CN102652445A

CN102652445A - 基于代理冗余的无线通信方法

Info

Publication number: CN102652445A
Application number: CN2010800558588A
Authority: CN
Inventors: B.埃德曼恩; L.M.G.M.托休伊曾; W.原
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: BR112012013695A8; EP2510722A1; JP5628340B2; EP2750448B1; JP2013513989A; US20120236778A1; BR112012013695A2; EP2510722B1; EP2750448A1; US9036531B2; CN102652445B; WO2011070479A1

Abstract

一种用于在网络中无线通信的方法，该网络包括资源受限的设备（ZGPD）、至少两个代理设备（ZP1、ZP2）和至少一个目的设备（DD），其中该方法包括如下步骤：资源受限的设备传送要被转发到网络中的目的设备的帧，所述帧包含资源受限设备的唯一的源标识符，至少一个代理设备接收所述帧并且确定所述帧是起源于资源受限的设备的，-该代理设备确定唯一的源标识符并按照唯一的源标识符的已知的函数导出组标识符，组标识符指定网络中的一组设备或源地址，该代理从所述帧构建要被转发的适当的分组，该代理通过考虑组标识符来转发此分组。

Description

基于代理冗余的无线通信方法

技术领域

本发明涉及一种用于在无线控制网络中通信的方法。更特别地，本发明涉及一种用于确保维持在无线网络中的通信设备和目的设备间的正确通信的方法。

本发明例如是与包括具有低功耗资源的资源受限的设备的无线网络相关的。在特定的应用中，本发明是与使用遵循IEEE802.15.4的通信协议以及还有基于IEEE802.15.4的协议（例如，ZigBee协议，尤其是ZigBee绿色动力协议（Green Power protocol））的无线网络相关的。

背景技术

无线控制网络近来已经在通信和连通性/自动化领域成为普遍的趋势，尤其是对于楼宇管理系统。因为不需要拉电缆和钻孔，所以无线技术在设备放置的自由度、设备便携性和安装成本降低方面呈现出较大的优势。因此，这样的技术对于使用如下类型的传感器设备的互连、传感、自动化、控制或监控系统是特别有吸引力，这些传感器设备诸如电灯开关、灯调光器、无线遥控器、运动或光检测器、窗或门开启器，它们不得不被设立在相互间距离较远且距它们控制的设备（例如，灯）较远的位置。

在类似的网络中出现的缺点之一涉及设备功耗。事实上，因为设备不是有线的，所以它们不能从市电电源或经由与控制器的连接而接收对于执行在网络中需要的所有操作所必须的动力。因此，设想为这样的设备装备内置电池。然而，因为这些设备在大小上是颇受限制的，所以电池不能是大尺寸的，这导致设备使用期限降低或电池更换的劳动量大。

已经提出通过为传感器设备装配自持式（self-sustained）能源来补救这个问题，该自持式能源从它的环境或从与用户的交互中采集能量。尽管如此，通过现成的能量采集器可得到的能量的量是非常有限的，这意味着资源受限的设备的特性和功能严重受限。

对于在无线网络中的良好运行而言，强制性的功能之一是保持正确的通信，这使得有可能在任何时间确保资源受限的设备被链接到代替其转发消息的路由器，也称为代理。因此，在现有的实现方式中，在设备（通常为资源受限的）和它的父路由器之间建立父子关系。子终端设备把它的所有通信均寻址到父设备，以便被转发到它的最终目的地。然而，尤其是在能量采集的设备的情形下，这种关系在网络中造成单点故障，因为如果父链接被中断，则来自终端设备的通信不再能被成功地执行。

已经提出几种解决方案来补救该问题，即通过使用代理冗余。解决方案的第一类型目旨在在任何给定的时间确保一个并且仅有一个代理在代表资源受限的设备将帧转发到目的设备。然而，当设备在网络中移动时，用于保证代理冗余的类似的现有的过程牵涉大量的附加通信、大量的附加代理代码、以及相当大的延迟。而且，在这些过程中，一些先前的主代理可能仍然未被发现，因此导致了许多主代理冲突。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于在网络中无线通信的方法，该网络允许使用代理冗余，同时至少克服一些以上提到的缺点。

