CN103202005B - 低功率有损网络中用于管理节点的方法和系统 - Google Patents

Abstract

通过对低功率有损网络（LLN）中的节点上的路由配置进行监视来管理LLN中的节点。用来在子节点上引起地址改变的触发参数受到跟踪，与触发参数进行比较的阈值被访问。将该触发参数与阈值进行比较。基于触发参数与阈值的比较结果，确定子节点处的地址改变是合适的。出现在路由配置中的子节点的地址改变被基于对地址改变是合适的所作出的确定而被调用。

Description

低功率有损网络中用于管理节点的方法和系统

技术领域

本发明大体上涉及在计算机网络（例如低功率有损网络（LLN））中根据路由拓扑（routingtopology）来执行路线聚合（aggregation）的动态地址分配。

背景技术

低功率有损网络（LLN，例如传感器网络）可以具有多种应用，例如智能电网和智能城市。LLN可以被设计成考虑各种设计因素，例如有损链路、低带宽、电池操作、低存储和/或处理能力等。

附图说明

图1A-1C示出了示例性通信网络在发生路由配置改变时的图示。

图2示出了LLN内的无线节点的配置示例，图示了用于这种动态寻址技术的一种应用设定。

图3示出了用于基于网络状况来对寻址进行重配置的处理的流程图示例，该处理也是在无线网络的背景下描述的，是用于这种动态寻址技术的一种应用设定。

图4的流程图示例了一种处理，父节点通过该处理来与子节点进行接口（interface）以对子节点执行地址重配置，使得父节点可以对路由表执行路由聚合。

具体实施方式

为了对路由表的大小进行管理，也为了对大的路由表对于网络（例如LLN（低功率有损网络））中的节点的影响进行管理，节点可以被配置来对路由拓扑的改变进行监视和作出反应。例如，用无线节点和无线网络来举例说明所公开的用于对大小和影响等特性进行管理的技术。更具体而言，无线节点可以被配置成对无线网状网络（meshnetwork）中的路由配置进行监视和反应。为此，该无线节点可以确定由路由表消耗的存储器的量（或者一个或多个其他触发（triggering）参数，例如由子节点消耗的地址空间还有多破碎）。该无线节点从而对一个或多个触发参数进行跟踪（track），这些参数被用来引起（一般是在子节点处）向已知的地址或地址范围的地址改变。触发参数可以包括无线节点的存储器利用率、该无线节点处的路由表的大小、该路由表内的破碎程度（即，子节点具有的地址在何种程度上落在被赋予给定的父节点的地址范围之外）、路由重配置命令的频率、处理器利用率的水平、子节点的数目和/或反映了对于时间的竞争性需求的混合值。例如，混合值可以反映对于处理器利用率、链路利用率和/或路由表大小的阈值。

无线节点把触发参数与阈值进行比较。例如，无线节点可以被配置成：在路由表消耗了存储器的80%时，或者在路由表消耗了存储器的50%并且针对子节点的地址空间破碎到一定程度（落在指定范围以外的地址达可用存储器的30%以上）时生成警告。无线节点基于把触发参数与阈值进行的比较，来确定应当生成地址重配置命令。无线节点可以确定路由表的大小超过了下述阈值：不利的网络性能被确定为发生在该阈值处。无线节点然后可以产生地址重配置命令。地址重配置命令可以包括被寻址到子节点的消息，该消息要求该子节点将其地址改变到与特定范围相关联的另一地址，使得路由表中的个体路由条目（individualroutingentries）可以被合并到下述条目中：该条目包括用于一组设备的地址范围。它还可以包括时间边界，意味着对于至少某个时段，这个子级（child）应当改变其当前所保持（或者计划保持）与该节点相连的地址。应当明白，虽然本公开的一些部分是用无线节点来举例说明的，但是它也适用于其他环境，例如包括LLN中通过有线链路（例如PLC）而互连的非无线节点。

子节点从父节点接收单播信令消息（unicastsignalingmessage），该消息包括地址重配置命令，该命令用优选前缀（preferredprefix）指定下述地址：响应于所检测到的节点/网络状况，作为执行地址重配置的结果，该节点将采取该地址。地址重配置命令可以包括指示该子节点采取特定范围内的新地址的命令，使得更少的子节点具有落在合并的地址范围之外的地址。

子节点然后确定该无线节点上是否存在活动的流。在一种实施方式中，活动的流表示通信会话，该子节点是该会话中的端点。在另一种配置中，活动的流表示通信会话，在该会话中，该子节点表示沿着路径的临时节点，该路径在两个其他端点之间或者在有向无环图（directedacyclicgraph，DAG）的根与端点之间。如果存在活动的流，则子节点可以选择终止这个活动的流和/或等待一段阈值时长以确定这个活动的流是否结束。如果可能的话，该节点甚至可以终止这个活动的流。在一种配置中，节点在重配置其地址之前，可以等待活动的流完结。在终止活动的流时，响应于确定无线节点上存在活动的流，无线节点上的地址使用由其父节点提供的优选前缀，子节点将其自身重配置成使用建议的IP前缀内的新的IP地址。子节点向父节点发送确认（acknowledgement）消息，表明地址重配置已被执行，从而发出旧地址不再被使用的明确通知。

