CN101755417B - 管理无线网络上的信息分组传输的方法和实现该方法的路由节点 - Google Patents
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Abstract
按照本发明，无线网络包括永久供电的路由节点(AOR)和间歇工作的路由节点(SR)；使用轮询过程把路由和数据信息分组从永久供电的路由节点(AOR)传送给间歇工作的路由节点(SR)。具体地讲，当所述永久供电的路由节点(AOR)必须向所述间歇工作的路由节点(SR)传送信息分组时，它把所述信息分组保存在存储器中，等待直到所述间歇工作的路由节点(SR)能够接收信息分组，随后它把所述信息分组传送给所述间歇工作的路由节点(SR)，当所述间歇工作的路由节点(SR)必须向所述永久供电的路由节点(AOR)传送信息分组时，它立即把所述信息分组传送给所述永久供电的路由节点(AOR)。
Description
技术领域
本发明涉及管理无线网络上的信息分组传输的方法和实现该方法的路由节点。
背景技术
若干年来，WPAN[无线个域网]网络已为人知；PAN[个域网]网络可被定义成在一个人附近的设备之间进行通信的计算机网络；WPAN网络是利用无线短程通信技术的PAN网络。
经常用于实现WPAN网络的通信技术是ZigBee。
WPAN网络的主要并且最新的应用之一是WSN[无线传感器网络]网络。
在WPAN中，关键组件是网络的节点，也称为设备；主要地，存在两种设备：FFD[全功能设备]和RFD[精简功能设备]；通常，WPAN网络要求至少一个FFD设备充当WPAN协调器；FFD设备的任务是与RFD设备通信，并在网络上路由通信；通常FFD设备由电力网供电，而RFD由电池供电。
根据应用，WPAN网络可按照不同的拓扑结构工作：星型拓扑结构，群集树型拓扑结构和网格拓扑结构；WSN网络通常使用网格拓扑结构；在这种情况下，本发明特别有用。
在传统的ZigBee网络中，存在三种节点，即ZigBee终端设备(通常是RFD设备)，ZigBee协调器(是FFD设备)和ZigBee路由器(是FFD设备)。
在基于ZigBee技术的传统WSN网络中，终端设备(也称为“边缘节点”)由电池供电，因此被设计成限制功耗，而路由器和协调器(也是路由器)由电力网供电，因此不存在功耗问题。
WPAN网络的节点的主要功耗组件是无线电收发机；因此，降低功耗的典型方式是使用“循环工作(dutycycling)”，即，使终端设备的无线电收发机间歇地在短时段内工作；当然，这使WPAN网络中使用的通信协议变复杂。
根据现有技术，另外已知其中所有节点都由电池供电并因此被设计成限制功耗的WSN网络，和其中使用特殊的MAC协议来限制无线电收发机的功耗的WSN网络。例如，M.Buetter等的论文“X-MAC：AShortPreambleMACProtocolforDuty-CycledWirelessSensorNetworks”，SenSys2006，1-3November2006，Boulder，Colorado，USA详细描述了一种这样的MAC协议，称为“X-MAC”，并且提到其它这样的MAC协议，即“S-MAC”、“T-MAC”、“B-MAC”和“WiseMAC”。
过去已考虑并且通过特定的解决方案解决了无线网络中的功耗问题。
根据专利US7,035,240，已知一种实现高能效网络的方法和网络体系结构。该网络包括收集和传送数据的多个节点，所述数据最后被路由到基站。所述网络节点形成一组群集，其中单一节点充当群集头。群集头发广告征求节点加入它的群集，调度群集内数据的收集，随后把数据传送给基站。群集能够智能地组合来自各个节点的数据。在一段时间的工作之后，以不同的一组节点充当群集头，重新组成群集。通过均衡各个节点的能量使用，网络提供增大的系统寿命。
