CN103650567B

CN103650567B - 用于配置节点的方法

Info

Publication number: CN103650567B
Application number: CN201280034359.XA
Authority: CN
Inventors: B.埃德曼恩; L.M.G.M.托休泽恩; A.M.M.勒肯斯
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2018-04-06
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: RU2584673C2; EP2732656B1; US9948504B2; CN103650567A; JP2014524205A; EP2732656A1; RU2014104568A; JP6045580B2; US20140115132A1; EP2547140A1; WO2013008136A1

Abstract

本发明涉及一种用于配置网络中的受限节点的方法，所述受限节点能够仅仅在有限的接收机会内接收数据，该方法包括在第一节点处：（a）检测需要为受限节点更新网络配置参数值；（b）至少部分地基于受限节点的通信特性决定是否从第一行为改变受限节点行为，所述行为改变包括增加受限节点处的接收机会；（c）根据步骤（b）处的决定，在第一接收机会期间触发将行为改变的请求输送至受限节点；（d）在受限节点的第二接收机会期间触发将更新的网络配置参数值输送至受限节点。

Description

用于配置节点的方法

技术领域

本发明涉及一种用于配置网络的方法、一种维护实体以及一种包括维护实体和多个节点的通信网络。

本发明例如与这样的无线网络相关，其中需要配置的一些节点具有某些强烈的操作限制，比如仅仅有限且不可预测的接收时间窗口。对于ZigBee网络内部的ZigBee绿色能源设备，情况尤其如此。

背景技术

在网络中，尤其是在无线网络中，需要利用网络配置参数的当前使用的值保持每个节点的更新以便维护用于网络每个节点的正确操作。事实上，可能的是，由于非预定的事件，比如干扰频谱或位置的变化，或者由于预定的事件，比如加密密钥的周期性变化，维护实体需要传送用于网络配置参数的新值，比如信道标识符、网络标识符、节点标识符或角色、网络内部的新协调器/维护实体的标识符、加密密钥、密钥描述符或者密钥种子。

然而，在一些网络中，可能存在一些在接收机会方面受限制的节点。举例而言，在ZigBee网络中，可能存在ZigBee绿色能源设备（ZGPD），其收集来自其环境的能量或者具有非常有限的电池以及因而不可预测的接收行为。例如，ZGPD可以是具有机电能量收集器的无电池交换机，一旦其由用户驱动并且发射其信号，则其可以仅仅在短时间内接收。ZGPD的另一个实例是周期性报告传感器，其例如借助于光伏电池收集来自其环境的能量。然而，该能量在环境中的存在性是不可预测的，并且该传感器可能在一定时间段内不再能够报告。由于其能量预算限制的原因，那些设备也不能经由主动搜索发现新参数。

假定这些设备不能在每个时间点接收配置信号，如果网络的重新配置发生在受限设备的两个接收机会之间的间隔中，那么该受限设备将不知道参数值的变化。这很可能使得该受限设备从网络中排除，因为它仍然会使用网络参数的先前版本并且因而它的消息很可能不被接收，或者如果接收的话——很可能被其已经更新的通信伙伴丢弃。为了将该受限设备重新整合到网络中，需要特殊的过程，该过程非常可能需要来自用户的人工干预，可能时间长并且因而是一个大的维护负担。

而且，操作中的接收机会的持续时间可能非常短，在发射了数据分组之后尤其如此。例如，ZigBee绿色能源设备在其发送（在用户/传感器/应用程序触发时）的规则帧中通过设置RxAfterTx标志为该发射之后.5ms而表示接收能力，ZGPD打开其无线电至少0.576ms以进行接收，0.576ms与最短绿色能源设备帧相应。该持续时间不足以例如接收包含新密钥的分组。

国际专利申请No. WO2011/055292公开了一种用于网络中的无线通信的方法，该网络包括资源有限设备以及用于与资源有限设备通信的代理设备。该方法特别地记载了资源有限设备（ZGPD）发射要转发至网络中的目的地设备的包含源标识符的帧，并且代理根据该帧构造要转发至目的地设备的分组。代理设备根据接收的分组导出源相关信息并且将该信息包含在分组中。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种减轻上述问题的方法。

本发明的另一个目的是提出一种用于与受限节点通信的方法，其允许保持这样的受限节点的维护是最新的。

本发明的另一个目的是提出一种促进包括受限节点且其中一些参数需要动态地设置的网络的操作的方法。

受限节点指的是具有受限制的发射和/或接收能力的节点。一个说明性实例是像交换机或传感器那样的能量收集设备，其在被提供能量之后仅仅可以在降低的且有时不可预测的时间量内通信。另一个实例是仅仅在应用程序触发时，例如在感测到特定值时进行发射/接收的设备。更多的实例将在本发明的具体实施方式部分进行说明。

为了达到上述目的，依照本发明的第一方面，提出了一种用于配置网络中的受限节点的方法，所述受限节点能够仅仅在有限的接收机会内接收数据，该方法包括在第一节点处：

（a）检测需要为受限节点更新网络配置参数值；

（b）至少部分地基于受限节点的通信特性决定是否从第一行为改变受限节点行为，所述行为改变包括增加受限节点处的接收机会；

（c）根据步骤（b）处的决定，在受限节点的第一接收机会期间触发将行为改变的请求输送至受限节点；

（d）在受限节点的第二接收机会期间触发将更新的网络配置参数值输送至受限节点。结果，通过该方法允许实现在操作期间配置受限节点。本发明基于这样的认识：这种受限节点的正常操作很可能危及或者减缓受限节点的配置。受限节点未及时更新的一些后果包括该受限节点不可能被其邻居理解。这将需要运营商的干预以便检测和重新配置该节点。这种自动重新配置将避免这样的干预。