这些操作在LLN的场合中可能是有用的，这些LLN例如是采用RPL（低功率设备路由协议）的LLN，RPL是被配置来支持IP（互联网协议）智能对象网络的路由协议。IP智能对象网络可以包括智能电网网络，这些智能电网网络执行各种任务，例如变电站自动化、智能计量以及响应于需求的任务。在LLN中，链路可能具有低速接口的特征，它们可以在比特/分组错误率方面与损耗特性相关联。在一些环境中，LLN可以与间歇式的连接相关联。这些特性可以在户外（out-door）无线网络以及PLC（电力线通信链路，例如IEEE61334，CPLG3和WPC等）中观察到。

LLN可以用于各种网络，例如智能电网（例如智能计量）、家庭/建筑物自动化、智能城市、以及其他领域（在这些领域中，轻量通信接口和处理器被认为是有用的）。LLN可以被设计来解决网络的稳定性。例如，LLN的设计可以考虑到对于LLN中链路和/或节点失效的快速反应/收敛、由于路由分组控制流量造成的可能高度拥塞、以及动态路由度量改变。例如，在一种设计技术中，度量值可以被归一化，无线网络中的节点可以被配置成在值超过阈值时仅通告新的度量。

如前所述，链路带宽和节点资源（例如CPU的能力、能量和存储器）有限。RPL算法建立了一组有向无环图（DAG），其中，节点根据目标函数（objectivefunctions）和度量来加入DAG。DAG允许从这些子节点向DAG根的向上路由。一旦节点加入DAG，它就使用向DAG根行进的RPL消息（称为DAO（目的地通告对象）消息）来公告前缀可到达性，它还允许从根向DAG向下的路由。注意，点对点通信也由于使用DAO而得到支持。例如，从节点A向节点B的消息在DAG中向上行进，直到它到达A与B的公共父级，在该处，路由表已被使用DAO消息填充（populate），分组在该点被沿向下方向路由，直到其到达目的地（节点B）。用DAO消息填充路由表的处理可以称为“储存节点”模式，在该模式中，节点构造并储存路由表。

也可以实施以此方式工作的LLN来解决路由表大小。无线节点可以包括电池操作的片上系统，该系统具有处理器和有限数量的存储器，其中储存了路由表。对于接近DAG根的设备，尤其是在LLN容纳了成千上万子节点的情形下（例如对于高级计量（AdvancedMetering）），与存在较少子节点时从DAG根离开的子节点所需的储存设备相比，路由表可能需要更多的储存设备。如果不采用智能地址方案，接近根的节点可能被要求储存几千个设备的单独地址。因此，即使受到优化配置，也可能期望具有较小深度（更接近DAG根）的节点以更高的存储器利用率来工作。相比之下，具有更大深度（离根节点更远）的节点可能能够以更有效的方式工作，即，用具有较少的非聚合子节点的较小路由表。

在一些实施方式中，无线节点可以采用IP地址分配、路由和聚合方案，该方案降低了储存设备和处理器需求。通过采用地址聚合，例如可以减小路由表的复杂度，这可以改善协议（例如LLN中的RPL）的可扩充性。

图1A-1C示出的示意图图示了经受路由聚合的通信网络。最初，无线网状网络（例如LLN）具有图1A所示的配置100A。配置100A图示了DAG，该DAG已被叠加（由粗线示出）在可能链路的网络配置上。例如，无线节点31可以直接访问无线节点21、22和32，但是DAG把无线节点配置成通过无线节点21来直接对内容进行路由。

在图1B所示的配置100B中，无线节点43最初利用前缀P1附接到无线节点32。如果在某点处，无线节点43选择了无线节点33作为其最佳父级（这在LLN中不经常发生），则无线节点43会把其IP地址（P1：节点43的地址）向无线节点33通告。这种通告造成了在直到DAG根的全部节点的路由表中加入新的条目。结果，现在无线节点13在DAG中向上和向下都通告该地址（P1：43的地址），其中，“向上”表示向着DAG根的传播，而“向下”表示远离DAG根的传播。随着节点开始在DAG内运动，这种拓扑重配置可能影响这些节点执行聚合的能力，这可能造成路由表大小的很大增加。

图1C示出了DAG在配置100C中被进一步重配置。在配置100C中，由于无线节点33使无线节点34而不是无线节点23成为父级，现在无线节点43具有的地址落在无线节点13的子级的聚合范围的范围之外。假定无线节点43在由无线节点12管理的聚合范围中被最初寻址，则现在无线节点43具有位于无线节点33的地址范围之外的地址。取决于无线节点13的配置，无线节点13可以开始发送处理，向子节点发送地址重配置消息。这些子节点接着可以迭代地继续传播地址重配置消息，直到地址重配置消息最终到达无线节点43。重配置消息可以包括IP单播消息，该消息被寻址到无线节点32，该节点包括消息体内的建议前缀。建议前缀表示IP地址前缀（例如网络标识符，例如无线节点43在将其自身重配置成使用新的IP地址时应当包含的IPv6地址）。

