CN107005443B - 用于中继消息的方法、住宅网关、存储装置 - Google Patents

Abstract

用于中继消息的方法、住宅网关、存储装置。住宅网关从终端装置通过无线电通信信道接收消息。住宅网关是包括与该消息所针对的服务器的多个住宅网关的通信系统的一部分。住宅网关确定该终端装置之前是否已与该住宅网关配对。如果情况是这样，则住宅网关通过无线电通信信道向终端装置发送确认，并向服务器传播消息。否则，住宅网关启动预定持续时间的时间延迟，该时间延迟之后，当通过无线电通信信道未检测到所述消息的确认时，住宅网关通过无线电通信信道向终端装置发送确认，并向服务器传播消息。

Description

用于中继消息的方法、住宅网关、存储装置

技术领域

本发明涉及住宅网关，该住宅网关用作在物联网环境中由终端装置向采集服务器发送的消息的中继。

背景技术

物联网在发展中。物联网表示因特网向实体世界中的事物与地点的延伸。而因特网通常不延伸超过电子世界，物联网表示来自真实世界中存在的装置的信息和数据到因特网的交换，诸如例如用于采集电耗或水耗读数。物联网被认为是因特网的第三发展，被称为Web3.0。物联网部分地对当前要传送并存储的数据容量的增大负责，由此处于被称为“大数据”的来源。物联网例如在电子健康或家庭自动化领域中呈现用于指定连接到各种用途的对象的通用字符。

在物联网环境中用于被称为通信对象的互连对象采用的第一方案依赖受操作员控制的、地理上位于高点的采集网关的部署。除了维护操作之外，这些网关是固定且永久的。在该模型中，例如可以提及SigFox或ThingPark网络。例如，在法国，SigFox网络依赖TDF(Télédiffusion de France，法国电信)传送地点的高点。这些采集网关借助于介质或远程无线通信系统(例如，Semtech LoRa系统)与通信对象通信。该方案依赖有限数量的采集网关(在部署新网络基础设施时困难)以及与一个或更多个采集服务器的可靠且安全的上行链路访问。该第一方案经受空白区域(即，例如由于安装采集网关的高点附近的地形拓扑而未被覆盖的地理区域)、(在采集网关和服务器处的)负载以及操作成本的问题。

第二方案由借助住宅网关连接通信对象构成。例如可以提及能量网关(EnergyGateway)技术。根据能量网关技术的系统由两个不同部分组成：首先是住宅网关和外周传感器，该住宅网关和外周传感器容纳在用户驻地处并且允许采集信息，向采集服务器传送该信息，并且控制各种动作(例如散热器或热水器的启动控制)的触发；其次是采集服务器，该采集服务器使得所接收的信息可用，并且传送用于控制各种动作的触发的命令。该采集服务器可经由因特网来访问。用于根据第二方案与通信对象通信的无线技术为用于服务限于住宅中的对象的局部采集的较短距离(例如为Zigbee、Bluetooth(蓝牙)或Wi-Fi型)。该第二方法遭受：不可靠的上行链路访问(经由因特网进行的访问)不允许建立高质量SLA(服务标签协议)服务，以及与用于将通信对象连接到住宅网关的无线技术有关的弱的覆盖范围。可想到提供具有诸如在第一方案环境中使用的用于与通信对象的通信的较远距离无线技术的住宅网关。由此，将促进网络的部署(例如通过将这些功能集成在与因特网访问供应商关联的住宅网关中)，但由于这些住宅网关的潜在密度(与第一方案的采集网关的部署相比)，带来了网络管理的问题，这将意味着同一通信对象将处于大量住宅网关的范围内，并且上行链路(经由因特网进行的访问)的可靠性问题将依然存在。

期望克服现有技术的这些缺点。特别期望提供一种使得能够确保由被认为是物联网意义内的通信对象的终端装置传送的消息实际上被向上中继至采集服务器，同时限制用于提供这种中继的网络资源消耗的解决方案。

