CN106465456A - 在子网之间建立链路 - Google Patents

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CN106465456A
CN106465456A CN201580020164.3A CN201580020164A CN106465456A CN 106465456 A CN106465456 A CN 106465456A CN 201580020164 A CN201580020164 A CN 201580020164A CN 106465456 A CN106465456 A CN 106465456A
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CN
China
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network
sub
bridge
nodal point
node
Prior art date
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Pending
Application number
CN201580020164.3A
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English (en)
Inventor
P·B·拉斯班德
R·F·布鲁因
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safe Section's Fire-Fighting And Safe Corp
Tyco Fire and Security GmbH
Original Assignee
Safe Section's Fire-Fighting And Safe Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safe Section's Fire-Fighting And Safe Corp filed Critical Safe Section's Fire-Fighting And Safe Corp
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Abstract

所公开的是在第一子网络和第二子网络之间的网关，第一子网络与第二子网络隔离，网关被配置为向第一子网络的第一节点发送供建立到第二子网络的第二节点的桥使用的信息；以及包括第一节点的设备，第一节点被配置为使用该信息来建立到第二节点的桥，桥用于启用第一节点和第二节点之间不经过网关的通信。

Description

在子网之间建立链路
优先权保护
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2014年4月2日提交且标题为“WirelessSensor Network”的临时美国专利申请61/973,962、于2014年2月28日提交且标题为“Wireless Sensor Network”的临时美国专利申请61/946,054以及于2014年8月20日提交且标题为“Establishing Links Between Sub-Nets”的实用美国专利申请14/463,973的优先权，这些申请的全部内容通过引用被结合于此。
背景技术
本说明书一般而言涉及在子网络之间建立链路。
具有基于远程服务器监视和报告生成的基于无线传感器网络/无线设备的数据收集系统在诸如家庭安全监控、电和水公用事业仪表监控以及人力和资产跟踪的应用中被使用。例如，对于企业和房主来说，具有用于探测在其处所的报警状况并用于向安全系统的监控站或者授权用户发信号通知这种状况的安全系统是常见的。
发明内容
根据一方面，一种系统包括第一子网络和第二子网络之间的网关，第一子网络与第二子网络隔离，网关被配置为向第一子网络的第一节点发送供建立到第二子网络的第二节点的桥使用的信息；以及包括第一节点的设备，第一节点被配置为使用该信息来建立到第二节点的桥，桥用于启用第一节点和第二节点之间不经过网关的通信。
其它方面包括方法和计算机程序产品。
在本说明书中描述的任何两个或更多个特征，包括本发明内容部分，可以被组合，以形成未在本文具体描述的实现。
上述的全部或部分可被实现为由有形地存储在一个或多个非临时性计算机可读存储介质/硬件设备上并在一个或多个处理设备上可执行的指令组成的计算机程序产品。上述的全部或部分可被实现为可以包括一个或多个处理设备和存储可执行指令以实现功能的存储器的装置、方法或网络系统。
一个或多个例子的细节在附图和以下描述中阐述。进一步的特征、方面和优点将通过描述、附图和权利要求书变得显而易见。
附图说明
图1是示例联网安全系统的示意图。
图2是图1的联网安全系统的一部分的框图。
图3是示出用于维护图2的网络部分中的路由表的示例过程的流程图。
图4是包含子网络的示例网络的框图。
图5是包含子网络之间的桥的示例网络的框图。
图6是示例联网安全系统的部件的框图。
具体实施方式
所描述的是可以在各种背景下使用的网络特征的例子，包括但不限于，安全/入侵和报警系统。示例安全系统可以包括被电或无线地连接到各种传感器的入侵探测面板。那些传感器类型可以包括运动探测器、相机和接近传感器(例如，用来确定门或窗是否已经被打开)。通常，这种系统从这些传感器当中一个或多个接收相对简单的信号(电气开或关)，以指示被监控的特定状况已经改变或变得不安全。