依照本发明的第二方面，本发明也涉及一种用于配置网络的方法，所述网络包括维护实体和多个节点，该方法包括步骤：

在维护实体处，（1a）检测网络中至少一个受限节点的潜在存在性，所述受限节点能够仅仅在若干时间段内接收数据；

在维护实体处，（1b）确定需要更新网络配置参数值，所述网络配置参数是所述至少一个受限节点和网络的所述多个节点共用的；

在维护实体处，（1d）触发将更新的网络配置参数值输送至受限节点；

（1e）执行本发明第一方面的方法。

依照本发明的第三方面，提出了一种无线电节点，该无线电节点包括用于配置网络中的受限节点的配置装置，所述受限节点能够仅仅在有限的接收机会内接收数据，该无线电节点包括：

检测装置，其用于检测需要为受限节点更新网络配置参数值；

控制器，其用于至少部分地基于受限节点的通信特性决定是否改变受限节点行为，所述行为改变包括增加受限节点处的接收机会；

该控制器被布置用于在决定改变受限节点的行为之后在接收机会期间触发将行为改变的请求输送至受限节点，并且在受限节点的后续接收机会期间触发输送更新的网络配置参数值。

本发明的这些和其他方面根据以下描述的实施例将是清楚明白的，并且将参照这些实施例进行阐述。

附图说明

现在通过实例的方式参照附图更详细地描述本发明，在附图中：

- 图1为其中实现本发明的第一实施例的网络的框图。

- 图2为绘出依照本发明第一实施例的方法的流程图。

- 图3A和图3B为示出本发明实施例中使用的用于新命令帧的提出的格式的框图。

具体实施方式

本发明涉及一种包括多个彼此通信的节点的网络，并且涉及一种用于配置网络中的受限设备的方法。这样的受限设备具有例如有限能量供应装置。这样的设备可以用在其中其他设备没有相同限制的网络中。在本发明的一个示例性实施例中，该网络为无线网状网络。本发明将在ZigBee标准以及更特别地ZigBee绿色能源（ZGP）标准的背景下进行描述，其中受限设备为ZigBee绿色能源设备（ZGPD）。

这样的ZGPD可以例如为能量收集设备，例如交换机，其将用户对交换机驱动的机械能转换成电能。在驱动之后，交换机可以发射有限数量的分组，并且使用剩余能量接收来自网络中的其他节点的数据分组。用于这样的ZGPD的接收机会非常短，且在操作中不可预测，因为它们是用户驱动和当时收集的能量的量的直接结果。

另一种ZigBee绿色能源设备是将环境能量转换成用于操作的电能的传感器节点。例如，这样的传感器节点可以是仅在它接收到足够的光时才操作的光传感器。类似地，可以使用其他传感器，比如由热电偶提供功率的温度或热传感器、由流量提供功率的流量传感器、由电磁辐射提供功率的功率传感器或者用于确定用户的存在性的声传感器。

依照ZigBee绿色能源规范，ZigBee绿色能源设备在其具有足够的能量预算的情况下可以在紧接着其发送消息之后的有限时间内（在选定的时间）接收消息（在交换机的情况下，用于接收和发送二者的能量来自同一个按钮按压）。ZigBee绿色能源设备在其发送（在用户/传感器/应用程序触发时）的规则帧中通过设置RxAfterTx标志为该发射之后.5ms而表示接收能力，ZGPD打开其无线电至少0.576ms以进行接收。该接收机会通常不持续长得多的时间。

操作模式下的ZGPD不知道期望参数更新，因此它可能仅仅保留最少量的能量以用于接收。结果，在配置命令要求长的更新帧，例如ZGPD调试应答帧携带（16字节的）安全密钥的情况下，这种长帧不能相应地被处理，例如以其完整的长度接收，或者提供的内容存储在非易失性存储器中。

相应地，依照本发明的当前定义，提出了一种用于配置这些特殊的受限节点的方法。特别地，这种方法可以要求特定的ZigBee绿色能源设备命令将受限节点的正常操作模式改变为“参数接收模式”。这种参数接收模式包括ZGPD的用于发射和/或接收的特殊行为，以便改进ZGPD接收到更新的机会。

当用于ZGPD的参数更新待决时，可以根据这样的准则首先发送ZGPD“更新待决”命令，这些准则例如更新的网络配置参数的优先级、更新的网络配置参数帧的长度、受限节点接收机会的持续时间、受限节点接收机会的频率、受限节点的能力、受限节点的应用功能、受限节点的位置、受限节点的优先级。这样的命令可以非常短并且可以重复地发射以便增大接收概率。该命令可以由ZigBee绿色能源基础结构设备——与ZGPD配对的一个/任何ZigBee绿色能源信宿（ZGPS），或者被指定为TempMaster（临时主机）的任何ZigBee绿色能源代理（ZGPP）、将ZGPD命令翻译成规则的ZigBee命令以便转发至规则的ZigBee节点的ZigBee绿色能源能力设备——发射，以便就待决的更新告知ZGPD。然而，如此后将详述的，消息的发送和更新进展的跟踪也可以由以下任何设备/角色进行：ZigBee维护设备（ZigBee信任中心、ZigBee协调器、网络管理器）、ZigBee绿色能源设备维护设备、调试工具、集中器、网关……。作为响应，ZGPD可以修改其行为。而且，可以完成该命令以便以希望的方式影响行为修改。当处于参数接收模式下时，ZGPD可以发送与正常“数据”帧不同的其他命令，以便避免接收时系统中的不必要的混淆，并且也节省用于接收的能量。一个良好的候选是两个信道子字段均设置为ZGPD已知的当前操作信道的ZGPD信道请求命令，或者ZGPD成功命令。

如图1中图示出的，本发明的第一实施例可以在ZigBee网状网络100中实现，该网络包括协调器101和多个无线电节点110。在该实例中，网络100进一步包括符合ZigBee绿色能源规范的设备，比如与ZigBee绿色能源信宿（ZGPS）1020或者与ZigBee绿色能源代理（未示出）配对的ZGPD交换机1000或者ZGPD传感器1001。ZGPS可以是可以由一个或多个ZGPD交换机1000或传感器1001控制的驱动器设备。例如，ZGPS为灯。常见的是，尤其是在照明的情况下，多个ZGPS由单个ZGPD控制。这些ZGPS通常连接到市电，与只能在不可预测的接收机会内接收的ZGPD相反的是，其通常在接收或发射机会方面不受限制。为了避免ZGPD 1000或1001与ZGPS 1020之间的通信中的冲突，可以指定代理或信宿TempMaster与ZGPD通信。