注意，寻址方案可以被组织成使得与父级相关联的节点被分配到属于该父级并由该父级管理的子网。例如，假定根节点（DAG根）具有地址空间SP1。为了简单起见，考虑这样的配置：根节点具有两个子级：节点N1和节点N2。根节点然后把地址空间SP1划分成两个地址空间SP1.1（被分配给节点N1）和SP1.2（被分配给节点N2）。另外请注意，SP1.1和SP1.2彼此互不包含，并且它们可以一起占据整个地址空间SP1。在一种配置中，节点N1和节点N2被分配了地址空间SP1的子集，从而为将来可能作为第一子级而加入到该根的子级留下地址。

注意，N1具有其自身的子级（假定三个子级）。节点N1采取由其父级给予其的地址空间（即SP1.1）并将其划分成三个部分：SP1.1.1、SP1.1.2和SP1.1.3。请注意，每次发生这种情形时，节点可以保留其地址空间的一部分，以防另一子节点将来需要加入该节点。该处理以此方式继续，直到所有的叶节点被分配了地址，这些地址落在其父级的地址空间内。

图2示出了LLN内的无线节点的配置。设备200可以包括由系统总线250互连的一个或多个网络接口210、一个或多个传感器组件215（例如传感器、致动器等）、处理器220（例如8-64位微控制器）和存储器240，以及电源260（例如电池、插件等）。

这一个或多个网络接口210包括机械的、电的和信令的线路，用于通过耦合到该网络的实体和/或无线链路来传送数据。这些网络接口可以被配置成使用各种不同的通信协议来发送和/或接收数据，这些协议包括TCP/IP、UDP、无线协议（例如IEEE标准802.15.4、WiFi、）、以太网、电力线通信（PLC）协议等。注意，根可以在这一个或多个网络接口210处具有两个不同类型的网络连接。例如，一个或多个接口可以被用来与网状网络（例如图1所示的其他节点）通信（进入网状单元），而另一接口可以被用作根节点与例如通过该WAN而定位的头端（head-end）设备之间的WAN上行链路网络接口。

存储器240包括储存位置，这些储存位置能够由（一个或多个）处理器220和（一个或多个）网络接口210寻址，以储存与本申请中描述的实施例中的一项或多项相关联的软件程序和数据结构。如上所述，某些设备可能具有有限的存储器或者没有存储器（例如，没有存储器来储存除了在该设备上工作的程序/处理之外的东西）。处理器220可以包括执行这些软件程序或者操纵这些数据结构（例如路线（route）或前缀245，注意仅在有能力的设备上）的要素或逻辑（logic）。操作系统242的一些部分通常驻留在存储器240中并由处理器来执行，该操作系统在功能上通过调用对软件处理进行支持的操作和/或在设备上执行的服务等方式来组织该设备。这些软件处理和/或服务可以包括路由处理/服务244，它可以包括DAG246。另外，对于根设备（或者其他管理设备），拓扑管理处理248以及一个或多个相关联的被储存拓扑249也可以存在于存储器240中按本申请中描述的那样使用。各种实现方式可以与图2所示的方式不同。例如，其他处理器和存储器类型（包括各种计算机可读介质）可以被用来储存和执行与本申请中描述的技术有关的程序指令。另外，尽管说明书举例说明了各种处理，但是各种处理也可以以模块（或子模块）的形式实施，这些模块被配置成按照本申请中描述的技术（例如根据类似处理的功能性）来工作。

路由处理（服务）244可以包括计算机可执行指令，这些指令由处理器220执行以执行由一个或多个路由协议所提供的功能，例如抢先式的（proactive）或反应式的（reactive）路由协议。在能够实现这些功能的设备上，这些功能可以被配置来对路由/转发表245进行管理，该表例如包含了被用来进行路由/转发判决的数据。尤其是，在抢先式路由中，可以在计算去往网络中任何目的地的路线之前发现和得知连接性，例如链路状态路由，例如开放最短路径优选（OSPF），或中间系统到中间系统（ISIS），或最优化链路状态路由（OLSR）。另一方面，反应式路由可以发现邻居（即，对于网络拓扑不具有先验了解），并且可以响应于去往目的地的所需路线而向网络中发送路线请求，以确定要到达所需目的地可以使用哪个相邻节点。反应式路由协议的示例可以包括自组按需距离矢量（AODV）、动态源路由（DSR）、动态MANET按需路由（DYMO）等。对于不能或未被配置成储存路由条目的设备，路由处理244可以仅涉及给源路由技术提供所需的机制。即，对于源路由，网络中的其他设备可以告诉能力较差的设备这些能力较差的设备应当把分组发送到哪里，并且这些能力较差的设备可以简单地按照指引来转发分组。