发明内容

本发明涉及一种用于中继由住宅网关从终端装置无线接收的消息的方法，所述住宅网关形成包括连接到消息所针对的服务器多个住宅网关的通信系统的一部分。该方法使得所述住宅网关执行以下步骤：确定所述终端装置先前是否已与所述住宅网关配对；当所述终端装置之前已与所述住宅网关配对时，向所述终端装置无线传送对所接收消息的确认并且向所述服务器传播所接收消息；以及当所述终端装置先前未与所述住宅网关配对时，启动预定持续时间的定时器，在该定时器结束时，在未检测到无线传送的对所述消息的确认的情况下，所述住宅网关向所述终端装置传送对所接收消息的确认并且向所述服务器传播所述所接收消息。由此，因为定时器确保了当所述住宅网关未与所述终端装置配对时，所述住宅网关等待，在住宅网关自身中继所述消息之前检查是否已经传送确认(通常必须由与所述终端装置配对的住宅网关来发送)，所以由终端装置传送的消息实际上被向上中继采集服务器，同时限制用于提供该中继的网络资源消耗。

根据特定实施方式，所述住宅网关在下边界与上边界之间随机确定所述定时器的持续时间，该下边界限定在由终端装置生成的消息被住宅网关接收和与所述终端装置配对的所述住宅网关发送对所述消息的确认之间的最大理论经过时间，该上边界限定在由终端装置生成的消息被住宅网关接收和未与所述终端装置配对的住宅网关发送对所述消息的确认之间的最大理论经过时间。由此，当消息由多个住宅网关接收时，所述消息实际上仅被中继一次，由此限制了用于将所述消息向上中继至服务器的网络资源消耗。

根据特定实施方式，所述住宅网关发起发送探测(probe)的过程，该过程包括以下步骤：从无线传送参数的组的预定义集合选择一组无线传送参数；使用所选择的一组传送参数执行至少一个探测的发送；以及使用另一组参数重新进行发送，直到已经使用无线传送参数的组的整个集合为止，或者直到连接性管理装置中断所述发送探测的过程为止。由此，发送探测的过程使得能够测试传送参数的组的整个集合，至少直到连接性管理装置具有用于执行所需传送配置动作的足够要素为止。

根据特定实施方式，所述住宅网关根据来自通信系统的连接性管理装置的指令来触发发送探测的过程，或者所述住宅网关定期触发发送探测的过程，或者所述住宅网关继所述住宅网关到服务器的连接阶段之后触发发送探测的过程。

根据特定实施方式，在发送探测的过程之后，所述住宅网关接收要施加到与所述住宅网关配对的各终端装置的用于无线传送针对所述服务器的消息的无线传送参数。由此，可以调节由与所述住宅网关配对的终端装置使用的无线传送参数，使得可以无线触及的住宅网关的数量足以确保用于将所述消息中继至服务器的潜在路径的冗余，并且住宅网关被限制为避免尝试将所述消息中继至服务器的过量住宅网关。

根据特定实施方式，所述无线传送参数是传送功率和/或扩散因子参数。

根据特定实施方式，继接收探测之后，所述住宅网关执行以下步骤：确定所述探测的接收质量；确定已经用于传送所述探测的无线传送参数；以及向通信系统的连接性管理装置传送传送质量报告，该传送质量报告包括表示所述探测的接收质量和已用于传送所述探测的无线传送参数的信息。由此，连接性管理装置能够根据无线传送参数的组来确定住宅网关之间的传送质量等级。

根据特定实施方式，在接收传送质量报告时，通信系统的连接性管理装置执行以下步骤：确定在发送探测的过程的环境中由住宅网关使用的哪一组无线传送参数使得所述住宅网关能够与比预定义数量的住宅网关多并且尽可能接近该预定义数量的多个其他住宅网关通信；以及向所述住宅网关传送所确定的一组无线传送参数，以将所述一组参数施加到与所述住宅网关配对的各终端装置。由此，连接性管理装置调节终端装置所用的无线传送参数，使得可以无线触及的住宅网关的数量足以确保用于执行消息向上中继到服务器的潜在路径的冗余，并且住宅网关被限制为避免尝试向服务器中继同一消息的过量住宅网关。

根据特定实施方式，通信系统的连接性管理装置确定代表性的传送图，并且在检测到住宅网关与通信系统断开时，通信系统的连接性管理装置执行以下步骤：根据所述传送图选择(702)临时代替住宅网关，该临时代替住宅网关用于在与至少一个所确定的终端装置配对方面临时代替断开的住宅网关；以及向所述临时代替住宅网关通知(703)与各所确定的终端装置临时配对。由此，可以缓和住宅网关对与住宅网关配对的终端装置的临时断开。