更精确地，本发明的一个目的是提供一种用于无线通信的方法，其中在网络中的不同的代理设备间的通信量被降低了。

本发明的再另一个目的是提供一种允许主代理选择的方法。

为此目的，本发明涉及一种用于在网络中无线通信的方法，该网络包括资源受限的设备、至少两个代理设备和至少一个目的设备，其中该方法包括如下步骤：

-资源受限的设备传送将要转发到网络中的目的设备的帧，所述帧包含资源受限的设备的唯一的源标识符，

-至少一个代理设备接收所述帧并且确定所述帧是起源于资源受限的设备的，

-该代理设备确定唯一的源标识符并且按照唯一标识符的已知的函数导出组标识符，组标识符指定网络中的一组设备，

-如果该代理还不是由导出的组标识符识别的组的成员，则代理成为具有导出的组标识符的组的成员，

-该代理从所述帧构造要被转发的适当的分组，该代理通过考虑组标识符来转发所述分组。

在本发明的意义内，资源受限的设备涉及至少在能量资源方面受限制的通信设备，其在网络中充当功能缩减的设备。这个构想包括，但不限于，具有有限的能量存储的电池供电的设备和能量采集设备。

资源受限的设备例如是电灯开关、光传感器、存在检测器、或在需要高链路可靠性的控制网络中使用的任意的类似的设备，这样的网络例如灯光控制网络、楼宇或家庭自动化网络。能量采集可以通过使用机电元件（例如，由用户操作）、太阳能电池，或采集震动、热敏、流或其他类型的能量而被执行。

代理设备，在本说明书中也被称为路由器，是具有代理能力的设备，代理能力对应于将从起始设备接收到的消息路由到目的设备的能力。而且，代理设备具有接收由资源受限的设备所发送的帧并针对它们采取行动的能力。

在本发明的意义内的目的设备是在网络中帧打算到达的设备。这样的设备可以是资源受限的设备、代理设备、或具有或不具有代理能力的任意其他类型的设备。

按照本发明的方法允许所有的代理通过使用已知的函数独立地从资源受限的设备的唯一的源标识符导出相同多播标识符。

在第一实施例中，由标识符识别的组是代理维护组。代理维护组标识符（PGroupID）被使用于代理维护通信，从而允许到达所有的有关各方以及在诸代理间免费提供保持（keepalive）特性。该组包括代表资源受限的设备转发帧时所涉及的代理设备，并且从所述帧构建的分组是针对主代理设备的通知分组。在这样的实施例中，倘若接收帧的代理不是由所述组标识符所识别的组的成员，则该代理成为所属组的成员并且开启用于确定主代理的主代理解决过程。这样的过程是通过将主请求消息发送到由组标识符识别的组来执行的。

然后，一旦主代理解决过程被执行，所确定的主代理就接收关于目的设备的信息、从由资源受限的设备发送的帧导出分组、确定目的寻址模式、以及通过使用所确定的目的寻址模式来转发所述分组。

目的寻址模式例如是单播或多播。关于目的设备的信息被所选出的主代理经由配置过程或从较旧的主代理接收到。

在第二实施例中，由标识符指定的组是控制组，该组包括目标设备，即由资源受限的设备发送的帧的打算到达的目的设备。控制组标识符（CGroupID）被使用于基于多播的应用控制，其允许代理不关心持有、维护、和交换绑定信息（即，关于目的设备的信息），因此保证了资源受限的设备可以立即地在任意的位置被操作，而没有延迟，并因此支持资源受限的设备的便携性和移动性。在这样的实施例中，构建要被转发的分组的步骤还包括使用由资源受限的设备提供的序列号。从所述帧构建的分组是针对目的设备的数据或命令分组，并被转发到所识别的组。

在按照本发明的方法的优选的配置中，资源受限的设备具有唯一的源标识符（SrcID），并且诸代理被提供有预定的函数f1和f2.因此，诸代理具有按照CGroupID=f1(SrcID)导出控制组标识符以及按照PGroupID=f2(SrcID)导出代理维护组标识符的能力。另外，当代理处于资源受限的设备的范围内时，其具有辨别帧是由资源受限的设备所发送的能力。例如，该辨别可以由于资源受限的设备使用的特殊的并可被代理设备所识别的帧格式而被执行。