根据专利US7,020,501，已知一种节约多节点网络，尤其是传感器网络中的能量的系统；网络包括多个节点，所述节点被配置成把它们自己组织成多个层；所述节点还被配置成在网络中的第一层产生发射/接收时间表，并按照该发射/接收时间表，控制与第一层相邻的层中的节点中的发射机和接收机的通电和断电。设置与传感器网络通信的多个监视点，所述多个监视点与外部网络连接。
不同通信标准之间或者相同标准的不同版本之间的互操作性一般是公知的重大问题，过去，取决于特定的情况，用许多不同的方式解决了该问题。在ISO/OSI栈的任意不同层都存在兼容性的问题。
上述问题的一种典型解决方法是提供网络的一个或多个组件，所述一个或多个组件支持两种标准或两种版本，并实现“转换”。就这方面而论，可引证下述美国专利和美国专利申请：6657984，2003139151，2005180453，20060056448。
发明内容
申请人考虑到，尤其是在WSN网络中，使具有低功耗、通常由电池供电的设备只充当路由器或者还充当路由器是有利的。这会要求具有间歇工作，或者更准确地说，其中其无线电收发机例如依据预定的工作循环间歇工作的路由节点。
根据上面的考虑，申请人得出需要具有传统路由节点(它具有永久供电的无线电收发机，并且通常持久工作)，和在它们之间有效并且高效率地通信的间歇工作路由节点。
申请人所考虑的第一种可能性是恰当地重新设计用于这两种路由节点的通信协议。
无论如何，申请人认为这种可能性相当不利，因为传统(即，永久工作)路由节点的通信协议被很大程度地标准化，并且已部署了许多WPAN网络(包括WSN网络)。
因此，申请人的目的在于一种保持传统网络路由节点的通信协议的解决方案；换句话说，该解决方案是向后兼容的。
前面提及的两件美国专利，即US7,020,501和US7,035,240并不涉及向后兼容性的问题。
具体地说，US7,035,240完全忽略了向后兼容性的问题，因为网络的所有节点运行相同的新算法，而在US7,020,501中，没有提及传感器网络内的路由节点。
因此，本发明背后的一般技术问题是如何使间歇工作的路由节点和永久供电的路由节点在WPAN网络内通信。
更具体地说，本发明目的在于找出一种使间歇工作的路由节点和永久供电的路由节点通信，而不实质改变永久供电的路由节点所使用的通信协议的解决方案。
为了解决上面提及的问题，申请人设想使用轮询过程在永久供电的路由节点和间歇工作的路由节点之间传送信息分组。
就一些WPAN网络(例如，ZigBee网络)来说，间歇工作的终端节点使用轮询过程来与永久供电的路由节点通信。因此，本发明不需要改变这些类型的WPAN网络中的永久供电的路由节点和与其连接的终端节点的MAC协议，并且这导致向后兼容性；不过，在网络层需要一些改变。
更准确地说，轮询过程被用来在间歇工作的路由节点处从永久供电的路由节点接收(路由和数据)信息分组；具体地说，当永久供电的路由节点必须向间歇工作的路由节点传送信息分组时，它把所述信息分组保存到存储器中，并等待直到所述间歇工作的路由节点能够接收信息分组，随后它把所述信息分组传送给所述间歇工作的路由节点。
相反，当所述间歇工作的路由节点必须向所述永久供电的路由节点传送信息分组时，它可立即传送所述信息分组。
按照本发明，间歇工作的路由节点可通过最好在网络层而不是在MAC层实现的循环工作通信协议，从间歇工作的非路由节点接收信息分组，或向间歇工作的非路由节点传送信息分组；这提高了向后兼容性。
按照另一方面，本发明还涉及由于网络的间歇工作的路由节点而提供的WPAN网络自修复特征。
事实上，间歇工作的路由节点适合于检测与永久供电的路由节点的无线电连接的丢失，随后通知网络的全部节点或者节点子集，从而可以进行信息分组的不同路由。
附图说明
结合附图，根据下面的说明，本发明将变得更明显，其中：
图1示意性示出了按照本发明的WPAN网络，尤其是基于ZigBee技术的WSN网络，
图2示意性示出了两种节点，即AOR节点和SR节点的协议栈，