根据特定实施方式，在检测到先前断开的住宅网关到通信系统的重新连接时，通信系统的连接性管理装置取消临时配对并且向所述临时代替住宅网关通知该取消。

本发明还涉及一种适于用作从终端装置无线接收的消息的中继的住宅网关，所述住宅网关旨在形成包括连接到所述消息所针对的服务器的多个住宅网关的通信系统的一部分。所述住宅网关使得住宅网关包括：用于确定所述终端装置先前是否已与所述住宅网关配对的第一单元；用于向所述终端装置无线传送对所接收消息的确认并且向所述服务器传播所接收消息的第二单元；以及用于在接收到所述消息时启动预定持续时间的定时器的第三单元。所述住宅网关还使得所述第三单元在所述终端装置先前未与所述住宅网关配对时被启动，并且使得所述第二单元在所述终端装置之前已与所述住宅网关配对时并且进一步在所述定时器结束时未检测到无线传送的对所述消息的确认的情况下启动。

本发明还涉及一种计算机程序，该计算机程序可以存储在介质上和/或从通信网络下载，以由处理器读取。该计算机程序包括用于在所述程序由处理器执行时用于实施上述方法的指令。本发明还涉及一种包括这种计算计算机程序的存储装置。

附图说明

上述本发明的特征以及其他特征将从示例实施方式的以下描述的阅读更清楚地显现，所述描述关于附图来给出，附图中：

图1示意性例示了可以实施本发明的通信系统；

图2示意性例示了图1的通信系统的住宅网关和/或连接性管理装置的硬件架构的示例；

图3示意性例示了由图1的通信系统的至少一个住宅网关用于处理来自终端装置且针对服务器的消息的算法；

图4示意性例示了由图1的通信系统的至少一个住宅网关用于发起用于调节至少一个终端装置的传送的机制的算法；

图5示意性例示了由图1的通信系统的至少一个住宅网关用于使用用于调节至少一个终端装置的传送的机制的算法；

图6示意性例示了由图1的通信系统的连接性管理装置用于调节至少一个终端装置的传送的算法；

图7示意性例示了由图1的通信系统的连接性管理装置用于执行图1的通信系统的至少一个终端装置与住宅网关之间的临时配对的算法；以及

图8示意性例示了由图1的通信系统的连接性管理装置用于取消图1的通信系统的至少一个终端装置与住宅网关之间的临时配对的算法。

具体实施方式

图1示意性例示了可以实施本发明的通信系统。

通信系统包括多个住宅网关120、121、122、123。各住宅网关120、121、122、123具有各与服务器130通信的链路。根据特定实施方式，各住宅网关120、121、122、123包括访问因特网的功能，并且所述住宅网关与服务器130之间的通信链路基于IP协议(如标准文献RFC791中定义的因特网协议)。

各住宅网关120、121、122、123具有使得所述住宅网关能够与至少一个终端装置110、111通信的至少一个无线接口。所述无线接口例如根据Semtech的LoRa系统。所述无线接口根据另一个示例是Wi-Fi型的。所述无线接口使得终端装置可以在具有多个住宅网关的无线通信范围内。

在通信系统中，消息应从各终端装置110、111向服务器130发送。服务器130具有从终端装置110、111收集可用信息的作用。住宅网关120、121、122、123具有在终端装置110、111与服务器130之间中继的作用。例如，在图1中，住宅网关120、121、122处于终端装置110的无线通信范围内，并且可以充当用于终端装置110所生成的针对服务器130的消息的中继，并且住宅网关122、123在终端装置111的无线通信范围内，并且可以充当用于终端装置111所生成的针对服务器130的消息的中继。下面关于图3详细说明住宅网关120、121、122、123对于终端装置110、111所生成的针对服务器130的消息的行为。

通信系统优选地包括连接性管理装置140，该连接性管理装置140负责根据表示图1中的通信系统中的连接性的传送图来确定要施加到终端装置110、111的传送参数。这些无线传送参数定义所述终端装置110、111的无线通信范围，并且优选地为表示传送功率P和/或扩散因子SF的参数。为了由此使得能够调节能够在由各终端装置110、111生成且针对服务器130的消息的中继中起作用的住宅网关的数量，通过发送探测来由连接性管理装置140建立传送图。下面关于图4详细说明住宅网关120、121、122、123对于发送所述探测的行为。下面关于图5详细说明住宅网关120、121、122、123对于接收所述探测的行为。下面关于图6详细说明连接性管理装置140的用于生成传送图的行为。

连接性管理装置140可以包括在服务器130中。连接性管理装置140可以与服务器130不同，并且各住宅网关120、121、122、123具有与连接性管理装置140的通信链路。

连接性管理装置140的功能还可以分布在住宅网关120、121、122、123之间。换言之，各个住宅网关120、121、122、123本身根据传送图的部分表示定义要施加到与其配对的各终端装置的无线传送参数。