低功率有损网络（LLN，例如某些传感器网络）可以用在多种应用中，例如“智能电网”和“智能城市”。LLN中的大量设计考虑因素可以被计入，例如：

1）链路一般可能是有损耗的，使得分组递送速率/比率（PDR）可能由于各种干扰源而变化；

2）链路一般可能有较低带宽，使得控制平面流量一般可能有约束，并且与低速率数据流量相比可以看作是可忽略的；

3）在许多使用情形中可能要求指定一组链路和节点度量，这些度量中的一些是动态的，因而要求专门的平滑化功能来避免路由不稳定性；

4）一些应用可能要求约束路由（constraint-routing）；

5）网络的规模可能变得很大，例如在几千到几百万个节点的量级；和/或

6）节点可能受到低存储器、低处理能力、低电源（例如电池）的约束。

换言之，LLN可以看作这样一类网络：其中，路由器及它们的互连受到约束：LLN路由器通常在有约束的情形下工作。LLN可以涉及从几十个直至几千个甚至几百万个LLN路由器的情形，并可以支持点对点流量（在LLN内部的设备之间）、点对多点流量（从中心控制点到LLN内部设备的子集）、以及多点对点流量（从LLN内部的设备到中心控制点）。

Winter等人的题为“RPL:IPv6RoutingProtocolforLowPowerandLossyNetworks”的互联网工程任务组（IETF）互联网草案<draft-ietf-roll-rpl-15>（2010年11月6日版本）中指定的一种示例协议提供了一种机制，该机制支持从LLN内部的设备到中心控制点的多点对点（MP2P）流量（例如LLN边界路由器（LBR）或统称为“根节点/设备”）以及从中心控制点到LLN内部设备的点对多点（P2MP）流量（以及点对点，即“P2P”流量）。RPL（读作“ripple”）可以大体上被描述成一种距离矢量路由协议，该协议除了定义一组对控制流量进行约束、支持修理等的特征外，还构建了用于对流量/分组140进行路由的有向无环图（DAG）。

在一些方面，DAG可以指具有下述特性的有向图：该特性例如是全部边缘都以不存在环形（例如环路）的方式来定向。全部边缘可以被包含在下述路径中：这些路径的方向朝着一个或多个根节点并终止于这些根节点（例如“簇首（clusterhead）”或“槽（sink）”），经常用来把DAG的设备与更大的设施（例如互联网、广域网或某一其他域）互连。面向目的地的有向无环图（DODAG）可以被看作以单一目的地为根的DAG，例如以单一DAG根为根并且没有向外的边缘。DAG内部特定节点的“父级”可以指朝向DAG根的路径上特定节点之后紧随的节点，使得这个父级可以具有比所述特定节点自身更低的“等级”，其中，节点的等级可以标识该节点相对于DAG根的位置（例如，一个节点离根越远，该节点的等级就越高）。此外，节点在DAG内的兄弟（sibling）可以指在DAG内位于相同等级的任何相邻节点。兄弟不一定要享有共同的父级，兄弟之间的路线一般不一定是DAG的一部分，因为不存在正向前进（例如它们的等级相同）。树可以指这样一种DAG：其中，该DAG中的每个设备/节点可以具有一个父节点，或者，在本申请中称为一个优选父节点。

DAG一般可以基于目标函数（OF）来构建，目标函数的一个任务大体上是指定关于如何构建该DAG的规则（例如父级的数目、后备的父级等）。一个或多个度量/约束可以由路由协议来通告，以优化DAG。另外，路由规则允许包括用来计算受约束路径的一组可选（optional）约束，例如：如果链路或节点不满足所需约束，则在计算最佳路径时从候选列表中将其“删去”。（或者，也可以将这些约束和度量与OF分开。）另外，路由协议还可以包括“目的”，该目的定义了一个主机或一组主机，例如用作数据收集点的主机，或者提供与外部设施的连接性的网关，其中，DAG的首要目标是使DAG内的设备能够到达该目的。在节点不能符合目标函数或者不理解或支持所通告的度量的情形下，它可以被配置为作为叶节点而加入DAG。本申请中所用的各种度量、约束、策略等可以被看作“DAG参数”。

例如，用来选择路径（例如优选父级）的度量的示例可以包括：成本、延迟、等待时间（latency）、带宽、估计传输计数（ETX）等，而可以给路线选择所施加的约束的示例可以包括各种可靠性阈值、电池操作的限制、多径分集、带宽要求、传输类型（例如有线、无线等）。OF可以提供规则，这些规则定义了负载平衡要求，例如所选父级的数目（例如单父级树或多父级DAG）。关于如何可以获得路由度量和约束的示例可以在Vasseur等人题为“RoutingMetricsusedforPathCalculationinLowPowerandLossyNetworks”的IETF互联网草案<draft-ietf-roll-routing-metrics-11>（2010年10月23日版本）中找到。此外，示例OF（例如缺省的OF）可以在Thubert的题为“RPLObjectiveFunction0”的IETF互联网草案<draft-ietf-roll-of0-03>（2010年7月29日版本）中找到。

构建DAG可以利用发现（discovery）机制来构建网络的逻辑表现形式，并对分发（dissemination）进行路由以在网络内建立一种状态，使得路由器得知如何向它们的最终目的地转发分组。在一些方面，“路由器”可以指能够转发以及生成流量的设备，而“主机”可以指能够生成但不能转发流量的设备。“叶”可以用来泛指这样的非路由器设备：它由一个或多个路由器连接到DAG，但是不能自身把在DAG上接收的流量转发给DAG上的另一路由器。控制消息可以在网络内的这些设备之间发送，用于在构建DAG时对分发进行发现和路由。