图3示意性示出了与SR节点的初始化有关的流程图，
图4示意性示出了与SR节点和AOR节点之间的间接通信有关的流程图，
图5示意性示出了与由SR节点执行的轮询阶段有关的流程图，
图6示意性示出了普通的分布式互操作性WPAN网络情境，
图7示意性示出了与按照本发明的自修复方法相关的流程图，
图8示意性示出了按照本发明的自修复方法被应用于特定的WPAN网络。
应理解，下面的说明和附图不应被解释成对本发明的限制，而仅仅是对本发明的举例说明。
具体实施方式
描述的本发明的具体实施例对应于WSN[无线传感器网络]。该网络的无线节点将被称为AOR[永久在线路由器]节点，SR[睡眠路由器]节点和ED[终端设备]节点；AOR节点是具有路由功能，并且包含持久工作(通常由电力网供电)的无线电收发机的节点，SR节点是具有路由功能，并且包含间歇工作(通常由电池供电)的无线电收发机的节点，ED节点是没有路由功能，并且最好包含间歇工作(通常由电池供电)的无线电收发机的边缘节点。
在下面的说明中，表述“信息分组”覆盖数据信息分组和路由信息分组两者。
下面，假定读者熟悉ZigBee及其通信技术和协议，因为对本领域的技术人员来说确实如此。
在图1中，示出了按照本发明的WPAN网络，具体地说，是基于ZigBee技术的WSN网络。这种特定网络包含第一WSN子网SNW1和第二WSN子网SNW2，第一WSN子网SNW1包含第一批多个节点，第二WSN子网SNW2包含第二批多个节点。
图1的WSN网络的无线节点为三种不同的类型：AOR节点(黑色圆圈)，SR节点(交叉线圆圈)和ED节点(白色圆圈)；子网SNW1只包含AOR节点和ED节点，而子网SNW2只包含SR节点和ED节点。子网SNW1是由电力网供电的准传统(almost-legacy)WSN主干网，可对应于已部署的网络。
按照常规术语学，AOR节点是FFD[全功能设备]，通常由电力网供电，ED节点通常是RFD[精简功能设备]并由电池供电，SR节点是FFD[全功能设备]，通常由电池供电。
图1中，带箭头的线代表网络的节点之间的通信链路；必须注意，所有线具有双箭头，这意味双向通信。
两个子网借助四个“桥接”路由节点B1、B2、B3和B4(两个AOR节点B1和B3，两个SR节点B2和B4)连接和通信；由于这对应于本发明的关键方面之一，因此在下面将更多地对此进行说明。
必须考虑到功耗严重受到节点的无线电收发机的影响，尤其受到接收和发射阶段中的激活周期的影响，因为对许多商用收发机(例如，TexasInstrumentsCC2420/CC2430，EmberEM250等)来说，功耗完全相同。因此，当节点需要使其无线电收发机始终保持激活时，它需要或者由电力网供电，或者由功率很大(并且笨重)的电池供电。
当具有无线电收发机的无线节点由(小型)电池供电时，减少功耗并使电池寿命达到最大的常规方法是“循环工作”；换句话说，其收发机只周期性地在短时段内激活。
这种方法不会对节点的传输造成任何问题；事实上，只有当节点醒来时，才可周期性地进行传输。总之，为了允许节点的接收(而不丢失信息)，需要使用特定的方法来管理与其它节点的信息分组的传送。
图1中，存在三种不同的通信协议：
-第一种通信协议与在子网SNW1内用于子网SNW1的任意ED节点和任意AOR之间的通信，和用于AOR节点之间的通信的ZigBee技术相对应；
-第二种通信协议是在子网SNW2内用于间歇工作的节点之间，具体地说子网SNW2的任意ED节点和任意SR节点之间，以及SR节点之间的通信的循环工作通信协议；
-第三种通信协议由四个“桥接”节点B1、B2、B3和B4用于一起通信，尤其是用于AOR节点(即，永久工作的路由节点)与SR节点(间歇工作的路由节点)通信。
第二种，尤其是第三种通信协议是本发明的方面。
借助其路由节点，即SR节点，子网SNW1能够找出到子网SNW2的多个通路；在图1中，只有两对SR节点+AOR节点，即B2+B1和B4+B3，充当网关，这是按照本发明的最小值；可以建立并使用更多的对数来进行两个子网之间的通信。