为了确保终端装置110、111所生成的消息向服务器130的中继同时避免不必要的消息冗余，终端装置可以与各住宅网关配对。然后住宅网关可以说是相对于所述终端装置的父住宅网关，并且终端装置是相对于所述住宅网关的子终端装置。如下面关于图3详细说明的，各住宅网关120、121、122、123对于从终端装置接收的消息的行为依赖于所述住宅网关是否与所述终端装置配对。先前在各终端装置110、111与住宅网关之间执行默认配对。当住宅网关与服务器130建立连接时，所述住宅网关向各终端装置的服务器130和/或连接性管理装置140通知关于与该住宅网关配对的各终端装置。如果在建立了与服务器130的连接时发生配对变化，则所述住宅网关通知其服务器130和/或连接性管理装置140。这特别使得连接性管理装置140能够在需要时选择临时代替父住宅网关，如下文中关于图7和图8描述的。实际上，在特定实施方式中，在检测到与所述住宅网关通信中的异常的情况下，连接性管理装置140针对各有关的子终端装置选择临时代替住宅网关。下文中让我们考虑终端装置110先前与住宅网关120配对并且终端装置111先前与住宅网关122配对。

各终端装置110、111与住宅网关之间的配对可以在工厂中提前执行，例如在所述住宅网关以批量的形式与一个或跟多个终端装置一起供应时。该配对还可以由所述住宅网关的用户或安装者动态执行。例如，通过按压终端装置上的按钮和所述住宅网关上的按钮，所述终端装置与所述住宅网关根据类似于用于WPS(Wi-Fi受保护设置)标准的环境中的PBM(按钮推压法)的原理交换引起配对的消息。可以使用其他配对方法，诸如例如用所述住宅网关输入终端装置的序列号或读出表示所述序列号的条码，然后在由所述终端装置生成的各消息中由所述终端装置通知该序列号。

图2示意性例示了图1中的通信系统的住宅网关和/或连接性管理器140的硬件架构的示例。让我们考虑图2表示住宅网关122的硬件架构。住宅网关122然后包括：由通信总线210连接的：处理器或CPU(中央处理单元)201；随机存取存储器(RAM)202；只读存储器(ROM)203；存储单元或存储介质阅读器，诸如SD(安全数字)读卡器204或硬盘驱动器(HDD)；第一通信接口205，该第一通信接口使得能够将住宅网关122连接到一个或更多个终端装置；以及第二通信接口206，该第二通信接口使得能够将住宅网关122连接到服务器130，并且优选地连接到连接性管理装置140。

处理器201能够执行从ROM 203、从外部存储器、从存储介质或从通信网络加载到RAM 202的指令。当住宅网关122加电时，处理器201能够从RAM 202读取指令并执行。这些指令形成计算机程序，该计算机程序使得由处理器201实施这里关于住宅网关122(或分别关于连接性管理装置140)描述的算法和步骤中的所有或一些。

由此，这里所述的算法和步骤中的所有或一些可以通过由可编程机器(诸如DSP(数字信号处理器)或微控制器)执行一组指令以软件形式来实施。这里所述的算法和步骤中的所有或一些还可以由机器或专用部件(诸如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))以硬件形式来实施。

服务器130和/或终端装置110、111可以在与图2中所呈现的架构类似的架构的基础上来构建。

图3示意性例示了由图1的通信系统中的至少一个住宅网关实施以处理来自终端装置且针对服务器130的消息的算法。让我们用例示的方式考虑图3中的算法由住宅网关122来实施。

在步骤301中，住宅网关122接收来自终端装置且针对服务器130的消息。参照图1，住宅网关122在终端装置110和终端装置111的通信范围内。所接收消息然后可以已经由终端装置110或由终端装置111生成。

在接着的步骤302中，住宅网关122确定生成在步骤301处接收的消息的终端装置是否与所述住宅网关配对(无论是之前配对还是临时配对)。如果情况是这样，则执行步骤307；否则，执行步骤303。当图3中的算法由住宅网关122对于从先前与该住宅网关122配对的终端装置111接收的消息来实施时，因此，住宅网关122执行步骤307。当图3中的算法由住宅网关122关于从先前与该住宅网关120配对的终端装置110接收的消息来实施时，因此，住宅网关122执行步骤303。