例如，典型的入侵系统可被设置为监控建筑物中的入口门。当门是安全的时候，接近传感器感测到磁性接触并产生电关闭电路。当门被打开时，接近传感器打开电路，并向面板发送指示报警状况已发生(例如，打开的入口门)的信号。
数据收集系统在一些应用，诸如家庭安全监控，当中变得越来越普遍。数据收集系统采用无线传感器网络和无线设备，并且可以包括基于远程服务器的监控和报告生成。如下面更详细描述的，无线传感器网络一般使用计算设备之间的有线和无线链路的组合，无线链路通常用于最低级的连接(例如，端节点设备到集线器/网关)。在示例网络中，网络的边缘(无线连接的)层由具有特定功能的资源受限设备组成。这些设备可以具有小至中等数量的处理能力和存储器：并且可以是电池供电的，因此要求它们通过将大量时间花费在睡眠模式下来节省能源。典型的模式是边缘设备通常形成单个无线网络，其中在该单个无线网络中每个端节点以集线器和辐条式体系架构直接与其父节点通信。父节点可以是，例如，网关上的接入点或子协调器，其又连接到接入点或另一个子协调器。
图1示出了用于示例无线传感器网络(WSN)的示例(全局)分布式网络拓扑100。在示例网络拓扑100中，网络的上层101可以包括传统的服务器103和/或在“云计算”环境中运行并利用适当的联网技术，诸如互联网连接联网到一起的虚拟服务器。在那些服务器上运行的应用可以利用XML/SOAP、RESTful Web服务，和/或其它适当的应用层技术，诸如HTTP和ATOM来通信。
在示例网络拓扑100中，中间层104可以包括位于各个建筑物和结构内部中央、方便地点处的网关105。这种网关可以利用Web编程技术或其它适当的技术与上层服务器和云应用进行通信。这些网关105与上层中的服务器103通信，不管服务器是独立的专用服务器和/或利用Web编程技术运行云应用的基于云的服务器。中间层网关105也示为既具有局域网(例如，以太网或802.11)又具有蜂窝网络接口。
在示例网络拓扑100中，下层(边缘层)108可以包括全功能传感器节点110(无线设备，在图1中标记为“F”)和受限的无线传感器节点或传感器端节点111(在图1中标记为“C”)。在一些实现中，每个网关可以配备有物理地附连到其的接入点(全功能节点或“F”节点)，它提供到无线网络中的其它节点的无线连接点。
如本文中所使用的，受限的计算设备是比探测系统中的其它计算设备、传感器具有基本上更少持久和易失性存储器的设备。目前受限的设备的例子将是那些具有小于大约一兆字节闪存/持久性存储器以及小于10-20千字节(KB)RAM/易失性存储器的设备。这些受限的设备以这种方式进行配置；一般是由于成本/物理配置的考虑。
在典型的网络中，网络的边缘(无线连接的)层由具有特定功能的高度资源受限的设备组成。这些设备具有小至中等数量的处理能力和存储器，并且常常是电池供电的，因此要求它们通过将大量时间花费在睡眠模式下来节省能源。典型的模式是边缘设备通常形成单个无线网络，其中在该单个无线网络中每个端节点以集线器和辐条式体系架构直接与其父节点通信。父节点可以是，例如，网关上的接入点或子协调器，其又连接到接入点或另一个子协调器。
在示例网络拓扑100中，图1中所示的通信链路(由线113示出)是设备之间的直接(单跳网络层)连接。(可以在图1中所示的三层当中每一层中起作用的)正式联网层可以使用一系列这些链路，连同适当的路由技术一起，经一定的物理距离从一个设备向另一个发送消息(分段或不分段)。在其它网络拓扑中，每条链路可以表示两个或更多个跳和/或配置可以与图1中所示的不同。
在一些示例实现中，基于WSN状态函数的应用层使用允许各个函数的加载和执行(在设备引导之后)而无需重新引导该设备(所谓的“动态编程”)的边缘设备操作系统(未示出，但诸如在上面提到的临时申请中所公开的)。在其它实现中，边缘设备可以使用其它操作系统，假定这种系统允许优选地无需边缘设备的重新引导就启动各个函数的加载和执行(在设备引导之后)。
示例分布式网络拓扑100可以包括或者是自组织网络的一部分，诸如无线网状网络。在一些实现中，分布式网络拓扑100的全部利用无线网状网技术实现。在一些实现中，只有分布式网络拓扑100的一部分利用无线网状网技术实现。例如，在图1，在一些实现中，上层101可以利用标准的网络技术实现，并且中间层104和下层108可以被实现为一个或多个无线网状网络。在一些实现中，上层101和中间层104可以利用标准的网络技术实现，而下层108可以利用一个或多个无线网状网络实现。例如，不同的无线网状网络可以与每个网关关联，或者单个无线网状网络可以包括图1中所示的全部网关(及其它)，以及全部或一些功能和传感器节点。
在一些实现中，无线网状网络是自组织无线网络，其中网络设备本身彼此建立通信链路。通信链路可以通过维护和更新与每个网络设备关联的路由表来确定。在本文描述的示例实现中，无线网状网络可以在是较大建筑物或企业级系统的一部分的传感器、功能和/或网关设备之间建立。在例子中，这种设备可被用于安全/入侵、火灾报警或其它适当的系统中的监控和/或控制。设备从它们的系统向可以包括一个或多个主计算设备的中央监控服务报告状态信息。例如，除了其它计算装备，中央监控服务还可以包括服务器103和/或服务器130。中央监控服务还可以发送控制命令，设备把这些命令用于配置和/或控制。
图2示出了本文描述的过程可以在其上实现的示例无线网络200的部件。在本文描述的实现中，无线网络200是无线网状网络，并且可以是图1中所示的更大网络的一部分。但是，在其它实现中，本文描述的过程可以利用其它类型的网络执行。