两个子网中的节点具有不同的协议栈，因为子网SNW1(由电力线供电)的主要目标是使等待时间降至最小(例如控制网络的典型要求)，而子网SNW2(由电池供电)的主要目标是使电池寿命达到最大(例如用于感测数据的监视网络的典型要求)。
在图2中，描述了两种节点(即，AOR和SR)的协议栈；按照ISO/OSI标准方法，节点包含下述各层：
-物理层201和MAC层202：PHY层201可用硬件(收发机)实现，允许节点扫描网络的能量，并通过空中发送分组；MAC层202控制和管理对信道的访问，可以是例如CSMA/CA[载波侦听多路访问/冲突避免]；
-栈层203：它代表节点的网络栈：它能够被定向成保证网络的低功率特征(SR栈203S)，或保证网络内的低等待时间特征(AOR栈203A)；
-API层204：这是应用与下层的接口，并允许在节点之上运行特定应用；通常由该层定义的一组API包括发送/接收数据接口和应用寻址机制(应用资源的使用)；该层可由例如在ZigBee技术中定义为“APS”的应用子层代表；
-应用层205：这是节点体系结构的顶层，对应于执行网络中的控制功能的应用；一般情况下，单一节点能够运行通过API层访问资源的多个应用；在本发明的ZigBee实施例中，应用能够适用特定的ZigBee应用文档，比如楼宇自动化，无线传感器应用，家庭自动化等。
上面提及的各层由控制节点的性能的跨层管理块200管理。
子网SNW1中的边缘节点ED具有适合于与父AOR节点通信的栈，而子网SNW2中的边缘节点ED具有适合于与父SR节点通信的栈。
AOR节点和SR节点之间的通信利用轮询过程；这适用于数据分组和路由信息分组两者。具体地讲，当AOR节点必须向SR节点传送信息分组时，它把所述信息分组保存在存储器中，AOR节点等待直到所述SR节点能够接收信息分组，随后它把所述信息分组传送给所述SR节点，而当所述SR节点必须向所述AOR节点传送信息分组时，SR节点立即把所述信息分组传送给所述AOR节点。
为此，AOR节点包含用于保存将发送给SR节点的信息分组的存储器，和等待直到SR节点能够接收信息分组，并把信息分组传送给SR节点的模块。
SR节点包含实现从AOR节点接收该信息分组的轮询过程的轮询模块，实现与其它SR或ED节点通信的协议的循环工作通信模块，和监视与AOR节点的无线电连接，并确定该无线电连接是否丢失的模块。
上面提及的模块可被实现成软件、固件或者甚至硬件模块。
SR节点之间，或者SR和ED节点之间的通信是“低功率通信协议”，并且可以基于两种不同方法：“同步”和“嗅探”中的任意一种。这些方法已用于在所有节点都由电池供电的WSN网络中实现的MAC协议中。M.Buetter等的论文“X-MAC：AShortPreambleMACProtocolforDuty-CycledWirelessSensorNetworks”，SenSys2006，1-3November2006，Boulder，Colorado，USA详细描述了一种这样的MAC协议，称为“X-MAC”，并且提到其它这样的MAC协议，即“S-MAC”、“T-MAC”、“B-MAC”和“WiseMAC”。
按照本发明，具体地讲，这些方法是在STACK(栈)层实现的；这样有利的是，可使物理层和MAC层保持不变，从而提供与已部署的例如ZigBee网络的向后兼容性。
下面将结合图3、图4和图5，更详细地说明AOR节点和SR节点之间的通信。
图3涉及SR节点的初始化。