在一个实施例中，该方法包括步骤：代理设备在预先确定的延迟后调度分组转发，其中该延迟基于下面的标准的一项或几项而被确定：接收资源受限设备的帧的链路质量指示符、资源受限设备的帧的接收成功率、存储可用性、在过去早被转发的事实、目的设备的知识、到目的设备的路由的知识，以及到目的地的路径开销。

在另一个的实施例中，该方法包括如下步骤：代理设备在倒计时期间监听对应于同一帧的消息是否正被网络的其他设备传送，并且如果是的话，转发此消息并且取消它自身计划的传输或重传。

本发明的另一个的方面涉及用于在网络中无线通信的方法，该网络包括资源受限的设备、至少两个代理设备、和至少一个目的设备，其中该方法包括如下步骤：

-资源受限的设备传送要被转发到网络中的目的设备的帧，所述帧包含资源受限设备的唯一的源标识符，

-至少一个代理设备接收所述帧并且确定所述帧起源于资源受限的设备，

-该代理设备确定唯一的源标识符并且按照唯一的源标识符的已知的函数导出组标识符，组标识符指定被网络中的一组代理设备使用的源地址，

-该代理通过将导出的组标识符使用为组源地址以及通过使用由资源受限的设备所提供的序列号以从所述帧构建要被转发到目的设备的适当的分组，

-代理调度在预先确定的延迟后将所述帧转发到目的设备，其中该延迟基于在以下组中包括的一个或几个标准而被确定，该组包括资源受限设备的帧的链路质量指示符、资源受限设备的帧的接收成功率、存储可用性、目的设备的知识、到目的设备的路由的知识、在过去早被转发的事实，

-在延迟的倒计时期间，代理设备监听对应于相同帧的消息是否正被网络的其它设备转发，如果是的话，转发这个消息并取消它自身计划的传输。

在一个实施例中，这个方法包括步骤：目的设备接收分组并通过使用非成员多播模式将确认帧发送到组标识符，组标识符包含在接收的分组的源地址字段中。

在另一个实施例中，该方法包括步骤：作为源代理组的成员的第一代理设备以非成员模式接收确认、以成员模式将确认转发到源代理组，以及第二代理设备以成员模式多播的方式接收确认，并且丢弃计划的传输或转发对应于这个确认的分组。

本发明的这些或其他方面将从下文描述的实施例变得明显，并将参照下文描述的实施例进行阐述。

具体实施方式

本发明涉及一种用于在网络中无线通信的方法，该网络包括资源受限的设备、至少两个代理设备和至少一个目的设备。现在将详细地描述本发明，而不限制如在权利要求中定义的本发明的范围。

资源受限的设备例如是能量采集设备或ZigBee绿色动力设备（ZGPD），其使用专用的帧格式用于发送帧（ZGP帧）。代理设备（ZP1, ZP2, ZP3, ZP4和ZP5）例如是具有理解这样的专用的帧格式以及具有从ZGP帧生成遵循ZigBee标准的帧（ZB帧）的能力的设备。目的设备（DD）由资源受限的设备控制，并且具有支持ZB格式的能力。例如，目的设备可能是完全遵循ZigBee规范的设备。在另一个实施例中，目的设备另外具有代理能力，即它可以接收ZGP帧和/或ZGP代理消息。

资源受限的设备具有唯一的标识符，此标识符例如不同于IEEE地址和ZigBee网络地址。该标识符的大小优选地介于1字节和4字节间。

而且，资源受限的帧，即由资源受限的设备发送的帧，在MAC头部中包含序列号。在例子中，这个序列号不是递增的，这意味着对于资源受限的设备来说不需要储备能量以使得以非易失的方式存储序列号。而且，从资源受限的帧导出的分组包含序列号，或者在网络层或者在应用层，其允许接收设备检测消息的新鲜度和/或过滤重复的消息。

在上面描述的简单的实施例中，其中只有CGroupID被使用，可能发生：虽然主代理已经接收和转发资源受限的帧，但诸代理仍然保持将资源受限的帧转发到主代理。这增加了不必要的媒介占用。也可能发生几个代理大约在同一时间（即，在其它同时转发的代理可以注意到之前）将资源受限的分组转发到目的地。