无线网络200可以是异构网络，在其中无线网络100上的设备不执行相同的功能，或者是同构网络，在其中无线网络100上的设备执行相同的功能或基本相同的功能。无线网络100包括节点201至205，其可以是或可以不是网络上的端点设备，诸如传感器、监视器等。通常，节点和网络之间的主连接是无线的；但是，一个或多个节点201至205还可以包括到网络200的有线连接。
无线网络200还包括协调器设备210至212，其可以是网络上的中间设备。在本文描述的示例实现中，协调器设备，例如协调器设备210，充当路由器或中继器来沿着通过无线网络200的路径转发由节点，例如节点201或节点204(不必是直接连接的节点)，或者由另一协调器设备，例如协调器211发送的数据包。协调器210-212彼此通信，以维护和更新路由信息，以启用设备之间的通信，并考虑到网络200中的变化。协调器设备存储路由信息，诸如沿着到数据包的预期目的地的网络路径的下一跳，以及返回路径上的跳。这个信息存储在对应协调器设备上或者对应协调器设备可访问的存储器中的一个或多个本地路由表(例如，本地路由表206、207、208)当中。在一些实现中，节点也可以包括一个或多个这种路由表，尤其是如果节点是，或可以变成，网络通道的一部分的话。本文描述的过程可被用来构建和更新那些路由表，连同任何其它适当的网络设备上的路由表一起。
节点201至205和协调器设备210至212可以经由射频(RF)链路利用一个或多个任何适当的无线协议来通信。无线网络200还可以包括与图2的设备交互的其它类型的设备(未示出)，诸如计算机、基站，或嵌入式处理设备。
节点201至205可以各自是网络数据的源或目的地。在一些实现中，节点构成，或者是一个或多个传感器或控制设备。传感器是物理系统，诸如报警系统或安全系统的一部分，如上面所指出的，并且感测或监控物理量，诸如温度、运动等等。节点获取作为这种感测的结果的模拟和/或数字信号，并且将对应于这些信号的数据包经由无线网络200发送到适当的设备。天线(未示出)包括在每个端点设备上，以启用传输。天线也包括在网络中的其它无线设备上。
多个网状网络可以占据相同的物理空间。用于这种网络的数据包可以通过，例如，网络组标识符(ID)来区分。因此，网络保持逻辑上分离，即使它们占据相同的物理空间。
无线网状网络通常由发起到一个或多个其它预期网络设备的通信的一个或多个预期网络设备建立。例如，第一预期网络设备(诸如节点202)可以输出识别第一设备(节点202)的数据包，并尝试在第一设备(节点202)的RF附近定位第一设备可以与其连接的其它设备。在附近的第二预期网络设备(诸如协调器设备210)可以做出响应并且将其自身识别为可用于连接到第一设备的设备。然后，这两个设备可以通过适当的往返通信建立连接。这个一般的过程，或(一个或多个)其它像它的过程，可以由这两个设备或由其它设备重复，直到形成网状网络。通常，其中至少一个设备最初与基站或者到与中央监控服务的其它有线连接通信，从而在无线网状网络和中央监控服务之间启用连接。在连接到无线网络时，贯穿整个无线网络的路由表可以被更新。
设备可以以上述方式或者以任何其它适当的方式进入无线网状网络，例如变成其一部分。同样，设备也可以离开无线网状网络。例如，设备可以被停用或掉电，从而使设备离开网络。在一些情况下，单个设备的丢失可能会影响到网络上的众多其它设备的通信。例如，单个设备可以是到众多其它设备的通信经过的主通路。其结果是，那个设备的丢失也中断了那条主路径，从而使通过无线网状网络的通信的重新路由成为必需。这种重新路由会影响节点和协调器中路由表的内容。
本文描述的示例过程启用数据包通过例如由于设备进入或离开网络造成的不断变化的网络环境的路由。这是通过更新跨网络中全部或一些路由节点分布的可配置的路由表完成的。该过程可以在任何尺寸的无线网状网上使用；但是，与诸如互联网的大型广域网相比，它们可以对小到中等尺寸的网络具有特定的适用性。
下面的实现是关于无线网状网络200基于通过节点201和协调器210、211的数据包传输更新路由表。
参考图3的流程图，在这个示例实现中，节点(诸如节点201)连接(301)到网络(诸如网络200)。这种连接可以以任何适当的方式利用一个或多个过程实现，例如，通过到协调器210的适当通信。作为响应，节点已连接到其的第一协调器(诸如协调器210)生成并发送(302)路由数据包，该路由数据包在其网格报头(数据包中为路由信息保留的一部分)中包含协调器的短地址、节点的短地址和为零的路由计数值。在这个例子中，路由数据包被发送，以向在第一协调器的RF附近的其它设备(例如，协调器)广告节点向网络的添加。路由数据包中的信息是第一协调器预先已知的或者通过与节点的通信获得。在这个示例实现中，短地址是2字节/16位随机、唯一指派的数字，其识别网络中的设备(节点、协调器，或另一网络设备)。在其它实现中，短地址可以由任何其它适当的节点和/或协调器识别信息代替。路由计数是在每个节点(跳)处递增的值，并且如下所述被使用。
第二协调器，诸如协调器211，从协调器210接收(303)路由数据包。协调器211检查其路由表条目，以确定来自路由数据包的信息是否已经存在于路由表中。如果那个信息还不存在(在这个时候还不应当存在)，则协调器211在其路由表207中记录(例如，存储)(304)包括协调器210的短地址、节点201的短地址和递增一的路由计数(路由计数在协调器210被设置为零)的路由表条目。这个路由条目可由协调器211用来向节点201/从节点201路由数据。