根据所示例的RPL协议，DODAG信息对象（DIO）可以是一种类型的DAG发现消息，该消息承载的信息使得节点能够发现RPL实例（instance）、学习其配置参数、选择DODAG父级组并维持向上路由拓扑。另外，DAO可以指一种类型的DAG发现答复消息，该消息沿DODAG向上传送目的地信息，使得DODAG根（以及其他的中间节点）能够提供向下路线。DAO消息可以包括前缀信息（用来标识目的地）、能力（用来记录路线以支持源路由）、以及用来确定特定通告的新鲜度的信息。在一些实施例中，“向上”或“上行”路径可以指沿着从叶节点向DAG根的方向的路线，例如遵循DAG内的边缘方向。相反，“向下”或“下行”路径可以指沿着从DAG根向叶节点的方向的路线，例如大体上沿着与DAG内的向上消息相反方向前进。

大体上，DAG发现请求（例如DIO）消息可以从DAG的（一个或多个）根设备向下朝叶发送，通知各个先后的接收设备如何到达根设备（即，从接收到该请求的地方大体上就是根的方向）。因而可以向着根设备在向上方向上创建DAG。DAG发现答复（例如DAO）然后可以从这些叶返回这（一个或多个）根设备（除非不必要，例如对于仅向上的流），通知沿着另一方向的各个先后的接收设备对于向下路线如何到达这些叶。能够维持路由状态的节点可以对在发送DAO消息之前它们接收的来自DAO消息的路线进行聚合。但是，不能维持路由状态的节点可以连接到下一跳（next-hop）父级地址。DAO消息然后可以被直接发送到DODAG根，根可以接着构建拓扑并局部地计算DODAG中去往所有节点的向下路线。然后，在DAG的不能储存向下路由状态的区域上使用源路由技术，这些节点是可到达的。

图3示出的流程图300图示了一种处理，通过该处理，生成用于基于网络状况对LLN内的寻址进行重配置的地址重配置命令。大体上，这些操作是在图2所描述的无线节点上执行的。但是在其他配置中，这些操作也可以在其他设备上实现和执行。

在图3中，LLN节点对LLN中的LLN节点上的路由配置进行监视（310）。在一种实施方式中，对路由配置进行监视的处理包括对路由表的大小进行监视。在另一种实施方式中，对路由配置进行监视的处理包括对存储器利用率、网络利用率和/或地址空间破碎进行监视。路由表中的每个条目包括地址或地址范围。如果这些地址位于父级的地址范围之外，则由于其必须向其父级通告其自身的路线数目，并由于不能执行路由聚合，因此较少数目的设备可能消耗过多量的可用存储器。因此，能够把路由表的大小以及条目的数目保存到该表中有助于通过释放出资源（例如存储器、CPU）而增强（如果不是最优化的话）网状网络的工作。这些资源然后可以被利用来执行其他功能，例如加密、错误校正等。

路由配置可能随着其在DAG中的位置而不同。例如，接近根节点的LLN节点可以具有较大的路由表和/或经受更高的资源利用率。相反，离根节点更远的无线节点可以具有较小的路由表并处理较少的流量。因此，LLN节点在LLN中的位置可以用来确定是否执行网页聚合。LLN节点对触发参数进行跟踪（320），该参数被用来调用地址重配置命令。对触发参数进行跟踪可以包括根据指定的基础来监视指定的参数。在一种配置中，LLN节点不跟踪参数，除非已经发生利用率的阈值程度。例如，节能模式下的LLN节点可能在活动周期之间试图进入挂起状态以节约电池电能。在操作活动周期和挂起状态的模式期间，LLN节点可以避免生成任何警告，直到该LLN节点检测到最低程度的活动性或利用率。在超过这个最低程度的利用率时，LLN节点可以被配置成因而对参数进行跟踪，这些参数造成地址配置命令的发送。例如，只要处理器利用率保持在10%以下，则LLN节点可以被配置成不对路由表大小进行跟踪。但是，在超过10%处理器利用率时，LLN节点可以被配置成开始在每个活动周期期间跟踪路由表大小。

LLN节点访问阈值（325），其中，触发参数要与该阈值比较。访问阈值的步骤包括对可以用来调用地址重配置的那些参数的值进行访问。例如，阈值可以包括多个配置来计入网络的周围状态和/或特定节点在LLN中的位置。

LLN节点把该触发参数与该阈值进行比较（330）。例如，LLN节点可以确定路由表的大小是否大于阈值大小（例如16K字节的存储器大小）。LLN节点也可以比较路由表的大小（以条目的数目计算）、不能被聚合的子节点的数目、以及执行DAG聚合操作的频率。

LLN节点基于把触发参数与阈值进行的比较来确定是否应当生成地址重配置命令（340）。在一种配置中，LLN节点可以只标识可用节点的子集，这部分可用节点应当经受地址重配置。例如，LLN节点可以通过每次仅试图对子节点的一部分进行聚合，来试图维持健康状态。通过在一段时长上执行更加逐步化的更新，可以减小对于执行地址重配置的影响。