这些缺点可以通过有利地组合先前描述的两个实施例（即，使用PGroupID的实施例和使用CGroupID的实施例）而得以避免。所选择的主代理使用CGroupID来转发数据到使用CGroupID的目的地，并且一旦冗余代理看到主代理将资源受限的分组作为ZigBee分组转发到目的地，所有的冗余代理就丢弃计划的资源受限的分组传输，并且一旦冗余代理看到其他的代理将资源受限的分组转发到主代理或一旦他们看到主代理将资源受限的分组作为ZigBee分组转发到目的地，就丢弃计划的主通知。在这种情形下，很可能f1=f2（即PGroupID=CGroupID）。保持他们是独立的是有利的，因为它可以允许已经在NWK层上的不同的处理。

现在将详细描述第一过程，其处于这样的情形：其中代理观察来自仍未知的资源受限的设备的分组，并且在其中代理从帧导出代理维护组标识符以及使用该标识符来将资源受限的设备的帧转发到主代理，和在其中主代理然后使用控制组标识符来将分组传递到目的设备。目的地不必具有代理能力。在示例性实施例中，这个第一过程包括如下步骤：

-步骤1：资源受限的设备被外部装置（例如，用户交互或传感器）或内部装置（例如，内部定时器）触发。该设备因此发送ZGPD帧，该帧包含数据或命令。这个帧通过使用通用个人局域网络标识符（PANId）和MAC广播目的地址的MAC层被发送，该PANId例如是广播PANId或专用于ZGP通信的特殊的PANId。在这种情形下，MAC层头部在序列号字段中包含随机数。所述帧还包含资源受限设备的唯一的4字节源标识符和序列号。

-步骤2：网络中位于资源受限设备的无线电范围内的所有具有代理能力的设备确定所述帧是由资源受限设备发送的，并且每个设备检测其是否已经知道该资源受限设备。该检测是通过首先将已知的函数应用到源标识符而导出代理维护组标识符和然后通过在nwkGroupIDTable 表或 apsGroupTable表中搜寻该组标识符而执行的。

-步骤3：没有在适当的表中找到从资源受限的设备的源标识符导出的组ID的每个代理通过将PGroupID包括在该表中以将自身添加到该组中。包括在nwkGroupIDTable表中使得能够使用NWK层成员模式多播；包括在apsGroupTable表中使得能够使用应用层多播，又名组播。

-步骤4：刚成为这个PGroupID成员的每个代理设备，即还没有关于对于这个特定的资源受限设备的主代理的信息的设备，通过将至少包括资源受限的设备的源标识符的主代理请求（Master_request）分组发送到PGroupID来开始主代理选择过程。

-步骤5：新选择的主代理选择网络范围内唯一的控制GroupID、从ZGPD导出的将由ZigBee簇控制的CGroupID,并且等待在主代理上本地执行的启动（commissioning）或在PGroupID/网络范围内广播中分发的绑定信息。

-步骤6：在资源受限的设备是已知的情形下，这意味着必须转发分组的主代理也是已知的；因此，除了主代理外的每个代理构建主代理通知（Master_notification）分组来通知ZGPD帧的主代理，该分组包括作为有效载荷的ZGPD帧的相关内容（例如，资源受限设备的源标识符、来自ZGPD帧的序列号、来自ZGOD帧的应用层有效载荷）、该分组被寻址到该PGroupID、以及该分组通过使用各自的源地址和转发代理设备的序列号而被发送，以允许主代理将每个发送的通知当做独立的分组来处理。每个代理用按照以下一个或几个参数的函数的延迟来调度Master_notification分组转发，这些参数为：接收ZGPD帧的链路质量指示符、ZGPD帧的接收成功率和在过去早被转发的事实。

-步骤7：在超时期间，即转发分组前的时间，代理监听到来的帧：如果代理以PGroupID上的成员模式接收到Master_notification分组，则它按照成员模式多播规则将分组转发给PGroupID，并且丢弃Master_notification的计划的传输，并将来自相同的SrcID和序列号任意的分组转发到任意绑定的目的地。