SR节点醒来并搜索任何现有网络(步骤301)。如果SR节点发现AOR节点(步骤302)，则SR节点通过发出加入过程(步骤303)和变成AOR节点的“子节点”来加入该AOR节点。如果没有AOR节点在SR节点的覆盖范围之内(步骤302)，则“低功率通信协议”(诸如“低功率监听”)将首先被用于关联，随后用于通信；如果SR节点在其覆盖范围内发现可变成其“父节点”的另一个SR节点(步骤309)，则该SR节点加入所述另一个SR节点(步骤310)，随后按照该协议，进行与所述另一个SR节点的低功率通信阶段(步骤311)；如果SR节点在其覆盖范围内没有发现可变成其“父节点”的另一个SR节点，则出现“关联失败”情况(步骤312)，稍后将进行新的尝试(步骤301)。
当SR节点与另一个节点(AOR节点或SR节点)相关联时，它向“父”节点明确说明其收发机将间歇工作。当SR节点与AOR节点相关联时，这特别重要；事实上，这种情况下，AOR节点需要知道它必须与非永久供电的路由节点通信，因此它必须传送以该节点为目标的路由信息分组，和以其它节点为目标的数据信息分组以及以该节点为目标的数据信息分组(如果情况如此)，保存所述数据并等待轮询阶段。
为了从SR节点已与之相关联的AOR节点接收数据，应在AOR节点中和在SR节点两者中实现间接传输机制(步骤304)。
为了向SR节点已与之相关联的AOR节点传送数据，首先检查是否存在要传送的分组(步骤305)；如果是，则激活SR节点的收发机(步骤306)，随后立即进行信息分组的直接传输(步骤307)，最后停用SR节点的收发机(步骤308)。由于AOR节点及其收发机始终在工作，所以这是可能的。
图4涉及SR节点和AOR节点之间的间接通信(步骤304)。
在轮询过程之前，睡眠SR节点将激活它的收发机(步骤402)；随后它将每隔例如“MaxWaitTime”，即要设定的时间周期参数，向AOR节点轮询数据(步骤403)；轮询过程的轮询周期是通过包括计数器检查步骤(步骤401)和计数器递增步骤(步骤405)的等待循环实现的；最后，通过停用其收发机，睡眠SR节点将返回睡眠状态(步骤404)，从而保持其电池寿命。即使SR节点被布置在网络的边界，与WSN网络的通电的主干网分支(即，子网SNW1)邻近，和如果SR节点与AOR节点相关联也是如此。
图5涉及由SR节点进行的轮询阶段(步骤403)。
SR节点将向父AOR节点传送数据请求(步骤501)，并接收来自AOR节点的答复(步骤502)；在这点上，可以实现捎带确认机制，比如设有“未决数据”标记的确认。该答复将被检查(步骤503)：如果AOR节点没有对SR节点来说未决的任何信息分组，则不进行任何另外的步骤；否则，将进行等待循环(步骤504)，当AOR节点开始信息分组的传输时，或者当例如“DataMaxWaitTime”(即，待设定的时间周期参数)的超时到期时，结束该等待循环。如果达到所述超时，则SR节点将通知“接收失败”(步骤505)，并且可能稍后重试接收过程；否则，SR节点将接收来自AOR节点的信息分组(步骤506)。
按照图1的本发明的实施例，WSN网络是通过ZigBee网络，更准确地说两个ZigBee子网SNW1和SNW2的连接实现的。
为了保持这两个子网之间的互操作性，这两个子网的节点的MAC层和物理层都与ZigBee技术兼容。
此外，不对子网SNW1的由电力网供电的路由节点，即AOR节点的通信协议施加任何实质变化。为了实现该目的，网关AOR节点(图1中的B1和B3)不仅把轮询过程用于和任意ED节点通信，还用于和与之相关联的SR节点(图1中的B2和B4)通信；关于这方面，参考IEEE802.15.4-2003段落7.1.16和图33，以及段落7.5.6.3。
一旦网关SR(图1中的B2和B4)节点已与对应的AOR节点(图1中的B1和B3)相关联，AOR节点就应把广播和组播路由信息分组转发给SR节点，以使路由协议能够从(电力网供电的)子网SNW1传播到(电池供电的)子网SNW2。这是易于实现的，因为在关联阶段内，SR节点声明作为具有路由特征的节点，但是该特征当处于空闲状态时使收发机进入睡眠模式(这不适用于AOR节点)。另一方面，AOR节点识别具有路由能力，和当处于空闲状态时使收发机进入睡眠模式的能力的节点，即SR节点，并且能够保存给所述SR节点的所有信息分组：这些分组可以是以SR节点本身为目的地的数据分组，以及以SR节点路由到达的节点为目的地的广播或组播路由分组和数据分组。换句话说，尽管为了管理与ED节点的通信，AOR节点仅仅必须保存以ED节点为目的地的数据分组，但为了管理与SR节点的通信，AOR节点还必须保存以该SR节点作为下一跳的分组，和所有的广播和组播分组(例如，网络命令分组)。这样，能够有效地实现睡眠路由器和永久在线路由器之间的互操作性。