在另一种配置中，LLN节点可以执行地址配置来把存储器表的大小减小到指定阈值以下。这样，LLN节点可以被配置成当存储器利用率超过80%的时候触发地址重配置，从而使存储器利用率降低到60%以下（如果可能的话）。通过降低到60%的存储器利用率，可以降低执行频繁的地址重配置的影响。

然后，LLN节点可以基于对地址改变是合适的所作的确定，来引起出现在路由配置中的子节点的地址改变（350）。引起地址改变的步骤可以包括生成地址重配置命令以例如配置指令分组，该分组被发送到相邻设备和子设备的列表。该分组可以包括建议的前缀，该子设备在其采取新的地址（例如新的IP地址）时应当合并该前缀。

LLN节点然后可以向该子设备发送这些分组，该子设备可以如结合图4所描述的那样重配置其地址。

图4示出了一种处理示例的流程图400，父节点通过该处理来与子节点进行接口以在子节点上执行地址重配置，使得父节点可以对路由表执行路由聚合。父节点401和子节点402、403大体上涉及前文结合图2描述的设备200的无线节点。把无线节点称为父和/或子节点可以表示下述关系：子节点代表父节点的路由表中的路由条目。大体上，流程图400所示的这些操作可以涉及流程图300中描述的操作。但是，流程图400进一步图示了在受到存在活动流的影响时父节点401与子节点402、403之间的关系。

最初，父节点401对无线网状网络中的无线节点上的路由配置进行监视（410）。对路由配置进行监视的步骤可以包括对下述路由配置进行监视：该路由配置濒临超过给定的资源消耗阈值或者正在不利地影响父节点401。在一种示例中，父节点401可以正在进行监视以确定路由表的大小是否正使父节点在对路由更新进行管理时消耗不期望的量的电能。在另一种示例中，父节点401可以正在对非聚合的子节点（这些子节点具有位于由父节点管理的聚合范围之外的单独IP地址，这些地址在父节点的路由表中需要单独的条目）的数目和/或在父节点401上支持这些非聚合的子节点的影响进行跟踪。例如，父节点401可以确定路由更新的频率。

父节点401确定路由表太大了（415）。父节点可以正在监视多个参数并且确定这些参数中的一个或多个超过了指定的阈值。在一种配置中，确定路由表太大了的步骤可以以相对的方式来执行，即相对于可用存储器而言。在另一种配置中，确定路由表太大了的步骤可以以绝对的方式来执行，即确定路由表超过了特定的大小。

父节点401生成并发送地址重配置命令（420）。生成和发送地址重配置命令的步骤可以包括标识地址前缀并发送以这些子节点中的每一者为地址的单播分组。发送地址重配置命令的步骤可以包括优先化的设定，该设定表明该地址重配置命令的重要性。例如，处于普通优先级的参数可以表明：如果子节点没有忙于对任务而言关键（missioncritical）的通信，则子节点应当执行地址重配置。处于第二优先级的参数可以表明子节点应当冒着从DAG脱离的风险而执行地址重配置。于是，子节点可以确定是否执行地址重配置。

子节点402接收地址重配置命令（425）。接收地址重配置命令的步骤可以包括对于子节点402的单播分组地址，表明子节点402应当采取特定的地址前缀。子节点402然后确定不存在活动的流（430）。例如，子节点402可以对通信接口进行检查，以看到最近的时间窗口中不存在经过子节点402的活动通信被交换。或者，子节点402可以确定子节点402没有主动参与到与远程节点的通信会话，例如接收软件更新、参与计量读取或支持子节点402的子节点。注意，并不是不存在已有的流就执行地址重配置。

子节点402然后用优选前缀来对前缀进行重配置（435）。例如，子节点402可以向其邻居发送该子节点将要采取该优选前缀的广播消息。这些邻居然后可以更新其路由表以反映下述事实：子节点402现在要使用新的地址（例如新的IP地址）。

子节点402发送确认消息（440）。发送确认消息可以被用来完成状态过渡，使得父节点401和子节点402都确信地址重配置已被成功地执行。在一种配置中，发送确认消息还表明子节点402的子级也成功地执行了地址重配置。在子节点尚不能到达特定子级的情况下，例如，子节点402可以确认：在100个子级中，除了ADDRESS_A、ADDRESS_B和ADDRESS_C以外的全部子级都成功地执行了地址重配置。

并行地，子节点403接收地址重配置命令（445）。大体上，接收地址重配置命令的步骤类似于上文对于子节点402描述的地址重配置命令。在一些情形下，地址重配置命令可以不同，以反映不同子级的状态中的根本差异。例如，如果子节点403目前正在处理警告消息的流，则子节点403可以指定不同的优先级参数来给予子节点403更大的变动阈值，以继续支持警告消息的流。不同的优先级可以在使用不同的参数时指定，或者，可以在设备可以响应的不同定时器中计入不同的优先级。例如，如果子节点403比子节点402具有更多的子级，则父节点401可以指定不同的定时器用于子节点402和子节点403。