-步骤8：在超时后，代理将按以上描述所构造的分组发送到PGroupID并开始定时器。如果在超时前没有接收到Master_Notification_response（主代理通知响应），就必须开始主代理重新选择（master re-election）。

-步骤9：主代理接收ZGPD帧或Master_notification分组，并且构建要被发送到受控制的目的设备的ZigBee帧。该帧是通过把控制组标识符使用为非成员模式多播或组播目的地、主代理自己的源地址和主代理自己的序列号而被构造的，并且它包含从ZGPD帧的应用层有效载荷导出的命令或数据。

-步骤10：主代理将分组转发给CGroupID和构建要通过主代理的源地址被发送到PGroupID的Master_Notification_response分组，并且忽略随后的有关相同的ZGPD分组和ZGPD分组重复的通知（是通过ZGPD SrcID和ZGPD序列号识别的）。

-步骤11：目的设备只经由主代理接收ZGPD帧，所以不需要重复的检测。

现在将描述第二过程，其中不选择主代理以使得避免代理通信开销以及由代理的特殊角色所引入的单点故障。而且，在该情形中，假定网络的应用需要可靠的单播通信以及在目的地的重复过滤。目的地不需要具有代理能力。在这种情形下，当代理接收到来自仍未知的资源受限的设备的分组时，它导出代理维护GroupID（PGroupID），通过使用别名将资源受限设备的帧转发到目的地，并且目的地将确认消息发送回该别名，该消息然后被分发到PGroupID中。该第二过程包括如下步骤，其中步骤1-3类似于先前描述的过程的那些步骤：

-步骤2：网络中位于资源受限设备的无线电范围内的所有具有代理能力的设备确定所述帧是由资源受限的设备发送的，并且每个代理设备检测其是否已经知道资源受限的设备。该检测首先是通过将已知的函数应用到源标识符而导出代理维护组标识符和然后通过在nwkGroupIDTable 表或 apsGroupTable表中搜寻该组标识符而执行的。

-步骤4：刚成为这个PGroupID的成员的每个代理，即还没有关于目的地的信息的代理，等待将在代理上本地执行的委托或者在PGroupID内（或替换地经由网络范围的广播）由通过其执行绑定的代理所分发的绑定信息。

-步骤5：知道对于资源受限设备的目的地的每个代理构建要被转发给受控制的设备的ZigBee分组。该分组是通过使用作为单播目的地的绑定设备、从由资源受限的设备在ZGPD帧中提供的数导出的网络层和/或应用层序列号、以及从资源受限的设备的源标识符导出的别名源地址而构建的，并且包含从ZGPD帧的应用层有效载荷导出的数据或命令作为有效载荷。然后，每个代理调度分组转发，其具有一个作为以下参数的函数的延迟，所述参数为来自ZGPD的接收链路质量指示符、对于到目的地的路由的知识、到每个目的地的总的路径开销、和在过去早被转发的事实。

-步骤6：在超时期间，即转发分组前的时间，代理监听到来的帧：如果代理以单播方式接收到来自目的地的确认消息（或者是APS ACK或者是APPL响应消息），它就创建ZGPD证实分组，该证实分组包含对应于所接收的确认的SrcID和序列号以及已经发送确认的目的地的短地址。代理然后通过使用成员模式多播以及通过将PGroupID使用为目的地址和将别名使用为源地址以将此证实分组转发给PGroupID中的其他的代理，停止定时器并且丢弃所有的对于源自相同的ZGPD分组的任意的分组到任意绑定的目的地的计划的传输（相同的ZGPD分组指包含相同的源标识符和相同的序列号的分组）。

-步骤6（2）：如果代理以成员模式多播方式接收到到PGroupID的ZGPD证实分组，则代理按照成员模式多播规则将它转发到PGroupID，停止定时器并且丢弃所有的对于源自相同的ZGPD分组的任意的分组到任意绑定的目的地的计划的传输。

-步骤6（3）：如果代理接收到相同的ZigBee分组（即，从相同的ZGPD帧导出的并且使用相同的目的地和源别名信息），这是不大可能的，因为它需要特殊的接收方法（例如混杂模式），代理就停止定时器并且丢弃所有的对于源自相同的ZGPD分组的任意的分组到任意绑定的目的地的计划的传输。