路由表207还为路由表207中的每个路由条目存储“到期计数”和“轮询计数”。到期计数是对应于(例如，等于)路由条目在从路由表中被删除之前将被检查的最大次数的值。轮询计数是对应于(例如，等于)在用于路由表条目的路由信息被重新发送之前该路由表条目将被设备检查的最大次数的值。用于到期计数和轮询计数的值由协调器通过网络传播或者被硬编码到每个设备的路由表中。其它布置也是可能的。路由表的每个条目可以包括对应于到期计数和轮询计数的计数器。这些计数器在每次对应的路由表条目被检查的时候递增一。对应的计数器值与到期计数和轮询计数进行比较，并且比较的结果如下所述被使用。
协调器211执行检查，以确定递增一的路由计数是否超过存储在路由表207中的最大计数。在这个示例实现中，最大计数是对应于(例如，等于)数据包将通过其被路由的最大跳数的数字。
如果路由计数不满足或超过最大计数，则协调器211向在其RF附近的其它协调器(诸如协调器212)发送(305)路由数据包。否则，如果路径计数满足或超过最大计数，则路由数据包不被发送。在这方面，如果路由计数满足或超过最大计数，则最大跳数在协调器211处达到。因此，路由数据包的进一步传输不被允许，这就是为什么路由数据包不被发送到网络上的另一个设备(例如，协调器)。用于每个路由表条目的路由计数可被存储在路由表中。
当协调器211检查其路由表207的条目时，用于路由表207中的条目的对应到期计数器和轮询计数器各自递增一，如上所述。如果到期计数值达到所存储的到期计数，则路由表中的对应条目被删除(306)。如所指出的，到期计数是对应于(例如，等于)路由条目在从路由表中被删除之前将被检查的最大次数的值。一般而言，到期计数被用来调整由于例如节点进出网络的运动而产生的网络的配置。如果达到到期计数，则基于条目不再有效的假设，对应的路由条目被删除。值得注意的是，不执行检查来确定条目是否仍然有效。相反，条目被假设不再有效，并且被删除。因此，系统迫使网络在一定次数的检查(查找)之后重新建立路由通路，由此减少路由表中潜在无效的路由的数目。
如果轮询计数值达到所存储的轮询计数并且用于对应路由表条目的路由计数具有零值(例如，设备是协调器，以生成路由数据包，并且因此第一协调器发送路由数据包)，则用于那个条目的路由信息被重新发送(307)。这允许在整个网络中来自源设备的路由表条目的定期更新。
协调器使用以上述方式维护和内置的路由表在正常的网络操作期间路由数据包。例如，当协调器(例如，协调器211)接收到在网格报头中具有协调器的短地址的定期(例如，非路由)数据包时，协调器使用目的地的短地址(也在网格报头中发现)检查，并且如果可用的话，识别路由表中的对应值。值可以是，例如，到数据包的目的地的网络路径上的一个或多个设备的地址。在这个例子中，协调器211执行检查，并且从其路由表207获得值。然后，协调器使用从其路由表获得的值来重新寻址数据包的网格报头，以便将数据包转发到其目的地。如果该计数在表中为零，则协调器在网格报头中填充目的地地址而不是在发送数据包之前的协调器地址。
节点和协调器可以利用任何适当类型的计算设备，诸如大型机工作站、个人计算机、服务器、便携式计算设备或任何其它类型的能够执行指令、连接到网络并通过网络转发数据包的智能设备来实现。节点和协调器可以执行任何适当的计算机程序，以生成、接收和发送数据包供在网络上使用。
节点201至205和协调器210至212当中每一个可以包括一个或多个非临时性机器可读介质，诸如计算机存储器(未示出)，以存储可执行指令。这些设备中的每一个还可以包括用于执行指令以便执行本文描述的全部或部分功能的一个或多个处理设备(例如，微处理器、可编程逻辑、专用集成电路等等)。在一些实现中，节点201至205的结构可以大致与协调器210至212的结构相同。在其它实现中情况可能不是这样，例如，它们的结构可以不同。但是，每个设备是可编程的，以实现适当的功能。
本文所描述的不同实现的元件可以被组合，以形成未在上面具体阐述的其它实施例。元件可被排除在本文所描述的结构之外，而不会不利地影响它们的操作。此外，各种分开的元件可被组合到一个或多个单独的元件中，以执行本文所描述的功能。
例如，图1至3的WSN的非限制性应用是在安装在诸如一个或多个住宅或(一个或多个)建筑物之类的一个或多个处所当中并且尤其在例如商业、工业、建筑物、复合体当中的，用于入侵探测、火灾、有毒气体、监测等的安全系统中。
在一些典型的入侵探测系统实现中，包括入侵探测面板，而在其它实现中，包括更复杂的管理系统。传感器/探测器可以在整个处所中分布。入侵探测系统可以经由一个或多个数据或通信网络(仅示出一个)，诸如互联网、电话系统或蜂窝通信系统，与中央监控站(也被称为中央监控中心)进行通信。
入侵探测面板可被配置为从多个探测器/传感器接收信号，这些探测器/传感器向入侵探测面板发送关于被监控的处所的状态的信息。几种类型的传感器/探测器可以被使用(除非另有说明，否则在本文中可互换使用)。探测器的一种类型是发送指示的事件的存在或不存在的二进制信号的探测器。这些类型的探测器的例子包括玻璃破碎探测器和触点开关。探测器的另一种类型是发送元数据的探测器，其中元数据包含从由探测器对传感器接收的输入应用处理所得到的数据。这些类型的探测器的例子可以包括麦克风、运动探测器、智能开关和相机、识别设备等等。
一些探测器/传感器可以是硬连线的，但一般而言探测器与系统经WSN无线地通信。一般而言，探测器感测玻璃破碎、运动、气体泄漏、火灾，和/或入口点的闯入，并且根据需要和适当地经WSN发送感测到的信息。基于从探测器接收到的信息，入侵探测面板确定是否触发报警，例如，通过触发处所的一个或多个警报器(未示出)和/或向监控站发送报警消息。