依照本发明的第一实施例，知道更新要求的ZGPS 1020与远程TempMaster通信。该过程对于选定的TempMaster完全透明，其可以简单地：（i）将GPDF存储到其zgpTxQueue中以便如ZGPS所指示的发射到ZGPD；并且（ii）在接收到来自ZGPD的GPDF时发送GPDF（绿色能源设备帧），如果在其zgpTxQueue中存在任何GPDF的话。

该方法将参照图2的流程图进行说明。

在步骤S201处，与ZGPD 1000配对的ZGPS 1020例如通过接收ZGP响应或者ZGP系统维护警告而了解到待决的参数更新。

在步骤S202处，ZGPS 1020可以推荐TempMaster或者发起TempMaster选举。该TempMaster从所述多个ZGPS之中进行选择，包括自己和处于ZGPD的无线电范围内且能够与ZGPD通信的可用转发代理。该选择将充当用于ZGPD 1000的TempMaster。

在步骤S203处，ZGPS 1020可以确定是否要求或者优选的是改变ZGPD的操作模式以便执行配置参数的更新。该决定可以根据ZGPD的当前能力以及与更新命令相联系的一些参数进行，所述参数比如更新命令帧的长度、其优先级。对于改变ZGPD的操作模式的触发也可以是外部的（例如包含在如本文稍后在补充解决方案中描述的接收的ZGP响应或ZGP系统维护警告中）。

在步骤S204处，ZGPS 1020可以利用ZGPD更新待决命令帧将ZGP响应发送至TempMaster。一些子选项可以相应地设置。

例如，可以用信号发送以下子选项：

· 扩展Rx窗口以增加接收机会持续时间。它可以在更新帧比ZGP规范限定的最小Rx帧更长的情况下设置。在一个实例中，如果选择了该子选项，那么ZGPD将停止发送正常数据分组，并且将仅仅发射短的专用消息（例如两个信道子字段均设置为ZGPD已知的当前操作信道的ZGPD信道请求命令，或者ZGPD成功命令）以表示预定时间之后的到来的接收机会；而且，另外，可以将携带待决更新帧的字节或持续时间的确切长度的字段包含在ZGPD更新待决命令中，以更精确地指示ZGPD如何表现。ZGPD因此可以相应地反应并且扩展其接收窗口。

· 增加报告频率以便更频繁地创建接收机会。它可以在更新时间（例如如ZigBee维护实体所表示的）短的情况下设置；或者取决于同时更新的ZGPD的数量/报告频率、网络中的其他处理等等。这种报告频率的增加可能更适合于可以以更规则的方式收集能量的ZGPD传感器，例如温度传感器或者光传感器。如上所述，ZGPD此外可以在该操作模式下防止发射完整的数据分组以便节省用于接收机会的能量，并且发射短的专用消息以便表示到来的接收机会。

· 另外，可以将携带请求的报告频率的字段包含在ZGPD更新待决命令中，以更精确地指示ZGPD如何表现。而这在接收ZGPD中将需要更多的智能。

· ACK请求请求ZGPD承认接收的消息。它可以依照更新优先级以及如ZGP响应或者ZGP系统维护警告中所表达的维护实体的请求进行设置。应当指出的是，只有一些确认模式需要传播到ZGPD。而且，在ZGPD处不正确地解码接收的分组的情况下，为了节省用于接收机会的能量，可能不需要发送NACK。

· 允许信道切换（toggling）行为，要求ZGPD为每个后续的发射从支持的信道集合中选择信道；

· 进入调试模式，该模式是正常地为初始配置或维护保留的操作模式；

· 对于Tx使用特殊命令，其请求ZGPD使用专用命令（例如两个信道子字段均设置为ZGPD已知的当前操作信道的ZGPD信道请求命令，或者ZGPD成功命令）以用于宣布接收机会；

· 进入/退出模式，其请求ZGPD切换到特殊行为或者切换回所述操作模式。

在步骤S205处，TempMaster可以将ZGPD更新待决命令置于其zgpTxQueue中，并且将试图在ZGPD的下一个接收机会中输送它。该接收机会通常通过接收具有从该ZGPD设置的RxAfterTx的第一GPDF而用信号发送。

在步骤S206处，当接收到ZGPD更新待决命令时，ZGPD——如果能够并且及时在接收成功时检查——如ZGPD更新待决命令所请求的且依照其能力修改更新相关行为。例如，ZGPD进入“参数接收模式”（可能要求将内部变量设置为“参数接收模式”）或者“调试模式”；对于ACK请求：它将内部变量设置为在接收到新参数时使用旧/新参数发送ZGPD成功。此外，它可以限制GPDF中的重发次数或者其自身的数据分组（GPDF）的重发之间的时间，或者使用专用的短GPDF以节省用于接收/存储新参数的更多能量。它也可以改变报告间隔。

在步骤S207处，当输送GPDF时，TempMaster可以向ZGPS发送确认以表示ZGPD当前正在更新。可以使用选项字段的GPDF输送子字段为0b1的ZGP通知。

在步骤S208处，当接收到来自TempMaster的确认时，ZGPS创建ZGPD更新帧（ZGPD信道配置/调试应答），并且在ZGP响应中将其发送至TempMaster。TempMaster可以将ZGPD命令置于其zgpTxQueue中。作为该实施例的一种变型，更新帧也可以与更新待决命令帧一起发射。