另外，由于SR节点之间可能的多条连接，就子网SNW1和子网SNW2之间的连接来说，避免了系统的单故障点。
按照ZigBee技术已知和使用的轮询机制允许SR节点只从其“父”节点轮询数据，因为对应的轮询原语不允许指定轮询的目的地。这样，即使多于一个的AOR节点在SR节点的无线电通信范围内，也只有一条链路(AOR-SR)将被用于从AOR节点到SR节点的通信。此外，从SR节点到任意相邻AOR节点的通信将仅仅利用父链路来实现。事实上，即使可从SR节点向AOR节点发送直接消息，比如ZigBee路由请求消息，路由答复也将沿相反的路径而行，从而作为路由请求本身的结果，下一跳将被设为父节点；这是通过使SR节点仅仅答复来自它的相邻SR节点和来自它的父AOR节点(如果有的话)的路由请求完成的。
通信中的这种机制是本发明的主要优点之一，因为它允许利用现有的轮询机制，而不对协议栈进行任何实质改变。
要澄清的是，AOR节点应把给SR节点的数据分组保持足够长的时间，以允许SR节点醒来，并轮询该数据：为此，必须利用用于AOR-ED通信的相同过程来设定现有网络层变量。
换句话说，引入的特征允许低功率路由器睡眠以节约能量，并由电池供电，从而消除使路由器总是由电力网供电的约束。
图6中，描述了分布式互操作性网络情境，它是比图1的例子更普通的情况；突出表示了三个子网SNW3(例如，AOR分支)，SNW4(例如，第一SR分支)和SNW5(第二SR分支)，另外突出表示了它们之间的边界区SNW6；通过允许与多个SR节点相关联，位于子网边界的AOR节点能够建立多个路径，以连接网络的SR分支(参见图6的SNW6区的AOR节点)。这样，即使在永久在线节点和睡眠节点之间的一条特定连接链路上发生故障，也能够保持与SR节点的通信。当发生电池故障时，通过重定向整个网络的业务和恢复负载均衡，其它SR-AOR链路无论如何能够保持该通信。
为了保证电力网供电的子网和电池供电的子网之间的通信，本发明预见例如一种过程(图7)，借助该过程，SR节点应通过向处于边界位置的其它节点发送广播分组(最好是组播分组；如果未提供任何定位功能，则使用广播分组)来通知网络的其余节点在到AOR路由器的链路中是否发生问题。
这种情况下，可能由于父AOR节点的移动(例如，对低移动性应用来说)，还未与AOR节点连接的其它节点(它们可检查其父节点列表，以进行该操作)将试图与AOR节点相关联，从而通过使与电力网供电的子网的连接达到最大程度来改善网络可靠性，并且如果它们自己的地址将发生变化，则将通知它们的关联节点(通常是其它SR节点)。在这种情况下，相关联的SR节点将被迫重新加入网络中，以便恢复低功率子网结构中的最佳均衡。
更具体地说，每当(通过子节点-父节点链路)与AOR节点连接的SR节点松开与其父AOR节点的连接时(即，由于SR节点移动性、电池故障或放电等)，它发送通知分组，以使其它SR节点知道该问题。该分组可借助组播或广播通信来发送。每当SR收到该“失去连接”消息时，它就检查其父节点的类型：如果父节点不是AOR节点(即，父节点是SR节点)，则它将检查在其无线电通信范围内是否存在AOR，如果存在，则它将试图与该AOR相关联。这样，保证了SR网和AOR网之间的连接链路。如果父节点发生变化，并且SR节点的地址被改变，则SR节点必须向与之关联的所有节点通报该变化；这样，所有关联的SR节点将重新加入网络，以获得更新后的地址，并且所有路由表将被更新以反映新的地址。