在步骤303中，住宅网关122启动预定持续时间的定时器。所述定时器的持续时间例如可以在工厂中预定义，并且潜在地为图1中的通信系统中的所有住宅网关所共用。所述定时器的持续时间可以在下边界与上边界之间以随机方式由住宅网关122动态确定。下边界定义终端装置所生成的消息被住宅网关接收和与所述终端装置配对的住宅网关传送针对所述终端装置的对所述消息的确认之间的最大理论经过时间。上边界定义由终端装置所生成的消息被住宅网关接收和未与所述终端装置配对的住宅网关传送针对所述终端装置的对所述消息的确认的传送之间最大的理论经过时间。如下所述，当处于图1中的通信系统中的住宅网关随机确定所述定时器的持续时间时，这允许限制针对服务器130的消息的不必要的冗余。从而改进该服务器130的带宽的消耗。

在接着的步骤304中，住宅网关122检查住宅网关122是否已经检测到对步骤301处所接收消息的确认的传送。在常规操作中，假定该确认要由与终端装置110配对的住宅网关120来传送。该确认可以由在其向服务器130的中继作用上代替住宅网关120的住宅网关来传送。如果住宅网关122已经检测到这种确认的传送，则执行步骤305；否则执行步骤306。

在步骤305中，住宅网关122取消在步骤303处启动的定时器，并且结束图3中的算法，直到接收到来自终端装置且针对服务器130的另一个消息为止。这意味着认为步骤301处接收的消息由除了住宅网关122之外的住宅网关向上中继至服务器130。

在步骤306中，住宅网关122检查步骤303处启动的定时器是否已经经过。如果情况是这样，则执行步骤307；否则，重新进行步骤304。

在步骤307中，住宅网关122向服务器130传播在步骤301处接收的消息。住宅网关122然后优选地向服务器130提供指示，根据该指示住宅网关122已经传播所述消息，以使得服务器130能够检测所述消息是否由与所述终端装置配对的住宅网关中继。

在步骤308中，住宅网关122向所述终端装置发送对在步骤301处所接收的所述消息的确认，然后图3的算法结束。换言之，在步骤301处所接收的所述消息的确认假定由与所述终端装置配对的住宅网关来传送，并且如果在没有所述确认的传送的情况下预定时段已经过去，则所述终端装置的通信范围内的另一个住宅网关起用于将所述消息向上中继至服务器130的作用。根据所述终端装置的通信范围内的各其他住宅网关所用的定时器的持续时间，所述消息可以向上中继多次至服务器130。使用定时器的该持续时间的随机定义允许限制甚至防止所述消息被多次中继至服务器130和/或所述终端装置接收对于所述消息的多个确认。

在住宅网关中实施该方法来对不存在确认做出反应允许使用简单的终端装置，其自身不寻求确定如何将它们的消息中继至服务器130。实际上，在预定用于家用的传感器(例如，烟雾检测器、入侵检测器等)的情况下，这些终端装置必须保持简单以被实施。

应注意的是，可以颠倒步骤307和步骤308。还应注意，住宅网关122可以在已经从服务器130接收对应的指令之后执行步骤308。由此，当所述消息被中继多次到服务器130时，服务器130在中继了所述消息的这些住宅网关中选择住宅网关，以向所述终端装置传送确认，并且指示所选住宅网关向所述终端装置传送确认。终端装置然后仅接收关于所述消息的一个确认。另外，这确保服务器130实际上分别在住宅网关与服务器130之间建立的连接不可靠时已经接收消息。当在不等待来自服务器130的确认的情况下传送确认时，这使得通信系统能够免除住宅网关与服务器130之间的可变往返时间。

图4示意性例示了由图1的通信系统的至少一个住宅网关实施以发起用于调节与所述住宅网关配对的至少一个终端装置的传送的机制的算法。让我们用例示的方式考虑图4中的算法由住宅网关122来实施。

在步骤401中，住宅网关122触发发送探测的过程。这种探测是旨在由住宅网关122向图1的通信系统中的其他住宅网关广播的测试消息。发送探测的过程的触发可以跟在来自连接性管理装置140的指令后面，该指令希望构建传送图或检查传送图的先前构建的版本的关联性。发送探测的过程的触发还可以为定期的。发送探测的过程的触发还可以在将住宅网关122连接到服务器130的阶段之后，例如在更一般的、住宅网关122的初始化阶段期间。

在接着的步骤402中，住宅网关122确定在该环境中定义住宅网关122的通信范围的、用于探测的无线传送的参数。这些参数优选地表示传送功率P和/或扩散因子SF。图4中算法的原理是使住宅网关122测试定义各无线通信范围的传送参数的组的预定义集合。因此，在步骤402中，住宅网关122从所述集合选择一组传送参数。