在步骤S209处，在其下一次发射时，在“参数接收模式”下，ZGPD优选地可以发送具有包含在信道切换行为字段的子字段中的用于未来发射的信道数量的ZGPD信道请求。应当指出的是，ZGPD信道请求在这里用作一种触发来自TempMaster的通信的“哑”分组（而不会将系统和数据GPDF混淆）。而且，尤其是在请求信道切换时的情况下，ZGPD可以在哑分组应答中表示它将在其上进行接收的后续信道，从而允许代理调节其Tx信道并且输送分组。也可以使用用于“哑”分组的另一种格式。

在步骤S210处，当接收到来自ZGPD的GPDF时，TempMaster发送ZGPD更新命令。然后，它可以将确认发送至ZGPS（例如ZGP通知）。

在步骤S211处，取决于ACK参数值，ZGPS认为更新成功地执行：

a. 如果非ACK：在发射具有ZGPD更新命令的ZGP响应时；

b. 如果发送：在接收到具有ZGPD信道请求的ZGP通知时；

c. 如果ACK：当ZGPD发送ZGPD成功命令时；

d. 如果“使用参数的ZGPD”ACK（并且信道被更新），则如下继续（S212-S214（未示出））。

e. 如果“使用参数的ZGPD”ACK（并且PANId/密钥被更新），则如下在S215-S218（未示出）中继续。

在步骤S212（未示出）处，ZGPS可以发送优选地没有ZGPD命令或者具有专用“哑”ZGPD命令（例如进入/退出子字段设置为“退出”的ZGPD更新待决命令）的ZGP响应，并且指示TempMaster在新操作信道（如ZGP响应命令的TempMaster Tx信道字段/ZGPP Tx信道字段中所表示的）上侦听来自ZGPD的一些通信。

在步骤S213（未示出）处，当接收到该ZGP响应时，TempMaster切换到ZGPS所表示的信道，并且启动定时器。一旦它接收到来自该ZGPD的GPDF（以及及时在接收成功时检查），它立即切换回旧的操作信道并且在那里发送ZGP通知。

在步骤S214（未示出）处，ZGPS在其接收到携带ZGPD成功的ZGP通知的情况下认为更新成功。

在步骤S215（未示出）处，必须在TempMaster代理上临时地修改更新的参数：

a. 如果它是PANId，那么可以用新值临时地覆盖它。或者优选地，可以临时地将TempMaster置于混杂模式下。

b. 如果它是密钥，那么可以临时地覆盖ZGPD密钥属性。或者优选地，可以将新密钥存储在可替换ZGPD密钥属性中。

c. 如果需要特殊凭证（密钥、地址）以执行ZGPP上的这种更新，那么ZGPS可以通知正确的维护实体，让它在步骤S216-218（未示出）被执行之前首先执行更新。这可以尽快在步骤S202中完成，最迟在步骤S216中完成。

在步骤S216（未示出）处，ZGPS发送优选地没有ZGPD命令或者具有专用“哑”ZGPD命令（例如进入/退出子字段设置为“退出”的ZGPD更新待决命令）的ZGP响应，并且指示TempMaster在操作信道上输送它。

在步骤S217（未示出）处，当接收到该ZGP响应时，TempMaster启动定时器。如果它接收到来自ZGPD的GPDF（以及及时在接收成功时检查），那么它将具有接收的GPDF的ZGP通知发送至ZGPS。

在步骤S218（未示出）处，ZGPS在其接收到具有ZGPD成功的ZGP通知的情况下认为更新成功。

在步骤S219（未示出）处，一旦更新成功执行（依照要求的准则），那么ZGPS——如果被请求且处于请求模式下的话——在一个实现方式实例中可以将确认发送至维护实体。

在该实施例的一种变型中，为了确保该方法也在集中式设置（其中ZigBee/ZGPD维护实体触发所述过程）中起作用，维护实体可能需要确保确认被输送至它本身，使得它可以将下一个GPDF植入TempMaster中。

这可以通过维护实体（临时地）变成ZGPD管理组的成员[即对于适当的端点，将该组添加到其APS列表]（如果有的话），或者在TempMaster处临时地将单播配对添加到其自身的地址，使得它接收到ZGP通知而完成。再者，可以设置ZGP参数更新状态命令。

在这样的设置中，触发参数更新的设备（ZigBee/ZGPD维护实体）也可以通过将ZGPD更新待决命令发送至TempMaster/信宿或者通过将用于该命令的设置包含在触发命令（ZGP响应或者ZGP系统维护警告）中而提供用于该命令的这些设置。

在第二实施例中，在可能是“智能”ZGPP/ZGPS/ZGPC的TempMaster处采取更多的决定。

在步骤1处，与ZGPD配对的ZGPS了解待决参数更新（例如通过此后在补充解决方案中描述的方法，即通过接收ZGP响应或者ZGP系统维护警告）。

在步骤2处，它可以推荐TempMaster（来自它本身、其他信宿以及处于ZGPD无线电范围内且能够与ZGPD通信的可用转发代理）。在该实例中，将假设ZGPS挑选本身作为TempMaster。

在步骤3处，它生成ZGPD更新待决命令，并且其子选项相应地设置。

例如：

· 扩展Rx窗口——在更新帧比由标准限定的最小Rx帧更长的情况下设置；

· 增加报告频率——在更新时间（例如如ZigBee维护实体所表示的）短的情况下设置；

· ACK——可以依照更新优先级和维护实体的请求设置；

· 允许信道切换行为，要求ZGPD为每个后续的发射从支持的信道集合中选择信道；

在步骤4处，TempMaster将ZGPD更新待决命令置于其zgpTxQueue中，并且在接收到具有从该ZGPD设置的RxAfterTx的第一GPDF时将它输送至ZGPD。

在步骤5处，当接收到ZGPD更新待决命令时，ZGPD——如果能够并且及时在接收成功时检查——如ZGPD更新待决命令所请求的且依照其能力修改更新相关行为。例如，ZGPD进入“参数接收模式”（可能要求将内部变量设置为“参数接收模式”）或者“调试模式”；对于ACK请求：它将内部变量设置为在接收到新参数时使用旧/新参数发送ZGPD成功。此外，它可以限制GPDF中的重发次数或者其自身的数据分组（GPDF）的重发之间的时间，或者使用专用的短GPDF以节省用于接收/存储新参数的更多能量。它也可以改变报告间隔。

