，以優(yōu)化源選路過程。

27、根據(jù)可以與第一至第七選項(xiàng)中的任一項(xiàng)相組合的第一至第四方面中任一方面的第八選項(xiàng)，鏈路質(zhì)量信息可以從鄰居信息中獲得，并被用于源路由的成本計(jì)算。因此，可以通過考慮源路由上的可用鏈路質(zhì)量來優(yōu)化源路由的成本計(jì)算。

28、根據(jù)可以與第一至第八選項(xiàng)中的任一項(xiàng)相組合的第一至第四方面中的任一方面的第九選項(xiàng)，檢索到的鄰居節(jié)點(diǎn)可以被配置為反轉(zhuǎn)源路由，并且使用反轉(zhuǎn)后的源路由作為路由信息來向用戶設(shè)備路由響應(yīng)。因此，檢索到的鄰居節(jié)點(diǎn)可以導(dǎo)出回到用戶設(shè)備或代理設(shè)備的可用路由，以最小化向用戶設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)所需的信令負(fù)載。

29、注意，上述裝置可以基于具有分立硬件組件的分立硬件電路、集成芯片、或芯片模塊的布置來實(shí)現(xiàn)，或者基于由存儲在存儲器中、寫在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上、或從網(wǎng)絡(luò)(諸如互聯(lián)網(wǎng))下載的軟件例程或程序控制的信號處理設(shè)備或芯片來實(shí)現(xiàn)。

30、應(yīng)當(dāng)理解，權(quán)利要求1的用戶設(shè)備、權(quán)利要求12的系統(tǒng)、權(quán)利要求14的方法和權(quán)利要求16的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以具有類似和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例，特別是如從屬權(quán)利要求中所限定的。

31、應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例也可以是從屬權(quán)利要求或上述實(shí)施例與相應(yīng)獨(dú)立權(quán)利要求的任何組合。

32、參考下文描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將是清楚的并得到闡述。