如以上关于图1至3描述的，WSN可以包括能够携带数据包和/或交换流量的有线和无线链路的任意组合、可以跨多个载波和宽地理范围，并且具有上面讨论的特征。在示例实现中，WSN的部分可以包括互联网。在另一实现中，WSN可以包括一个或多个无线链路，并且可以包括无线数据网络，例如，利用诸如2G、3G、4G或LTE蜂窝数据网络的塔。面板可以通过以太网交换机或路由器(未示出)与网络通信。面板可以包括以太网或类似的接口，其可以是有线的或无线的。有可能与数据网络的面板互连的进一步的网络组件，诸如接入点、路由器、交换机、DSL调制解调器等未示出。
以上描述的无线网络可以包括多种类型的硬件设备、单个软件栈，以及由硬件和软件寻址的单个(例如，相对窄的)应用集。每个设备的软件可被配置为服务不同的(例如，特定于设备的)传感器和其它输入，但是使用公共的、单个无线无线电软件栈来参与单个公共的网络。例如，在建筑物中的门和窗锁以及运动传感器的集合可以在公共的网络上被无线地链接。
随着无线网络变大并且(在同一建筑物设施(installation)中)由该无线网络寻址的应用变得更加多样化，共享一个信道集合的节点的数目可以具有实际的限制，并且网络中的子协调器可以支持有限数量的附连的子(下级)节点。在一些实现中，子协调器包括网络中的全功能节点，该全功能节点充当到多个端节点和其它子协调器的父节点，但不充当网关上的主要无线网络接入点。而且，以不同方式管理不同的节点集合会是方便的。
因此，网络可以作为分开的子网络(或“子网”)运行。例如，所有的门锁节点集中在一个子网络中，并且所有的运动传感器节点集中在不同的子网络中，因为那些节点集合一般将具有特定于节点的角色的应用层软件和硬件配置。
对于具有多个不同子网络的大型建筑物设施，如果全都共享一个信道集合(并且有时候对其中一些信道互相竞争)，则带宽会被浪费。例如，两个子网络1和2可以各自具有共同管理数千端节点的十几个子协调器。如果子网络1在给定的时间非常忙而子网络2不忙，则从整个系统的角度来看子网络2的带宽可能是利用不足的。
而且，在分开的子网络的管理当中，在非常快速的动作(例如，低消息等待时间)是优选的特殊情况下可能没办法让分开的子网络中的节点快速和直接地彼此共享数据。在传统的无线网络体系架构中，来自一个子网络中的节点的消息必须在被递送到第二、不同的子网络中的目的地节点之前前往公共网关(或者甚至公共服务器)。这种体系架构引入了可能不期望的复杂性和等待时间。
此外，在一些情况下，一个子网络中的节点可以拥有改善第二、不同的子网络中的行为或能力所需的数据和/或信息。例子可以是关于紧急状况的信息，在该紧急状况中直接的子网络到子网络交互会是有利。
所描述是网络管理系统。在网络管理系统的示例实现中，子网络被分开管理，但可以以某种受控的方式共享资源，并且可被用来减小子网络之间消息传送的等待时间，和/或提供在一个子网络中可用的可能对驻留在第二子网络中的节点有用的信息和数据。因而，子网络可以能够以协作的方式来操作。
例如，在一些实现中，本文所述的网络管理系统在子网络之间建立临时的、特定于用途的监督桥。这可以在不同子网络中的节点之间进行，包括但不限于(1)诸如两个子协调器的一对全功能节点，(2)子协调器和受限的设备(例如，端节点)，或(3)两个端节点之间。
子网络桥可被用于包括以下的目的。
在两个子协调器之间的桥的例子中，子协调器可以具有从它自己网络中的节点未决的消息(或其它流量)并且经由该桥请求另一个子网络缓解一些这种流量压力。
在两个子协调器之间的桥的例子中，两个子协调器交互以围绕(work around)丢失的链路或路由展开工作。例如，在一个子网络中的流量不能利用完全在一个子网络中的路由被路由到网关，因此子协调器可以经由相邻子网络中的新路由和桥为其流量寻求新路由。
在子协调器和端节点接口之间的桥的例子中，在一个子网络中的端节点可能需要为其准备去往网关的消息找到第二辅助路由线并且，因此，使用建立的桥。
在另一个例子中，在一个子网络中的第一端节点可能需要向在第二子网络中睡眠的端节点发送消息。在这种情况下，第一端节点可以将消息发送到该睡眠的端节点的父辈子协调器(parent sub-coordinate)，该父辈子协调器在睡眠的节点苏醒时将消息转发到其。
在两个端节点之间的桥的例子中，桥可被用来减少(例如，最小化)紧急消息的等待时间。例如，如果门运动传感器探测到门的打开，则传感器可能需要在很短的时间内通知附连到相机的节点–短到足以允许相机成功地记录经过门口的人的图像。
本文所述的过程可以启用特定的链路(桥)，其可以利用特定的规则从应用层临时建立，并且在网络的联网和介质访问控制层中产生。因此，在一些实现中，桥的优点可以在不牺牲具有分开的子网络的优点的情况下实现。
在示例实现中，本文所述的过程允许网关以及云中的上层(管理)应用计划可动态加载的功能(例如，可重新定位的可执行代码)如何以分布式方式贯穿位于不同子网络中的整个边缘层节点的集合来存储。例如，假定子网络1包含日常使用特定代码模块的节点，并且子网络2包含通常不使用那个模块，并且不利用那个模块编程的节点。还假定，在某些特殊情况下，子网络2中的一个或多个节点需要那个模块。如果没有本文所述的过程，则网关将具有向子网络2中的节点发送所需代码模块的任务。这会不必要地加重网关的负担，并且如果需要多跳将代码从网关递送到目的地端节点，还导致更高的网络流量和消息递送等待时间。但是，通过使用本文所述的过程，特殊的临时链路(在本文中被称为桥)可以在子网络1中的端节点和子网络2中适当的(一个或多个)节点之间设置。这种链路可被用来直接以单个消息跳或可能数量有限的跳在子网络之间递送所需的代码。相关的例子是其中，作为在节点A发生的情况的结果，某种行为将在节点B表现出来的例子(例如，上面提到的链接的门传感器和相机的使用的例子)。由于这两个节点之间的特殊链路(桥)将允许对等交互，因此，在一些情况下，所需的行为可以以减少的等待时间发生并且无需网关或控制器交互，或者至少具有减少量的网关或控制器交互。