在接着的步骤403中，住宅网关122通过应用步骤402处确定的传送参数来发送至少一个探测。为此，住宅网关122使用用于与终端装置通信的无线通信接口相同的无线通信接口。当图1中通信系统中的另一个住宅网关接收这些探测中的一个或更多个时，所述其他住宅网关如下面关于图5描述的生成针对连接性管理装置140的传送质量报告。所发送的各探测优选地含有表示住宅网关122所用的无线传送参数的信息，更具体地在所述参数表示传送功率P时。实际上，当所述参数表示扩散因子SF时，所述扩散因子可以在住宅网关122不指示发送所述探测所使用的扩散因子SF的情况下由所述其他住宅网关来本质上确定。

在接着的步骤404中，住宅网关122确定是否存在要测试的其他无线传送参数。换言之，住宅网关122确定无线传送参数的组的集合中是否保持测试至少一组无线传送参数。如果情况就是这样，则用未测试的一组无线传送参数重新进行步骤402；否则，执行步骤405。

例如，住宅网关122穿过传送参数的组的预定义集合，以随着步骤402的执行来增大无线传送的范围。根据另一个示例，住宅网关122穿过传送参数的组的预定义集合，以随着步骤402的执行来增大无线传送的范围。

在步骤405中，住宅网关122结束探测发送过程。住宅网关122等待来自连接性管理装置140的指令，并且从连接性管理装置140接收所述指令。由连接性管理装置140定义并传送这些指令下面关于图6描述。这些指令与和住宅网关122配对的各终端装置的传送参数有关，到所述终端装置能够调节所述终端装置用于向服务器130无线传送消息的传送参数的程度。

在接着的步骤406中，住宅网关122执行步骤403处从连接性管理装置140接收的指令，由此向与住宅网关122配对的各终端装置发送要对于消息向服务器140的无线传送施加的传送参数。如前所述，这些传送参数优选地表示传送功率P和/或扩散因子SF。接着，图4中的算法结束。住宅网关122可以推迟与住宅网关122配对的终端装置的传送参数更新。住宅网关122具体地可以利用与住宅网关配对的终端装置之间的随后的消息交换。这可以允许避免为了仅应用新传送参数而将所述终端装置带出待机模式，由此从所述终端装置的角度允许能源的节省，这在所述终端装置由电池或蓄电池供电(例如，传感器等)时是特别有利的。住宅网关122还可以在与终端装置配对的随后阶段期间应用从连接性管理装置140接收的传送参数，而不论对于终端装置而言所述住宅网关122变成默认父住宅网关还是所述住宅网关122采取临时代替父住宅网关的角色。

上面在图4中算法的环境中描述的探测传送过程提供测试传送参数的整个集合。然而，可以经由如下面关于图5描述的生成的传送质量报告使连接性管理装置140具有足够的信息来以关于要施加的传送参数化作出决策，虽然未完全测试传送参数的所述集合。连接性管理装置140然后可以向有关的住宅网关传送消息，以中断探测发送过程。

图5示意性例示了由图1的通信系统中的至少一个住宅网关用于实施用于调节至少一个终端装置的传送的机制的算法。让我们用例示的方式考虑图5中的算法由住宅网关122来实施。

在步骤501中，住宅网关122接收探测。为此，为此，住宅网关122使用用于与终端装置通信的无线通信接口相同的无线通信接口。这种探测在先前关于图4描述的探测发送过程的环境中由另一个住宅网关来发送。

在接着的步骤502中，住宅网关122确定表示所述探测的传送质量的信息。该信息例如表示接收信号功率电平RSSI(接收信号强度指示)或数据丢失率(例如，住宅网关122等待直到它每组无线传送参数接收到预定量的探测为止并且将其与对于该组无线传送参数实际接收的探测量进行比较。

在接着的步骤503中，住宅网关122生成传送质量报告，并且向连接性管理装置140传送所述所生成的报告。所传送的报告包括表示传送所接收探测的住宅网关的信息、表示生成所述报告的住宅网关122的信息、表示用于各探测的无线发送的一组传送参数的信息以及表示用于所述一组无线传送参数的所述传送质量的信息。接着，图5中的算法结束。