在步骤6处，当输送ZGPD更新待决命令时，TempMaster创建ZGPD更新帧（ZGPD信道配置/调试应答）并且将它置于其zgpTxQueue中。

在步骤7处，在下一次发射时，在“参数接收模式”下，ZGPD优选地可以发送具有包含在信道切换行为字段的子字段中的用于未来发射的信道数量的ZGPD信道请求。

在步骤8处，当接收到来自ZGPD的GPDF时，TempMaster发送更新命令。

在步骤9处，像在第一实施例中那样，然后，取决于ACK参数值：

a. 如果非ACK/发送：ZGPS认为更新成功地执行

b. 如果ACK（并且更新的参数为信道），则如下继续（10）。

c. 如果ACK（并且更新的参数为PANID/密钥），则继续（11）。

在步骤10处，TempMaster进入新操作信道（如ZGP响应或者ZGP维护警告命令所表示的）并且启动定时器。如果直到超时都没有接收到ZGPD成功命令，那么它切换回所述操作信道并且再次进入步骤6。如果ZGPS接收到ZGPD成功命令，则它认为更新成功。

在步骤11处，ZGPS改变其自身的配置，使得它可以使用新参数接收ZGPD成功命令

a. 如果新参数为PANId，那么可以用新值临时地覆盖TempMaster的PANId。或者优选地，可以临时地将TempMaster置于混杂模式下。

b. 如果新参数为密钥，那么可以临时地覆盖ZGPD密钥属性。或者优选地，可以将新密钥存储在可替换ZGPD密钥属性中。

这可以尽快在步骤2中完成（例如如上面的优选选项所表示的，如果所述改变允许用旧参数和新参数进行接收），最迟在步骤12中完成。

ZGPS在其接收到ZGPD成功命令的情况下认为更新成功。

在步骤12处，一旦更新成功地执行（依照所要求的准则），那么ZGPS——如果被请求且处于请求模式下的话——将确认发送至维护实体。

应当理解的是，如这里针对TempMaster ZGPS所描述的相同行为可以由TempMaster ZGPP执行。然而，ZGPP必须理解更新过程（依照当前的ZGP规范，它仅仅发送由ZGPS或者维护实体生成的ZGPD命令以及接收自ZGPD的隧道命令）。

在这些实施例的一种变型中，上面的方法可以适于在特殊实体上执行，该特殊实体是用于直接地或者通过代理与ZGPD通信的ZigBee绿色能源设备的维护（ZGPD-ME）。

在上面的所有实施例中，ZGPD可以在更新完成（接收到新参数并且可选地在由ZGPD更新待决命令请求并且受ZGPD支持的情况下提供承认）时，或者在接收到进入/退出模式子字段设置为0b0的ZGPD更新待决命令时自动地退出该特殊模式（如ZGPD更新待决命令所请求的且受ZGPD支持的参数接收模式或调试模式）。在后一情况下，所述命令需要由触发/执行更新的设备（维护实体、信宿、TempMaster）发送至ZGPD。进入/退出模式子字段设置为0b0的ZGPD更新待决命令也可以在其他时间发送，以便指示ZGPD返回到操作模式。

图3A和图3B图示出ZGPD更新待决命令帧格式的一个实例。

ZGPD更新待决命令可以是无有效载荷的命令以便限制其长度。在其接收时，ZGPD尽可能地修改其行为。

另外，如图3A中所图示的，ZGPD更新待决命令可以包括具有若干子字段/标志的字段，以便以如上面的第一和第二实施例中所描述的特定方式修改ZGPD的行为。在其接收时，ZGPD考虑到该命令中的值而尽可能地修改其行为。

进入/退出模式在被设置为0b1的情况下表示ZGPD应当——如果能够的话——离开所述操作模式并且进入特殊更新模式——参数接收模式（如果受支持的话）或者调试模式（如果受支持的话）——如果设置了进入调试模式子字段。如果被设置为0b0，则进入/退出模式表示ZGPD切换回操作模式。

扩展Rx窗口在被设置为0b1的情况下表示ZGPD应当——如果能够的话——在下一个ZGPD发射之后将接收窗口的持续时间扩展到超过ZGPD的最小标准限定的持续时间。于是，它允许适应将更长的帧发送至ZGPD和/或TempMaster将帧发送至ZGPD超过一次（以便即使在第一发射部分地破坏的情况下也允许可靠的接收）。为了适应这点，ZGPD——根据其能量预算和能力——可能需要缩短发射/限制重试的次数或者发送更短的帧。

增加报告频率在被设置为0b1的情况下表示ZGPD应当——如果能够的话——临时地增加其报告频率。为了适应这点，ZGPD——根据其能量预算和能力——可能需要缩短发射/限制重试的次数。

要求的ACK表示TempMaster是否请求ZGPD确认新参数的接收。它可以取以下值

00 - 非ACK

01 - ACK，使用旧参数发送ZGPD成功命令（延迟的参数切换）；

10 - ACK，使用新参数发送ZGPD成功命令（即时参数切换）

11 - 保留。

这些值可以由控制ZGPD更新过程的设备（信宿/TempMaster/维护实体）限定或者可以从触发参数更新过程的命令（例如来自ZGP响应或者ZGP系统维护警告命令的扩展的ACK请求）导出。

允许信道切换行为在被设置为0b1的情况下表示ZGPD应当——如果能够的话——为每个后续的发射从支持的信道集合中选择信道。

进入调试模式在被设置为0b1的情况下表示ZGPD应当——如果能够的话——切换到调试模式。

对于Tx使用特殊命令在被设置为0b1的情况下表示ZGPD应当——如果能够的话——使用专用命令（例如ZGPD信道请求命令或者ZGPD成功命令）以用于表示特殊模式下的附加接收机会。该特殊命令优选地发送一次，或者如对于规则GPDF所限定的可以重试。