子节点403确定活动的流存在（450）。在一种配置中，确定活动的流存在的步骤包括：确定子节点403是通信会话中的活动参与者。在另一种配置中，确定活动的流存在的步骤包括：确定子节点403正在通过其通信接口支持通信会话。

子节点403可以等待直到活动的流终止（455）。例如，子节点可以等待两个更新周期，以确定通信会话是否已结束，其中，更新周期是这样的时长：父节点401对于该时长等待子节点403作出响应。子节点403还可以等待一个时间窗到期。在该时间窗结束时，子节点可以确定最后一个周期中是否交换了通信。

子节点403可以确定：支持活动的流（或任何其他事件）是否证明拒绝执行地址重配置命令是合理的（未示出）。例如，子节点403可以对分组进行检查，以确定这个活动的流中的分组是否表示对任务而言关键的通信。如果这些分组不表示对任务而言关键的通信，则子节点403可以选择终止这个活动的流以支持地址重配置。或者，子节点403可以选择找到另一个父级并使用新发现的父级来维持这个活动的流。

子节点403使用优选前缀来重配置其地址（460）。另外，子节点403还可以指定由子级（以及这个活动的流中的下游参与者）来执行地址重配置。子节点403然后发送确认消息（465）。

父节点401从子节点402和子节点403接收确认消息（470）。在一种配置中，接收确认消息的步骤包括接收下述消息：该消息表明子节点以及该子节点的子级已被更新。

父节点401移除子节点的旧地址（475）。按照另一种具体实施方式，父节点可以把给定节点的旧IP地址保留有限的时间量。父级移除旧的地址可能是因为它从旧的子级接收了其改变其地址的表示，也可能是因为它从子级接收了旧的地址不再有效的表示，还可能是因为该子级拒绝了重配置其地址但是父级由于缺少资源或其他后果而不能保留这个旧地址。

父节点可以以串行方式检查路由表并移除那些不再有效的地址。路由表然后可以被合并到存储器中，从而使可用存储器的区块（block）尽可能大，而不存在由存储器的交错使用（staggereduse）所造成的低效。

父节点401然后可以把子节点的新地址加入到路由表中（480）。加入这些新地址的步骤可以包括加入地址范围和下述表示，该地址范围代表聚合的一组子级，该表示表明这些子级能被通过特定的通信接口而访问。

在一种配置中，如果子级不希望采取所建议的前缀，则在存储器消耗方面经受某些问题（例如引起IP地址的改变）的父节点可能不得不移除该子节点的地址，以例如在可配置定时器到期之后释放一些存储器。父节点然后可以通知该子节点：尽管它不接受按重新编号的请求来行动，但父节点也必须移除其地址，意味着该子级不再能够经过该父节点而到达。这样，该子节点可以相应地选择另一个父级。

在一种配置中，地址改变可以以手动方式触发。例如，地址重配置命令可以由网络管理操作员生成，或者响应于RPL的全局修理（globalrepair）功能而生成。

尽管以在至少一个节点上引起改变的方式描述了引起子节点的地址改变，但是地址重配置消息也可以用来使用范围或建议前缀来管理和引起改变。例如，LLN中引起子级地址改变的节点事实上可以把范围标识成地址前缀，并在向子节点发送的地址重配置消息中发送所建议的范围。子节点然后可以使用所建议的范围来对于该子节点和该子节点的子级管理地址。这份文档中描述的功能操作和所公开的实现方式可以以数字电子电路的形式实现，或者以计算机软件、固件或硬件的形式实现，这些形式包括这份文档中公开的结构以及它们的结构等同物或者它们中一项或多项的组合。所公开的实施例和其他实施例可以以一个或多个计算机程序产品的形式实现，即计算机程序指令的一个或多个模块，这些计算机程序指令被编码在计算机可读介质上以由数据处理设备执行或对数据处理设备的操作进行控制。计算机可读介质可以是机器可读储存设备、机器可读储存基板、存储器设备或他们中一项或多项的组合。术语“数据处理设备”涵盖了用于处理数据的所有设备、装置和机器，例如包括可编程处理器、计算机、或者多个处理器或计算机。设备除了包括硬件外，还可以包括代码，该代码给有关的计算机程序创建了执行环境，例如构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或者它们中一项或多项的代码。

计算机程序（也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码）可以以任何形式的编程语言来编写，包括编译型和解释型语言，并且它可以以任何形式来部署，包括独立的程序或者作为模块、组件、子程序、或者适于用在计算环境中的其他单元。计算机程序不一定对应于文件系统中的一个文件。程序可以被储存在保存有其他程序或数据（例如储存在标记语言文档中的一个或多个脚本）的文件的一部分中、专用于有关程序的单一文件中、或者多个合作的文件中（例如储存了一个或多个模块、子程序或代码部分的文件）。计算机程序可以被部署成在一个计算机或多个计算机上执行，这些计算机位于一个地点或者分布在多个地点并由通信网络互连。

这份文档中描述的处理和逻辑流可以由一个或多个可编程处理器执行，这些处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行功能。也可以由专用逻辑电路（例如FPGA（现场可编程门阵列）或ASIC（专用集成电路））来执行这些处理和逻辑流并实现设备。