图6示意性例示了由连接性管理装置140实施以调节至少一个终端装置的传送的算法。

在步骤601中，连接性管理装置140接收与如之前关于图4描述的、由图1中的通信系统中的住宅网关发起的探测发送过程有关的至少一个传送质量报告。各传送质量报告由接收在所述探测发送过程的环境中发送的至少一个探测的、图1中的通信系统中的另一个住宅网关来发送。从这种传送质量报告，连接性测量装置140能够对于由住宅网关在探测发送过程的环境中使用的各组无线传送参数而言确定哪些另一个住宅网关处于所述住宅网关的通信范围内。

在接着的步骤602中，连接性管理装置140对于发起这种探测发送过程的各住宅网关确定要由与所述住宅网关配对的各终端装置应用的传送参数，到所述终端装置能够调节所述终端装置用于向服务器130无线传送消息的传送参数的程度。如已经提及的，这些参数定义终端装置的无线通信范围，并且优选地为表示传送功率P和/或扩散因子SF的参数。

要由与所述住宅网关配对的各终端装置应用的无线传送参数是使得预定义数量N个其他住宅网关在发起探测发送过程的所述住宅网关的无线通信范围内。探测发送过程依赖于与那些分别由图1的通信系统的住宅网关用于与终端装置通信的无线通信接口相同的无线通信接口。与图1的通信系统的住宅网关配对的终端装置的地理位置和所述住宅网关的地理位置被认为足够近以使得在探测发送过程期间由所述住宅网关所用的传送参数由所述终端装置应用以获得对于图1中的通信系统中的其他住宅网关而言的大致相同的无线通信范围。然而，连接性管理装置140可以将修正因子应用于由所述住宅网关在探测发送过程期间使用的无线传送参数，以确定要由与所述住宅网关配对的各终端装置应用的无线传送参数，所述修正因子目的在于将所述住宅网关和与其配对的多个终端装置之间的地理位置的差异考虑在内。

换言之，连接性测量装置140能够从继由住宅网关发起的探测发送过程之后接收的传送质量报告确定哪些传送参数使得能够无线触及预定义数量N个其他住宅网关。连接性管理装置140寻求选择一组传送参数，对于该组传送参数，所述住宅网关能够无线触及尽可能接近数量N的数量N’个其他住宅网关，N’优选地等于N，或者在做不到这一点时大于N。使用尽可能接近数量N个的无线传送参数允许确保对于使消息到服务器130的中继可靠而需要的冗余，同时限制对于所述消息竞争地动作的住宅网关的数量。另外，这允许限制终端装置的能耗，这在所述终端装置在靠电池或蓄电池操作时增加它们的使用寿命。这还允许减少无线干扰。

如果没有一组传送参数使得所述住宅网关能够无线触及预定义数量N个其他住宅网关，则采用具有最大无线范围的一组传送参数。

在接着的步骤603中，连接性管理装置140根据步骤602处所采用的传送参数确定可应用于图1中的通信系统中的住宅网关的传送图。传送图根据对于图1中的通信系统中的各住宅网关采用并因此和各所述住宅网关配对的各终端装置采用的传送参数，表示图1中的通信系统的连接性，即，图1中的通信系统中的通信能力。

该传送图使得连接性管理装置140能够根据住宅网关的断开或重新连接和/或图1中的通信系统中的传送状况来检测触发探测发送过程的任何要求和/或选择临时代替父住宅网关的任何要求和/或取消临时代替父住宅网关的选择的任何要求。

在接着的步骤604中，连接性管理装置140向发起已经涉及所接收传送质量报告的探测发送过程的住宅网关传送在步骤602处采用且导致步骤603处确定的传送图的传送参数，以将所述无线传送参数施加到与所述住宅网关配对的各终端装置。然后，图6中的算法结束。

图7示意性例示了由连接性管理装置140实施以执行图1的通信系统的至少一个终端装置与住宅网关之间的临时配对的算法。

在步骤701中，连接性管理装置140检测住宅网关与图1的通信系统的断开。例如，为了能够在终端装置与服务器130之间中继消息，图1的通信系统中的各住宅网关与服务器130之间建立连接，并且当该连接被破坏时，服务器130通知连接性管理装置该破坏；以同样的方式，服务器130在这种住宅网关已与服务器130建立连接时通知连接性管理装置140。可以使用其他连接和断开检测方法，诸如例如，从图1的通信系统中的各住宅网关向连接性管理装置140定期传送例如Ping类型的消息的机制。