图4示出了示例网络100的部分400，该部分包括管理具有两个对应的子协调器和端节点集合的两个分开的子网络403、404的网关401(在图1中未示出)。在这个例子中，附连到网关的“F”(例如，全功能)节点406是整个网络的接入点(例如，“PAN协调器”)。在这个例子中，另外两个“F”节点408、409是充当子协调器的全功能节点，并且因此分别设置并管理两个分开且截然不同的子网络403、404。在这个例子中，每个子网络403、404在外部通过其对应的网关和接入点406被管理，但是利用分开的信道集合并且，在一些例子中，甚至分开的安全密钥集合、跳频参数以及其它特定于子网络的联网和MAC/PHY(介质访问控制/物理)层参数，分开起作用。在这个例子中，“C”节点(端节点/“受限的”节点)各自附连到它们相应子网的子协调器。图4中所示在子协调器和端节点之间的实线和虚线示出了每个端节点与其相应子协调器的正式(子网络成员)关系。
图5示出了图4的示例网络400，其中特殊链路(在本文被称为桥500)已经在第一子网络403中的端节点501和第二子网络404中的端节点502之间建立。在这个示例实现中，桥500是利用来自网关401的被发送到第一端节点501的应用层生成的消息创建的。该消息在图5中由粗、虚线箭头505示出。该消息包括建立桥的网络(和其它)信息以及安全信息。例如，第一节点501使用该信息来建立到第二节点502的通信路径，并在节点501的路由表中存储那个信息。
沿特殊链路(图5中的实心粗箭头)发送的第二消息507从第一端节点501发送到第二端节点502，作为在两个对等体(第一和第二端节点501、502)之间建立特殊链路(桥)的过程的一部分。第二消息包含建立通信链路所需的适当信息。在其它实现中，桥可以利用与本文所述的消息传送不同的过程来建立。
在上述示例实现中，特殊链路(桥)由外部主机(例如，网关401，它可以被认为在无线网络“外部”)中的监督应用层代码发起并由子网络403、404中节点(例如，501、502等等)上的应用层代码实现。在这个例子中，联网层不使用预配置的搜索或扫描方法，或预编程的规则来设置节点501和502之间的链路。在这个例子中，联网层在设置链路中扮演着纯粹被动的角色；但是，不必总是这种情况。在这个例子中，联网层根据路由表和联网/MAC层协议递送消息，但是在应用层中(在这个例子中，在网关401中)运行的代码发起子网络之间直接链路的设置/建立。
在图4和5的例子中，应用层存储链路信息本身并且根据需要对联网和MAC层控制配置作出明确的改变，以支持在不同子网之间的消息递送。这通常是在经由那些层实际发送子网络间消息之前完成的。
在一些实现中，被用来在第一子网络403中的节点(例如，501)和第二子网络404中的节点(例如，502)之间设置特殊链路(桥)的信息可以包括，但不限于，以下与第二子网相关的细节：(1)子网络ID(标识符)；(2)(一个或多个)子网络安全证书；(3)安全现时标志(nonce)或现时标志种子，或者可被用来在节点中生成这种现时标志的代码；(4)信道集合和跳频次序和定时信息；(5)停留时间；(6)无线电/PHY层数据包过滤序列(例如，开始字节)；(7)链路持续时间或到期时间；(8)UDP端口及其它应用层代码引用和指标；(9)数据速率；(10)DSSS(直接序列扩频)芯片集合或集合代码；(11)TX(发送)功率电平；(12)RX(接收)灵敏度阈值；(13)其它MAC和PHY层配置数据；和(14)路由表信息和特定表条目。在一些实现中，应用层代码和节点501可以使用前述信息的全部或一些以本文所述的方式在节点501和502之间建立连接。作为例子的这个信息列表以及被用来在两个节点之间设置通信的任何其它适当信息都可以由管理应用层功能来发送。同样，在一些实现中，前述信息的子集，或者其中一个也没有，可被用来建立桥。相反，其它、不同的信息可被用来建立桥。上述特定于链路的信息可以作为单个单元(数据结构构建体或实例)被引用并给予唯一的ID号用于引用。
还提供了存储在网关或云主机的应用层内的一个或多个硬件存储设备(例如，计算机存储器)中的，或者由那个主机委派给无线子网的子协调器的，链路管理模块/软件实体。链路管理模块可以由硬件执行，以管理在不同子网上的节点对之间建立的链路集合。这种管理模块可以包括具有如下字段的链路表：(1)第一节点的节点ID；(2)第二节点的节点ID；(3)链路ID(引用数据结构信息，诸如上面所描述的)；(4)附加的链路细节(例如，包括，但不限于，特定的链路细节或与该链路ID关联的数据结构的数据值)。
链路管理模块还可以实现确定建立或终止特殊链路的经济性/效益/可取性的过程。
一些链路可以临时的，其具有明确的到期日期(从整个寿命或几微秒到许多天)；或者它们可以是不定长度的，一直存在到，例如被上层管理层终止。
使用特殊链路(桥)的应用的例子可以包括，但不限于以下：(1)与运动传感器节点配对的相机节点，从而允许在身体经过运动传感器附近时激活相机；(2)便携式灭火器节点，被告知搜索被认为在燃烧的建筑物中走失的消防员个人装备上的移动节点；(3)雨传感器节点，被告知通知草坪洒水控制器节点有大雨存在并且然后执行特殊动作，诸如禁用喷头；和(4)门禁/门锁节点，被告知在紧急情况下从火灾探测系统中的节点搜索消息。经桥的通信可以直接从第一子网上的节点501被路由到第二子网上的节点502，不经过网关。(在这个例子中)存储在节点501和502的路由表中的适当路由信息启用这种直接通信。