-步骤7：在超时后，代理将按以上描述构建的分组发送到绑定的目的地并且在确认超时后调度重传。

-步骤8：一个或几个目的设备接收ZigBee分组。如果别名源地址是新的，则目的设备发现到别名的路由。否则，在发现路由后，目的设备构建确认分组并将其单播通信到别名。

-步骤9：在确认超时期间，如果代理以单播方式接收到来自目的设备的确认分组，则代理设备然后创建ZGPD证实分组，该证实分组包含对应于接收的确认的源标识符和序列号，以及转发APS ACK的目的地的短地址；然后代理设备通过使用多播成员模式以及通过将PGroupID使用为目的地址和将别名使用为源地址以将该证实分组转发到PGroupID中的其他目的地；并且丢弃源自相同的ZGPD分组的该分组到该绑定的目的地的计划的重传。

-步骤9（2）：如果代理以PGroupID上的成员模式接收到ZGPD证实分组，则该代理按照成员模式多播规则将其转发到PGroupID并且丢弃源自相同的SrcID和序列号的该分组到该绑定的目的地的计划的重传。

-步骤10：如果任意的代理保持观察ZGPD分组，但未接收到来自目的地的确认，即既未直接接收到APS ACK或APPL响应命令，也未间接经由转发到PGroupID的证实分组接收，它应当重新发现到目的地的路由，以使得可以重建反向路由-或目的地被发现是不存在的。

现在将描述第三过程，其中目的设备被假设具有代理能力。在这样的情形下，ZGPD帧或从其导出的特殊的通知帧可以被一直转发到目的地。这允许目的地在代理终点级别(level)执行级别重复过滤，而对于转发代理来说不需要使用特殊的别名过程、特殊的多播源地址模式，或者不需要复杂的和消耗带宽的主代理选择过程。如果期望最小化到目的地的流量，则所提到的措施仍然可以使用。而且，在代理上的绑定信息处理仍然可以被简化。可以使用广播通信，因为能够代理的目的地能够在终点级别上基于分组内容进行过滤。类似地，可以使用非唯一的CGroupID（例如，源自从4字节SrcID导出2字节GroupID），因为目的地将能够基于他们的内容过滤分组。

因此，按照该第三种方法的示例性过程可以包含如下步骤：

当从先前未知的资源受限的设备接收分组时，诸代理从资源受限的设备的SrcID导出CGroupID并将这些代理自身添加为组成员。每个代理构建通知分组，它是ZigBee分组并且包含ZGPD帧的相关字段作为有效载荷。当诸代理代表这个资源受限的设备将分组转发到目的地时，他们将导出的CGroupID使用为NWK层或APS层目的地址并且使用他们各自的源地址和源序列号。

如果需要确认，一旦接收到这样的通知分组，代理终点将通知响应消息单播通信回已经转发此通知的代理。该代理然后可以通过发送该通知响应到PGroupID以在其他代理间分发该通知响应，以使得其他代理可以丢弃所有计划的传输和具有相应的序列号的资源受限的分组的重传。

现在描述第四过程，其中使用源多播组。如前面所述，在某些情形下，需要接收对从ZGPD帧导出的消息的确认。然而，在多播目的地寻址的情形下，发送确认消息是不繁琐的，尤其是当多个代理独立地将确认消息转发到目的地时。如果地址别名被诸代理使用于源地址确定，则诸代理需要实施特殊的过程来响应被寻址到他们各自的短地址和寻址到所述别名的通信。尽管如此，许多代理设备可以代表同一资源受限的设备运行，因此导致了对于APS ACK的多个潜在的目的地，这导致了：

-当目的地试图将别名映射到IEEE地址或发现到使用别名的任意的代理的路由时，由目的地进行潜在的地址冲突感知；除非别名也被使用于IEEE地址，和/或

-当先前具有到目的地的最短反向路径的代理或者主代理消失时（例如被从网络中移除或关掉），需要进行路由重新发现，和/或

-由于没有能力观察或过滤由不同的代理转发的相同的分组，诸代理进行不必要的传输。

如果没有别名被诸代理使用于源寻址，则没有代理能力的目的地不能过滤掉重复。而且，严格来讲，在当前的ZigBee协议中不支持针对多播寻址的帧发送APS ACK。

因此，这里提出扩展ZigBee寻址模式为包括GroupID作为源地址。该源GroupID（SGroupID）可以通过使用资源受限设备的地址的函数SGroupID=f3(SrcID)来生成，该函数可以与上面描述的f1和f2相同或不同。