另外，ZGPD更新待决命令可以包括具有附加信息的附加字段，所述附加信息例如所请求的接收窗口的确切持续时间或者接收机会之间的确切接收频率/时间间距、用来宣布附加接收机会的特殊ZGPD命令的标识符。这些字段的存在性优选地可以通过设置为0b1的选项字段的相应子字段表示。

而且，应当指出的是，先前的实施例可以与涉及整个网络的配置的一些其他方面组合。事实上，即使先前的实施例着眼于受限设备的配置，也可能发生这样的配置不仅与ZGPD有关，而且与网络的所有节点有关。

事实上，在ZigBee网络中，诸如密钥、信道、PANId等等之类的配置参数可能需要对于整个网络改变。具有其非常有限的能量预算的ZGPD既不保证在更新生效之前接收到更新，也不能发现所述改变并且自我调节。如果ZGPD不及时更新，那么这可能需要人工的重新调试，其由于ZGPD的有限的通信和用户接口（UI）能力的原因而是耗时、人工密集的，并且也使得能量收集ZGPD的主要主张：其免维护操作无效。

可以与先前的实施例组合的补充解决方案提供了将改变的网络参数高效且可靠地输送至ZigBee网络中操作的ZGPD。为此目的，由负责的ZigBee维护实体（例如信任中心、ZigBee PAN协调器或者网络管理器）事先就计划的参数改变通知ZGP基础结构设备，即能够依照ZGP标准与ZGPD通信的ZigBee设备，使得它们有时间更新ZGPD。一旦执行了更新，ZGP基础结构设备可以向负责的ZigBee维护实体提供更新状态响应。为此目的，限定新的帧ZGP格式和帧扩展。

依照ZigBee规范ZigBee document 053474r19, “ZigBee specification”,revision 19, October 12, 2010, section 4.6.3.4，安全密钥更新在2-消息方法中完成。对于第一消息，在单播或者广播中将密钥分发至所有ZigBee设备。对于第二消息，这些设备应当切换为使用新密钥。

依照ZigBee规范ZigBee document 053474r19, “ZigBee specification”,revision 19, October 12, 2010, section 3.10 和附录E，信道和PANId更新经由来自网络管理器/ZigBee PAN协调器设备的广播而执行。在接收到该消息之后的固定时间（nwkNetworkBroadcastDeliveryTime，与ZigBee-PRO网络中的几秒相应），每个设备切换到新配置。

缺点在于，这些机制没有为ZGP基础结构设备提供将新参数转发至ZGPD的足够时间。此外，它们不允许向管理ZigBee实体提供关于有多少ZGPD以及哪些ZGPD被更新的任何反馈，并且因此使得包括人工重新调试的更新后维护更加麻烦。特别是对于密钥更新而言，由所有ZGP基础结构设备实现的简单地将新值写到zgpSharedSecurityKey属性不允许实现清晰的ZGPD更新控制过程。

本解决方案提出限定ZigBee维护实体上的知道网络中ZGPD设备的存在性并且相应地管理ZigBee参数过程的新能力。为此目的，一旦做出参数改变的决定并且检测到网络中ZGPD的存在，那么ZigBee维护实体延迟ZigBee更新。相反地，它首先触发ZGPD参数更新过程。它具有用于收集来自ZGP基础结构设备的状态响应并且用于基于包括ZGPD更新进展的某些准则确定执行ZigBee更新的时间的装置。为此目的，本解决方案限定新的ZGP命令或者扩展现有的ZGP命令。为了允许实现ZGP中的双密钥操作，提出附加的AlternateKey ZGP属性。

依照如ZigBee Document 095499, “Draft ZigBee Green PowerSpecification”, version 0.9, revision 16, May 16, 2011中限定的ZGP规范，ZGPD在其具有足够能量预算的情况下可以在紧接着其发送消息之后的有限时间内在选定的时间接收消息。在ZGPD交换机的情况下，用于接收和发送二者的能量来自用户的同一个摇杆切换。由于其能量预算限制的原因，这些设备也不能够经由主动搜索发现新参数。在用户或传感器或应用程序或时间或收集器/能量存储装置触发时，ZGPD在其发送的规则帧中通过设置RxAfterTx标志为该发射之后.五（5）ms而表示接收能力，ZGPD打开其无线电至少0.576ms并且通常不会长得多以进行接收。由于该时间非常受约束的机制的原因，发送器不使用具有冲突避免的载波感测多路访问（CSMA/CA）以便不浪费发射机会。因此，至关重要的是只有一个设备向ZGPD发射，否则，多个发射将以接近1的概率冲突。为此，ZGP规范限定了TempMaster选举过程，使得由ZGPD控制的信宿在其处于ZGPD的无线电范围内的情况下通过使用到起源ZGPD的距离的准则以及ZGP基础结构设备的短地址从代表该特定ZGPD和本身转发的代理中选择一个设备。然而，该机制缺乏由相同ZPGD控制的多个信宿之间的TempMaster解决方案，在它们将自己指定为TempMaster的情况下，尤其如此。本解决方案提出改变TempMaster选举过程和ZGP响应帧以便对此适应。

此外，当前的TempMaster/FirstToForward代理选举可以在接收到具有设置的RxAfterTx子字段的ZGPD命令帧时立即执行。然而，选定的TempMaster的地址或者信宿是否处于ZGPD的直接无线电范围内的信息当前都未存储在信宿中。缓冲更新帧直到与ZGPD的下一次交互，以便首先确定TempMaster并且然后准备ZGPD更新帧引入了附加的延迟，并且因而可能导致更新成功率降低。因此，到ZGPD的特别帧输送（例如比如由ZigBee参数更新所触发的）是难以执行的。为了处理这点，提出了将TempMaster相关信息存储到信宿中。特别地，提出信宿附加地将以下信息存储在每个（RxAfterTx能力）配对ZGPD上：