在示例实现中，本文所述的每个网络设备(例如，包括但不限于，服务器、网关、协调器/子协调器，以及端节点)可以包括一个或多个非临时性机器可读介质，诸如计算机存储器(未示出)，以存储可执行指令。每个网络设备还可以包括用于执行指令以执行本文所述的其对应功能的全部或部分的一个或多个处理设备(例如，微处理器、可编程逻辑、专用集成电路等等)。在一些实现中，不同设备的结构可以相同或大致相同，或者不同设备的结构可以不同。但是，每个设备被编程为具有适当的功能。
图6示出了具有关于图1至5所述的WSN的特征并且具有本文所述的各种功能的安全系统的例子。如图6中所示，关联处理从某些受限节点接收输入(但这些节点也可以是全功能节点)。这些输入可以包括凭证信息和视频信息，并且相关处理可以产生经网络发送的相关结果。背景管理处理从某些受限节点接收输入(但这些节点也可以是全功能节点)，例如，凭证信息以及视频和分组信息，并且对于经网络发送的结果执行背景处理。网络支持紧急出口指示器；紧急摄像头以及分布式规则处理和规则引擎/消息处理的操作。范围扩展器与例如网关一起使用，并且，如图所示，实时定位系统从各种传感器(例如，受限的类型)接收输入。经由云计算配置到WSN的服务器接口以及一些网络的部分可以为子网运行。
除了在传感器的范围之内的区域中探测到某物的指示，传感器还提供可被用来评估那个指示是什么的详细附加信息，而无需入侵探测面板执行对特定传感器的输入的广泛分析。
例如，运动探测器可被配置为分析在房间内移动的温暖主体的热签名，以确定该主体是人还是宠物的主体。那个分析的结果将是传达关于探测到的主体的信息的消息或数据。因此，各种传感器被用来以适当的组合感测声音、运动、振动、压力、热、图像等等，以探测在入侵探测面板的真实或通过验证的报警条件。
辨别软件可被用来区分是人的对象和是动物的对象；进一步的面部辨别软件可以内置到相机中并被用来验证周边入侵是辨别出的被授权的个体的结果。这种相机将包括处理器和存储器和识别软件，以处理由相机(捕获的图像)的输入并产生元数据，以传达关于由相机捕获的个体的辨别或缺乏辨别的信息。处理还可以作为替代地或另外地包括关于在由相机捕获/监控的区域中的个体的特点的信息。因此，依赖于具体情况，信息将是从对到传感器的、给出周边入侵的特点的输入执行增强的分析的增强的运动探测器和相机接收到的元数据或者是从寻求建立对象的辨别的非常复杂的处理所得到的元数据。
传感器设备可以集成多个传感器，以生成更复杂的输出，使得入侵探测面板可以利用其处理能力通过建立环境的虚拟图像或签名以便做出关于闯入的有效性的智能决策来执行分析环境的算法。
存储器存储由入侵探测面板的处理器使用的程序指令和数据。存储器可以是随机存取存储器和只读存储器的适当组合，并且可以托管合适的程序指令(例如，固件或操作软件)，并且配置和操作数据可以被组织为文件系统或其它。所存储的程序指令可以包括用于认证一个或多个用户的一个或多个认证过程。存储在面板的存储器中的程序指令还可以存储软件组件，从而允许网络通信和到数据网络的连接的建立。软件组件可以，例如，包括互联网协议(IP)栈，以及用于各种接口的驱动器组件，包括接口和键盘。适于建立连接并跨网络进行通信的其它软件组件对于普通技术人员将是清楚的。
存储在存储器中的程序指令，连同配置数据一起，可以控制面板的整体操作。
监控服务器包括一个或多个处理设备(例如，微处理器)、网络接口和存储器(都未示出)。监控服务器可以物理地采取机架安装卡的形式并且可以与一个或多个操作者终端(未示出)通信。示例监控服务器是SURGARDTMSG-System III Virtual，或类似的系统。
每个监控服务器的处理器充当用于每个监控服务器的控制器，并且与每个服务器通信并控制每个服务器的整体操作。处理器可以包括存储器，或者与存储器通信，其中存储器存储处理器可执行指令，从而控制监控服务器的整体操作。合适的软件使每个监控服务器能够接收报警并导致适当的动作发生。软件可以包括合适的互联网协议(IP)栈和应用/客户端。
中央监控站的每个监控服务器可以与IP地址和(一个或多个)端口关联，每个监控服务器通过该IP地址和(一个或多个)端口与控制面板和/或用户设备进行通信，以处理报警事件等。监控服务器地址可以是静态的，并且因此总是对入侵探测面板识别监控服务器中特定的一个。作为替代，动态地址可以被使用，并且与通过域名服务解析的静态域名相关联。
网络接口卡与网络接合，以接收进入的信号，并且可以例如采取以太网网络接口卡(NIC)的形式。服务器可以是计算机、瘦客户端等等，接收到的代表报警事件的数据被传递到该服务器，用于由人类操作员处理。监控站还可以包括，或能访问订阅者数据库，该订阅者数据库包括由数据库引擎所控制的数据库。数据库可以包含对应于到面板，就像由监控站提供服务的面板，的各个订阅者设备/过程的条目。
本文描述的过程的全部或部分及其各种修改(以下称为“过程”)可以至少部分地经由计算机程序产品，即，有形地体现在是计算机和/或机器可读存储设备的一个或多个有形的物理硬件存储设备中的计算机程序来实现，用于由数据处理装置，例如可编程处理器、计算机或多个计算机来执行，或者控制该数据处理装置的操作。计算机程序可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且它可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子例程或适合在计算环境中使用的其它单元。计算机程序可被部署成在一个计算机上或在一个站点的多个计算机上执行或者跨多个站点分布并由网络互连。