在ZigBee中适应此情形的一种可能性是将SGroupID包括在网络层头部的源地址字段中，通过在数据帧（如由ZigBeeg规范发布书r17所定义的下面的所有帧/字段格式）的网络层头部的多播控制字段的多播模式子字段中使用目前的保留值之一来指示这是组地址，其不允许网络层多播源寻址。

另一种可能性是通过结合使用APS头部组地址字段和APS头部的帧控制字段的递送模式子字段的保留值而在APS层来适应此情形，以使得目的地可以用APS级多播而不是NWK级多播进行响应。

这将允许被控制的设备甚至用确认（APS ACK或APPL响应帧）响应多播目的的分组，而没有地址冲突、没有具有支持特殊的别名的诸代理、不需要保持关于改变主代理的数据或频繁的路由重新发现，或保证寻址所有潜在的多个转发设备的问题。

因此，按照该第三个方法的示例性过程包含如下步骤。当从先前未知的资源受限的设备接收分组时，诸代理将他们自身添加为对于从资源受限的设备的SrcID导出的SGroupID的组成员；然后，当代表这个资源受限的设备转发分组到目的地时，诸代理将这个SGroupID使用为NWK层源地址和使用从资源受限帧中包括的序列号导出的源序列号，并且还将CGroupID使用为网络级别或APS级别上的目的地址。注意到这里的诸代理不是组CGroupID自身的成员。CGroupID优选地从资源受限的设备的源标识符导出，如前面所述，或者可以在诸代理间被配置和分布。

一旦用组源地址以非成员模式多播方式接收到这样的分组，目的地将其转发给CGroupID中的其他目的地，改变多播模式为成员模式并将CGroupID使用为目的地址以及将SGroupID使用为源地址，并且用源地址字段中的CGroupID将确认发送到使用非成员模式多播的SGroupID。一旦用组源地址以成员模式多播方式接收到这样的分组，目的地按照成员模式多播规则转发该分组。

一旦以非成员模式多播方式接收到多播目标确认分组，代理就将其转发给SGroupID中的其他目的地，改变多播模式为成员模式并将SGroupID使用为目的地址以及将CGroupID使用为源地址。一旦以成员模式接收到多播目标确认分组，代理就按照成员模式多播规则转发该分组并且丢弃具有相应的序列号的资源受限分组的所有计划的传输和重传。

可能发生组SGroupID中的诸代理保持观察和转发ZGPD分组，但并不再接收来自目的地的确认，既不直接地或也不经由SGroupID寻址的多播接收。这可以指示，或者目的地从网络中消失（移走）了、或者到SGroupID的反向路径被破坏了、或者到组SGroupID的先前的进入点（即，具有到目的地的最佳反向开销的代理）消失了。然后，剩余的诸代理应当强迫目的地重新发现到所述组的反向路径。如果NIB的nwkSymLink参数被设置为TRUE,这可以通过代理用SGroupID作为源开始对于目的地的路由发现（正如对于ZigBee PRO堆栈文件的情形一样）或者例如发送维护命令（例如，网络状态命令）到目的地而实现。

正如可以从上面几个过程的描述中看到的，可以使用目的寻址方案、源寻址方案、和PGroupID和CGroupID成员身份、以及目的地处的代理能力的不同的组合。这些组合和所产生的解决方案属性和特征总结在下表中。