该过程可解决可移动性问题；SR节点将由电池供电，因此在其工作时间内，它们能够移动并改变位置。因此，具有使移动性成为可能，并保证与AOR网络的连接的过程是非常有用的。
下面将参考图7的示范流程图，说明按照本发明的自修复方法。
在步骤701，SR节点检测与其父AOR节点的连接的丢失；在步骤702，SR节点将检测到的连接丢失通知网络(通过广播或组播传输)。许多SR节点将收到连接丢失通知，并且在步骤703，所述许多SR节点中的每一个分别检查它是否已与AOR节点连接；如果是，则该SR节点不执行任何进一步的步骤；否则，在步骤704，每个SR节点将执行无线电扫描，以识别能够充当其父节点的AOR节点。在步骤705，每个SR节点将检查是否识别出新的父节点；如果否，则该SR节点不执行任何进一步的步骤；否则，在步骤706，SR节点将与该新的父节点相关联。之后，在步骤707，SR节点检查其网络地址是否因所述新关联而被改变；如果否，则该SR节点不执行任何进一步的步骤；否则，在步骤708，该SR节点将把其新地址通知给网络的所有相关节点，通常至少是与之相关联的各个节点。
提出的互操作性方法允许依赖于睡眠路由器用于容错。在图8中所示的AOR子网的一部分P2不再与AOR子网的另一部分P1连接(例如，由于在由实线划界的区域A中存在强烈的无线电干扰)的情况下，AOR之间的ad-hoc通信可依赖于由SR子网SNW7实现的连接。
考虑到已部署的AOR网络(划分成两个部分或者两个子网P1和P2)，和之后加入的SR网络SNW7，如图8中所示，可使SR网络SNW7位于两个现有的AOR子网P1和P2的中间：这种情况下，通过利用上面说明的加入过程，并假定至少一些AOR节点仍然允许关联，边界SR节点将直接加入在其无线电通信范围内的AOR节点。这样，即使在这两个子网之间的直接连接中存在整体故障，也能够实现两个AOR子网之间的连通性。
通过利用所述的轮询机制，SR网络将在WPAN网络内实现连接功能，从而提供更好地连接AOR节点的新路由，并把分组传送给WPAN网络的否则断开的各个分支。由于将允许SR节点向其父节点(包括父AOR节点)轮询路由请求分组的路由分组的广播/组播，该新路由将被建立。
总之，按照本发明，与通过SR节点相比，最好通过其它AOR节点重新建立失去的连通性；事实上，由于永久在线节点之间的直接通信，通过AOR节点的连接更快速。
值得强调的是，本发明的上述说明涉及包含多个永久供电的路由节点和多个间歇工作的路由节点、以及多个终端节点的WPAN网络，尤其是ZigBee网络，和管理这种WPAN网络上的信息分组传输的方法。
总之，本发明对WPAN网络的路由节点(永久供电的路由节点和间歇工作的路由节点两者)也有影响；这些是本发明的其它方面。
Claims (17)
1.一种管理无线网络上的信息分组传送的方法，所述无线网络包括至少一个永久供电的路由节点和多个间歇工作的路由节点，其中，所述多个间歇工作的路由节点在网络层实现循环工作通信协议，并且所述多个间歇工作的路由节点包括与永久供电的路由节点相关联的第一个间歇工作的路由节点和与间歇工作的路由节点相关联的至少第二个间歇工作的路由节点，以及其中，使用轮询过程把信息分组从所述永久供电的路由节点传送给所述多个间歇工作的路由节点中的任何一个，所述信息分组包括路由信息分组和数据信息分组，
其中，当所述永久供电的路由节点必须向所述多个间歇工作的路由节点中的任何一个传送信息分组时，所述永久供电的路由节点把所述信息分组保存到存储器中，所述永久供电的路由节点等待直到所述第一个间歇工作的路由节点能够接收信息分组，随后所述永久供电的路由节点把所述信息分组传送给所述多个间歇工作的路由节点中的所述任何一个，以及
其中，所述方法是在STACK层实现的。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，当所述第一个间歇工作的路由节点必须向所述永久供电的路由节点传送信息分组时，所述第一个间歇工作的路由节点立即把所述信息分组传送给所述永久供电的路由节点。