（i）InRange标志——表示信宿是否能够直接从ZGPD接收，以及

（ii）TempMaster字段——表示最后选举的TempMaster或者当前首先转发代理。

（iii）TempMaster距离字段——表示到TempMaster的距离，也表示其是否为信宿本身。这些项目可以存储在信宿表条目中或者单独地存储；它们中的全部或者仅仅一些作为强制的或者可选的项目。

为了执行ZGPD更新，ZigBee维护实体——除了由ZigBee规范限定的功能之外——还具有以下功能：

1）它知道系统中是否使用了ZGP设备。

2）它包括延迟ZigBee参数更新的策略以便为ZGPD提供附加的更新机会。

（i）依照一个实施例，它具有任何ZGPD是否能够或者不能够接收的知识。此外，ZigBee维护实体可以知道网络中有多少ZGPD能够接收以及还有哪些ZGPD具有这种能力。

可替换地，如果它没有发现ZGPD接收能力的能力/关于ZGPD接收能力的信息，那么ZigBee维护实体可以将关于试图更新哪个ZGPD的决定留给ZGP基础结构设备。它们可以通过检查该ZGPD的RxOnCapability来这样做。这种区分优选地在更新过程中尽可能早地完成，以便限制与更新关联的通信量和/或延迟。

（ii）如果ZigBee维护实体能够维护用于ZGPD的NWK密钥，那么它优选地会知道用来保护ZGPD通信的密钥是否从被更新的ZigBee NWK密钥导出，以及因此是否需要更新ZGPD并且延迟ZigBee参数更新。可替换地，如果它没有发现（由特定ZGPD）使用的ZGPD安全密钥类型的能力/关于该ZGPD安全密钥类型的信息，那么ZGPD维护实体/ZGP基础结构设备通过检查（由特定ZGPD）使用的ZGPD安全密钥类型而做出该决定。这在更新过程中尽可能早地完成以便限制通信量。

（iii）如果ZigBee维护实体能够维护PANId，那么它优选地会知道任何ZGPD是否使用了该PANId值（而不是缺省广播PANId值0xffff）以及因此是否需要更新ZGPD并且延迟ZigBee参数更新。

（iv）延迟可以取决于更新的参数的类型以及更新它的ZigBee方法。在一个实例中，将新参数输送至ZigBee节点以及激活新参数二者都可以被延迟。在另一个实例中，只能延迟新参数的激活；这对于ZigBee网络密钥更新是可能的。

3）它可以具有根据ZGPD更新的进展触发ZigBee参数更新的策略。该策略准则取决于ZigBee维护实体供应商、使用它的应用程序简档或者特定网络的管理器，并且可以包括：

（i）给予ZGPD固定量的附加更新时间

（ii）例如基于其功能、位置、能力更新的给定子集的所有ZGPD

（iii）更新的ZGPD（子集）的给定百分比。

4）ZigBee维护实体具有通过发送以下命令触发ZGPD更新的能力：

（i）ZGP系统维护警告命令；

（ii）和/或ZGP响应命令——如下文中所提出的修改；

5）可选地，ZigBee维护实体具有指定用于ZGPD的TempMaster的能力。

6）可选地，它具有通过接收ZGP更新状态命令跟踪ZGPD更新的进展的能力。它可以经由更新触发命令中的适当设置请求/抑制更新确认。

7）此外，ZigBee维护实体可能能够将更新结果例如作为表示需要人工更新的ZGPD的位置的网站地图呈现给用户（例如网络管理员）。

8）可选地，ZigBee维护实体能够例如在信道更新的情况下在参数更新在ZigBee网络中变得有效之后通过将ZGP响应命令重新发送至选定的TempMaster，指示它临时地移动到旧操作信道而重新触发用于选定的ZGPD的更新过程。

所有上面提到的功能都可以由实际负责的ZigBee维护实体（信任中心、ZigBeePAN协调器、网络管理器）执行。可替换地，只有功能1和2在ZigBee维护实体中实现，并且实际的ZGPD更新和更新进展跟踪可以委派给另一个实体且由该实体执行，该实体为具有关于ZGPD的更多知识的ZGPD维护实体（例如中央控制器或集中器、ZGP调试工具等等）。ZGPD维护实体可以是单独的设备或者ZigBee维护实体的单独的模块/角色。

该解决方案的第一实例是利用半集中式TempMaster选举的信道更新。先决条件是ZigBee维护实体（在这种情况下为ZigBee网络管理器或者ZigBee PAN协调器）知道网络中ZGPD的存在，并且对于每个RxAfterTx能力ZGPD，至少一个由该ZGPD控制的ZGPS是ZigBee维护实体所知道的（例如作为调试的结果或者基于计划、组分配或者基于读出信宿表）。它进一步具有何时执行ZigBee参数更新的一些策略准则（例如ZGPD超时已到或者ZGPD的给定子集的给定百分比成功更新）。

在第一步骤中，ZigBee维护实体将ZGP系统维护警告命令发送至选定的信宿集合。ZigBee维护实体以这样的方式确定了该信宿集合以及用于这些信宿的ZGPD列表，使得每个RxAfterTx能力ZGPD出现在正好一个发射的ZGP系统维护警告命令的ZGPD列表中。参数存在性子字段表示新信道字段存在。新信道字段表示新操作信道的值。执行TempMaster选举子字段被设置为0b1。AckRequest子字段依照ZigBee维护实体的更新策略准则进行设置。

在第二步骤中，接收ZGP系统维护警告命令的每个信宿执行两个子步骤：确定TempMaster和创建ZGPD信道配置命令，其中执行它们的顺序是不相关的。可选地，每个信宿检查ZGPDList字段中的每个ZGPD的RxOnCapability，并且仅仅选择对于其为真的那些进行更新。每个信宿为每一个要更新的ZGPD确定TempMaster。

必须指出的是，一个信宿可以选择另一个信宿成为TempMaster，如果第一信宿具有确定选定的TempMaster信宿处于ZGPD的范围内（并且可选地也与其配对）的装置的话。