Figure 2010800558588100002DEST_PATH_IMAGE001

取决于诸选项，正确选择多播通信类型以及代理中的组成员是关键。

按照本发明的方法可以被实施为不同过程，在前面描述了其中的一些以用于示例。

本发明尤其是致力于在使用资源受限的设备的任意无线网络中使用，这些网络例如是照明控制网络、楼宇自动化以及家庭自动化网络。

在本说明书和权利要求中，单元之前的不定冠词并不排除存在多个这样的单元。而且，词“包括”并不排除存在所列的那些元素或步骤之外的其他元素或步骤。

在权利要求中的括号中包括的参考符号是打算帮助理解的，而不是打算用来进行限制。

通过阅读本公开内容、本领域的技术人员将明白其他的修改方案。这样的修改方案可能牵涉在无线通信领域内已经熟知的其他特征，并且这些特征可以被使用来代替或者附加到这里已经描述的特征。

Claims

1.一种用于在网络中无线通信的方法，该网络包括资源受限的设备（ZGPD）、至少两个代理设备（ZP1、ZP2）和至少一个目的设备（DD），其中该方法包括如下步骤：

-该资源受限的设备传送要被转发到网络中的目的设备的帧，所述帧包含资源受限的设备的唯一的源标识符，

-代理设备确定唯一的源标识符，并按照唯一的源标识符的已知的函数导出组标识符，组标识符指定网络中的一组设备或源地址，

-代理从所述帧构建要被转发的适当的分组，

-代理通过考虑组标识符转发此分组。

2.按照权利要求1的方法，其中导出的组标识符指定一组设备，该组设备是在代表资源受限的设备转发所述帧时牵涉的代理设备，并且从所述帧构建的分组是对于主代理设备的通知分组，该方法还包括如下步骤：

-如果代理还不是由导出的组标识符识别的组的成员：则该代理通过发送消息到由所述组标识符识别的组来开始用于确定主代理的主代理解决过程并且该代理成为由所述组标识符识别的组的成员，

-如果主代理解决过程被执行：所确定的主代理接收关于目的设备的信息，

-主代理从所述帧或通知分组构建要被转发给目的地的分组，并且确定目的地寻址模式，和

-主代理通过使用所确定的目的地寻址模式转发所述分组。

3.按照权利要求2的方法，其中主代理通知以单播方式被转发到主代理地址。

4.按照权利要求2的方法，其中主代理通知以多播方式被转发到所导出的代理组地址。

5.按照权利要求1的方法，其中所导出的标识符指定作为资源受限设备的目的设备的一组设备，该方法包括以下步骤，如果该代理还不是由导出的组标识符识别的组的成员，则该代理成为所述组的成员，并且其中构建所述分组的步骤还包括使用由资源受限的设备提供的序列号，以及其中从所述帧构建的分组是对于目的设备的数据或命令分组，其以多播的方式被转发到所导出的组地址。

6.按照权利要求1的方法，其中所导出的组标识符指定要被网络中的一组代理设备使用的源地址，并且其中构建要被转发的适当的分组的步骤是通过将导出的组标识符使用为组源地址以及通过使用由资源受限的设备提供的序列号而执行的。

7.按照权利要求6的方法，其中所导出的标识符指定作为对于资源受限设备的目的设备的一组设备，其中目的设备具有代理能力，并且其中所构建的分组是对于能够代理的目的设备的通知分组，其以多播的方式被转发到所导出的组地址。

8.按照权利要求6或7的方法，还包括如下步骤：目的设备接收所述分组并通过使用非成员多播模式将确认帧发送到组标识符，该组标识符包含在接收的分组的源地址字段中。

9.按照权利要求8的方法，还包括如下步骤：作为源代理组的成员的第一代理设备以非成员模式接收确认，并将其以成员模式转发到源代理组，并且丢弃对应于这个确认的分组的计划的重新转发，以及，第二代理设备以成员模式多播方式接收此确认并丢弃对应于这个确认的分组的计划的转发。

10.按照任意前述权利要求的方法，包括步骤：代理设备调度该分组在预先确定的延迟后转发。

11.权利要求9所述的方法，其中所述延迟基于下列标准的一个或几个而被确定，这些标准为：资源受限设备的帧的链路质量指示符、资源受限设备的帧的接收成功率、存储可用性、在过去早被转发的事实、对于目的设备的知识、对于到目的设备的路由的知识、到目的设备的路由的路径开销。

12.权利要求10所述的方法，包括步骤：在倒计时期间，代理设备监听对应于相同帧的消息是否正被网络的其他设备传送，以及，如果是的话，转发此消息并且取消其自身的计划的传输。