3.按照权利要求1所述的方法，其中，所述第一个间歇工作的路由节点向所述无线网络的仅一个永久供电的路由节点传送信息分组。
4.按照权利要求1所述的方法，其中，所述第一个间歇工作的路由节点从所述无线网络的仅一个永久供电的路由节点接收信息分组。
5.按照权利要求1所述的方法，其中，所述第一个间歇工作的路由节点通过循环工作通信协议，从所述无线网络的其它间歇工作的节点接收信息分组，或者向所述无线网络的其它间歇工作的节点传送信息分组。
6.按照权利要求1所述的方法，其中，所述第一个间歇工作的路由节点与所述无线网络的仅一个永久供电的路由节点相关联，其中如果所述第一个间歇工作的路由节点失去与所述仅一个永久供电的路由节点的无线电连接，则它与所述无线网络的另一个可用的永久供电的路由节点相关联。
7.按照权利要求6所述的方法，其中，如果所述第一个间歇工作的路由节点与所述无线网络的另一个永久供电的路由节点相关联，则所述无线网络的所有路由节点或路由节点子集内的路由信息随后被更新。
8.按照权利要求1所述的方法，其中，所述无线网络是ZigBee网络。
9.按照权利要求1所述的方法，其中，所述无线网络的间歇工作的路由节点的间歇工作与所述间歇工作的路由节点的收发机相关。
10.无线网络的永久在线路由节点，所述永久在线路由节点包含具有永久电源的无线电收发机，并且适合于与包含具有间歇工作的无线电收发机的多个间歇工作的路由节点通信，所述多个间歇工作的路由节点包括与永久在线路由节点相关联的第一个间歇工作的路由节点和与间歇工作的路由节点相关联的至少第二个间歇工作的路由节点，其特征在于所述永久在线路由节点在STACK层包括：
-至少保存将被发送给所述多个间歇工作的路由节点中的任何一个的信息分组的存储器，所述信息分组包括路由信息分组和数据信息分组；
-等待直到所述第一个间歇工作的路由节点能够接收所述信息分组，随后把所述信息分组传送给所述多个间歇工作的路由节点中的所述任何一个的模块，
其中所述多个间歇工作的路由节点在网络层实现循环工作通信协议。
11.按照权利要求10所述的路由节点，其中，当另一个路由节点与之相关联时，所述模块适合于确定和保存所述另一个路由节点的收发机的工作类型，所述收发机的工作类型是永久工作或间歇工作。
12.无线网络的间歇工作的路由节点，所述间歇工作的路由节点包含具有间歇工作的无线电收发机，并且适合于与包含具有永久工作的无线电收发机的至少一个永久供电的路由节点和多个其它间歇工作的路由节点通信，其特征在于，所述间歇工作的路由节点在网络层实现循环工作通信协议，并且在STACK层包含实现从所述永久供电的路由节点接收指向所述多个间歇工作的路由节点中的任何一个的信息分组的轮询过程的轮询模块，所述信息分组包括路由信息分组和数据信息分组。
13.按照权利要求12所述的间歇工作的路由节点，包括实现与所述无线网络的其它节点通信的循环工作通信协议的循环工作模块，所述其它节点包含具有间歇工作的无线电收发机。
14.按照权利要求12或13所述的间歇工作的路由节点，与包含具有永久工作的无线电收发机的仅一个路由节点相关联。
15.按照权利要求14所述的间歇工作的路由节点，包括监视与所述永久供电的路由节点的无线电连接，并确定所述无线电连接是否丢失的模块。
16.按照权利要求15所述的间歇工作的路由节点，其中，当丢失与所述永久供电的路由节点的所述无线电连接时，所述间歇工作的路由节点与包含具有永久工作的无线电收发机的另一个可用路由节点相关联。
17.按照权利要求16所述的间歇工作的路由节点，其中，所述监视无线电连接的模块把所述间歇工作的路由节点与所述另一个可用路由节点之间的新关联通知给所述无线网络的全部节点或节点子集。
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