与实现过程相关联的动作可以由执行一个或多个计算机程序以执行校准过程的功能的一个或多个可编程处理器来执行。过程的全部或部分可被实现为专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)和/或ASIC(专用集成电路)。
举例来说，适于计算机程序的执行的处理器包括通用和专用微处理器，以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般而言，处理器将从只读存储区域或随机存取存储区域或两者接收指令和数据。计算机(包括服务器)的元件包括用于执行指令的一个或多个处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储区域设备。一般而言，计算机还将包括一个或多个机器可读存储介质，诸如用于存储数据的大容量存储设备，例如磁盘、磁光盘或光盘，或者操作耦合到该一个或多个机器可读存储介质以便从其接收数据，或将数据传送到该一个或多个机器可读存储介质，或两者兼有。
适于体现计算机程序指令和数据的有形的物理硬件存储设备包括所有形式的非易失性储存区域，举例来说，包括半导体存储区域设备，例如EPROM、EEPROM和闪存存储区域设备；磁盘，例如内部硬盘或可移动盘；磁-光盘；及CD-ROM和DVD-ROM盘，和易失性计算机存储器，例如，诸如静态和动态RAM的RAM，以及可擦存储器，例如闪存。
此外，附图中绘出的逻辑流不要求只有所示出的特定次序或顺序次序才能达到期望的结果。此外，可以提供其它动作，或者动作可以从所描述的流程被去除，并且其它组件可被添加到或从所描述的系统中去除。同样，附图中所绘出的动作可以由不同的实体执行或者被合并。
本文所述的不同实施例的元素可以组合，以形成未在上面具体阐述的其它实施例。元素可被排除在本文所述的过程、计算机程序、网页等等之外，而不会不利地影响它们的操作。此外，各种独立的元素可被组合成一个或多个个别的元素，以执行本文所述的功能。
本文未具体描述的其它实现也在以下权利要求书的范围之内。

Claims (15)

1.一种系统，包括：
在第一子网络和第二子网络之间的网关，第一子网络与第二子网络隔离，网关被配置为向第一子网络的第一节点发送供建立到第二子网络的第二节点的桥所使用的信息；及
包括第一节点的设备，第一节点被配置为使用该信息来建立到第二节点的桥，桥用于启用第一节点和第二节点之间不经过网关的通信。
2.如权利要求1所述的系统，还包括：
包括第二节点的第二设备，第一节点被配置为向第二节点发送第二消息以建立桥。
3.如权利要求1所述的系统，其中第二节点被配置为与第一节点通信以建立桥。
4.如权利要求1所述的系统，其中信息包括以下一个或多个：(1)子网络ID(标识符)；(2)(一个或多个)子网络安全证书；(3)安全现时标志或现时标志种子；(4)信道集合和跳频次序和定时信息；(5)停留时间；(6)无线电/PHY层数据包过滤序列；(7)链路持续时间或到期时间；(8)UDP端口；(9)数据速率；(10)DSSS(直接序列扩频)芯片集或代码；(11)TX(发送)功率电平；(12)RX(接收)灵敏度阈值；(13)MAC和PHY层配置数据；(14)路由表信息和特定表条目，或(15)可被用来生成现时标志信息的代码。
5.如权利要求1所述的系统，其中网关存储应用层代码，该应用层代码被配置为发送供建立桥所使用的信息。
6.如权利要求1所述的系统，其中应用层代码被配置为对联网和MAC层控制配置作出改变，以支持第一子网络和第二子网络之间的消息递送。
7.如权利要求5所述的系统，其中应用层代码包括链路管理模块，该链路管理模块被配置为确定与建立或终止不同子网络之间的桥相关联的属性。
8.如权利要求1所述的系统，其中网关被配置为响应于事件而终止桥。
9.如权利要求8所述的系统，其中事件包括持续时间的到期。
10.一种在第一子网络的第一节点和第二子网络的第二节点之间建立桥的方法，第一子网络与第二子网络隔离，该方法包括：
网关向第一子网络的第一节点发送供建立到第二子网络的第二节点的桥所使用的信息；及
第一节点使用该信息来建立到第二节点的桥，桥用于启用第一节点和第二节点之间不经过网关的通信。
11.如权利要求10所述的方法，其中信息包括以下一个或多个：(1)子网络ID(标识符)；(2)(一个或多个)子网络安全证书；(3)安全现时标志或现时标志种子；(4)信道集合和跳频次序和定时信息；(5)停留时间；(6)无线电/PHY层数据包过滤序列；(7)链路持续时间或到期时间；(8)UDP端口；(9)数据速率；(10)DSSS(直接序列扩频)芯片集或代码；(11)TX(发送)功率电平；(12)RX(接收)灵敏度阈值；(13)MAC和PHY层配置数据；(14)路由表信息和特定表条目，或(15)可被用来生成现时标志信息的代码。
12.如权利要求10所述的方法，其中网关存储应用层代码，该应用层代码发送供建立桥所使用的信息。
13.如权利要求10所述的方法，其中应用层代码对联网和MAC层控制配置做出改变，以支持第一子网络和第二子网络之间的消息递送。
14.如权利要求13所述的方法，其中应用层代码包括链路管理模块，该链路管理模块确定与建立或终止不同子网络之间的桥相关联的属性。
15.如权利要求10所述的方法，其中网关响应于事件而终止桥。
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