适于执行计算机程序的处理器例如包括通用和专用的微处理器，以及任何种类的数字计算机的任意一个或多个处理器。处理器一般会从只读存储器、或随机存储器、或这两者来接收指令和数据。计算机的关键要素可以包括用于执行指令的处理器以及用于储存指令和数据的一个或多个存储器设备。计算机一般还可以包括一个或多个用于储存数据的海量储存设备（例如磁盘、磁光盘或光盘），或者以可操作方式耦合到该设备以从其接收数据或向其发送数据或者既接收又发送。但是，计算机不是必须具有这样的设备。适于储存计算机程序指令和数据的计算机可读介质可以包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，例如包括：半导体存储器设备，例如EPROM、EEPROM和闪存存储器设备；磁盘，例如内部硬盘或可移除盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路来增补或者结合在专用逻辑电路中。

尽管这份文档包含许多具体细节，但是这些不应认为是对所要求保护的发明或者可能要求保护的发明的范围限制，而应当认为是对具体实施例的特定特征进行的说明。这份文档中在彼此分开的实施例的场合下描述的某些细节也可以组合起来在单个实施例中实现。相反，在单个实施例的场合下描述的各种特征也可以在多个实施例中分开实现或者以任何合适的子组合形式实现。此外，尽管上文可能把一些特征描述成以某些组合方式来作用，即使最初是按照这样来要求保护的，来自所要求保护的组合方式中的一个或多个特征也可以在某些情形中从这种组合方式中除去，所要求保护的组合方式可以针对子组合或者子组合的改变形式。类似地，尽管附图中把一些操作图示成特定的顺序，但是这不应认为是：实现期望的结果要求这些操作必须以所示的特定顺序执行或者按先后次序执行或者执行所图示的全部操作。

这里仅公开了一些示例和实现方式。根据所公开的内容，可以作出对于所描述的示例和实现方式的变更、修改和增强形式以及其他实现方式。

Claims (14)

1.一种在低功率有损网络LLN中对节点进行管理的方法，该方法包括：

由LLN中的父节点对所述LLN中的路由配置进行监视；

由所述父节点对触发参数进行跟踪，该参数被用来引起与所述父节点相关联的一个或多个子节点上的地址改变；

由所述父节点对与所述触发参数进行比较的阈值进行访问；

由所述父节点把所述触发参数与所述阈值进行比较；

由所述父节点基于把所述触发参数与所述阈值进行比较的结果，来确定出现在所述路由配置中的子节点处的地址改变是否是合适的；以及

基于对地址改变是合适的所作的确定，来引起所述子节点的地址改变。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述触发参数进行跟踪的步骤包括：对所述父节点上的路由表的存储器大小进行跟踪。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述触发参数进行跟踪的步骤包括：对与所述父节点相关联的子节点的数目进行跟踪。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述触发参数进行跟踪的步骤包括跟踪与所述父节点相关联的子节点的数目，其中该数目的子节点中的每个子节点与在分配到所述父节点的地址范围之外的地址相关联。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述触发参数进行跟踪的步骤包括对下述频率进行跟踪：所述一个或多个子节点在与所述父节点的路由表相关联的有向无环图DAG中以所述频率进行运动，其中该DAG被所述父节点用于对分组进行路由。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，引起所述地址改变的步骤包括：由所述父节点向所述子节点发送单播信令消息，所述单播信令消息指引所述子节点执行地址重配置。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述单播信令消息包括在所述单播信令信号的主体中的优选前缀，所述方法包括：

指引所述子节点将其地址更新至包括所述优选前缀的地址。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述父节点处接收确认消息，所述确认消息表明所述子节点已执行地址重配置。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述父节点处接收确认消息，所述确认消息表明所述子节点尚未执行地址重配置。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述父节点通过把用于所述子节点的地址从所述父节点的路由表中移除，来更新所述路由配置。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述父节点更新所述路由配置以反映与使用优选前缀的地址相关联的所述子节点的添加，其中更新所述路由配置包括将所述子节点的地址添加至所述父节点的路由表。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括：

从所述子节点接收确认消息，所述确认消息表明所述子节点拒绝了执行所述地址重配置命令；以及

向所述子节点发送丢弃消息，所述丢弃消息表明该父节点将不再把所述子节点作为子级而支持。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于从网络操作者接收到指令，来引起所述子节点的地址改变。

14.一种在LLN中对节点进行管理的系统，所述系统包括：

用于由LLN中的父节点对所述LLN中的路由配置进行监视的装置；

用于由所述父节点对触发参数进行跟踪的装置，该参数被用来引起与所述父节点相关联的一个或多个子节点上的地址改变；

用于由所述父节点对与所述触发参数进行比较的阈值进行访问的装置；

用于由所述父节点把所述触发参数与所述阈值进行比较的装置；

用于由所述父节点基于把所述触发参数与所述阈值进行比较的结果，来确定出现在所述路由配置中的子节点处的地址改变是否是合适的的装置；以及

用于基于对地址改变是合适的所作的确定，来引起所述子节点的地址改变的装置。