对于每一个要更新的ZGPD，接收ZGP系统维护警告命令的信宿依照ZGP规范创建ZGPD信道配置命令，其中信道字段的操作信道子字段的值被设置为来自ZGP系统维护警告命令的新信道字段的值。如果选定的TempMaster为另一个设备（代理或信宿），那么该信宿发送ZGP响应命令。将ZGP响应命令的Ack请求子字段和其他相关（子）字段的值设置为ZGP系统维护警告命令中的相应（子）字段的值。将优先级ZGPD命令子字段设置为0b1。超时字段具有与ZGP系统维护警告命令中的更新时间字段相等的值。ZGP命令ID和ZGPD命令有效载荷字段具有如上面所确定的值。

在第三步骤中，每个TempMaster依照优先级位将用于ZGPD的ZGPD命令置于其zgpTxQueue中，即，如果在zgpTxQueue中已经存在用于该SrcID的条目，那么利用当前的ZGPD信道配置命令替换它，而不管旧消息是否设置了优先级位。如果信宿本身为TempMaster，那么它表现得好像它接收到优先级ZGPD命令子字段被设置为0b1的ZGP响应命令。

在第四步骤中，作为用于某个ZGPD的临时主机的每个ZGPP和ZGPS每当它具有将ZGPD命令发送至对于其而言它是临时主机的每个ZGPD的机会并且自从接收到ZGP响应命令/ZGP系统维护警告命令以来不足超时ms已经过去时都这样做。

在第五步骤中，如果Ack请求子字段具有值0b1，那么临时主机在其将ZGPD信道配置命令发送至ZGPD的任何时候都通过发送具有适当的更新状态值的ZGP参数更新状态命令而通知ZigBee维护实体。

在第六步骤中，当满足了其用于更新的策略准则时，ZigBee维护实体触发ZigBee参数更新。ZGP基础结构节点在其ZigBee角色中遵循ZigBee协议。最迟在使用新参数启动时，可以从zgpTxQueue中移除未输送的优先级条目。

这个实例的其他变型是可能的，其具有集中式代理选举过程（协调器或者维护实体负责该选举）或者分布式代理选举过程（与ZGPD有关的信宿自动地选举代理）。

在所有这些实例中，依照本发明的实施例，提出了在受限节点处通过参数更新操作模式具有行为改变的请求。

本领域技术人员在实施要求保护的本发明时，根据对于所述附图、本公开内容以及所附权利要求书的研究，应当能够理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，措词“包括/包含”并没有排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”并没有排除复数。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中记载特定技术措施这一事实并不意味着这些技术措施的组合不可以加以利用。

前面的说明详述了本发明的某些实施例。然而，应当理解的是，不管前述内容在正文中多么详细地出现，本发明都可以以许多方式实施，并且因此并不限于所公开的实施例。应当指出的是，在描述本发明的某些特征或方面时使用的特定术语不应当被认为意味着该术语在本文中被重新限定为限于包括该术语与之关联的本发明的特征或方面的任何特定特性。

Claims

1.一种用于配置网络中的受限节点的方法，所述受限节点能够仅仅在有限的接收机会内接收数据，该方法的特征在于包括在第一节点处：

（a）检测需要为受限节点更新网络配置参数值；

（d）在受限节点的第二接收机会期间触发将更新的网络配置参数值输送至受限节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述行为改变包括增加受限节点接收机会的持续时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤（d）包括在配置帧中发射更新的网络配置参数值，并且其中步骤（c）的行为改变的请求包括基于配置帧的长度的持续时间表示。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述行为改变包括由受限节点发送以表示接收机会的帧的改变。

5.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述行为改变包括受限节点在正确地接收到数据分组时开始发送承认。

6.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述行为改变包括受限节点在来自支持的信道集合的多个信道上发射以便表示接收机会。

7.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中步骤（b）的决定也基于以下准则中的至少一个：更新的网络配置参数的优先级，更新的网络配置参数帧的长度，受限节点接收机会的持续时间，受限节点接收机会的频率，受限节点的能力，受限节点的应用功能，受限节点的位置，受限节点的优先级。

8.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中网络配置参数值（a）包括信道标识符、安全密钥、安全密钥类型、网络标识符、节点标识符、报告间隔、操作模式、维护实体标识符中的至少一个。

9.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，进一步包括步骤（e）：将行为改变的请求发送至受限节点以便将受限节点的行为改回到第一行为。

10.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，进一步包括步骤（g）：在成功完成受限节点的配置之后受限节点将其行为改回到第一行为。

11.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，进一步包括步骤（f）：向维护实体用信号发送受限节点的成功配置。

12.一种用于配置网络的方法，所述网络包括维护实体和多个节点，该方法包括步骤：

在维护实体处，（1a）检测网络中至少一个受限节点的潜在存在性，所述受限节点能够仅仅在有限时间段内接收数据；

在维护实体处，（1d）触发将更新的网络配置参数值输送至受限设备；

（1e）执行根据权利要求1-11中的任一项的方法。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括步骤（1b）之后的步骤（1c）：在维护实体处，基于网络中所述至少一个受限节点的潜在存在性的检测延迟发射用于在所述多个节点处更新网络配置参数值的信号。

14.根据权利要求12或13所述的方法，进一步包括步骤（1e）之后的步骤（1f）：在维护实体处，发射用于在所述多个节点处更新更新的网络配置参数值的信号。

15.根据权利要求14所述的方法，其中步骤（1e）包括权利要求11的步骤（f），并且其中步骤（1f）在维护实体处接收到权利要求11的步骤（f）的信令之后执行。

16.根据权利要求12或13所述的方法，其中步骤（1e）由维护实体执行。

17.根据权利要求12或13所述的方法，其中步骤（1e）由与维护实体不同的第一节点执行。

18.一种无线电节点，包括用于配置网络中的受限节点的配置装置，所述受限节点能够仅仅在有限的接收机会内接收数据，该无线电节点的特征在于包括：

该控制器被布置用于在决定改变受限节点的行为时在第一接收机会期间触发将行为改变的请求输送至受限节点，并且在受限节点的后续接收机会期间触发输送更新的网络配置参数值。