在接着的步骤702中，连接性管理装置140针对与在步骤701处检测其断开的住宅网关配对的各终端装置选择临时代替父住宅网关。使用临时代替父住宅网关通过确保住宅网关将在之前关于图3描述的定时器经过之前尝试对所述消息进行确认而允许限制向服务器130传送的消息的数量，特别是在图1的通信系统中的住宅网关使用同一定时器持续时间时。

连接性管理装置140使用在断开检测之前可用的传送图来选择所述临时代替父住宅网关。实际上，传送图指示哪些是由与断开的住宅网关配对的终端装置能够触及的住宅网关。连接性管理装置140根据所述传送图从可以由所述终端装置触及的住宅网关选择所述临时代替父住宅网关。

连接性管理装置140使用附加标准来选择所述临时代替父住宅网关。例如，连接性管理装置140还使用来自服务器130的指示对于各所连接的终端装置而言哪个住宅网关代替断开的父住宅网关来中继大多数消息的信息。连接性管理装置140由此可以对于逐个所关注的终端装置而言选择不同的临时代替父住宅网关。

在接着的步骤703中，连接性管理装置140向步骤702处所选的临时代替父住宅网关传送通知，根据该通知所述住宅网关对于之前与断开的父网关配对的终端装置采取临时代替父住宅网关的角色。通知包括所述终端装置的识别。所述终端装置然后与所述临时代替父住宅网关配对，直到断开的住宅网关重新连接在图1的通信系统中为止，如下面关于图8描述的。然后，图7中的算法结束。

图8示意性例示了由连接性管理装置140实施以取消图1的通信系统的至少一个终端装置与住宅网关之间的临时配对的算法。

在步骤801中，连接性管理装置140检测住宅网关在图1的通信系统中的重新连接。该重新连接可以由服务器130或通过接收来自所述住宅网关的消息来通知连接性管理装置140。

在接着的步骤802中，连接性管理装置140向继所述住宅网关的断开的检测之后选择的临时代替父住宅网关发送通知，根据该通知所述临时代替家庭父网关对于之前与断开父网关配对的终端装置放弃临时代替父住宅网关的角色。通知包括所述终端装置的标识。与所述临时代替父住宅网关的临时配对然后结束。然后，图8中的算法结束。

应注意，不是通信系统中的所有终端装置都需要被配对。实际上，多种终端装置可以在通信系统中共存。其中可以存在固定终端装置，诸如家中的传感器。这种终端装置通常与家中安装的住宅网关配对、家附近的住宅网关能够在经由所述住宅网关进行的所述终端装置与服务器130之间的通信链路中故障的情况下代表所述住宅网关满足中继功能。其中还可以存在移动终端装置，其仅临时地处于独立住宅网关的通信范围内。这种终端装置通常不与图1的通信系统中的住宅网关配对。在这种情况下，一旦之前关于图3描述的定时器已经经过，则在所述移动终端装置向服务器130传送消息时处于移动终端装置的通信范围内的至少一个住宅网关将中继所述消息并传送确认。然后可能发生多个住宅网关向服务器130中继同一消息，由此产生信息冗余；然后关于无线访问并关于与服务器130的连接向优化的损害提供采集服务。然而，通过使得能够通过知道有关住宅网关的地理位置来提供估计移动终端装置的地理位置的服务，该信息冗余对于移动终端装置而言可以是有益的。

还应注意，图1的通信系统除了安装到采集基础设施之外，还可以基于地理上布置在高点上的固定永久网关来安装，具体地以覆盖所述采集基础设施所忽视的空白区域。在这种情况下，由位于所述采集基础设施覆盖的地理区域中的移动终端装置发送消息涉及来自所述基础设置的采集网关的确认。处于所述移动终端装置的通信范围内的住宅网关在之前关于图3描述的定时器经过之前检测该确认，并且不中继消息。如果所述移动终端装置位于空白区域中，那么至少一个住宅网关向采集服务器中继消息。当消息由与住宅网关配对的固定终端装置发送且所述固定终端装置位于由所述采集基础设施覆盖的地理区域中时，所述消息将被双重确认且双重中继至采集服务器。采集服务器然后可以向连接性管理装置140警告这种冗余，并且连接性管理装置140然后可以以与如之前关于图8描述的、连接性管理装置140取消临时配对相同的方式取消所述固定终端装置与其父住宅网关的配对。

Claims (12)

1.一种用于中继由第一住宅网关(122)从终端装置(110；111)无线接收的消息的方法，该第一住宅网关形成包括与所述消息所针对的服务器(130)连接的多个住宅网关(120、121、122、123)的通信系统的一部分，所述多个住宅网关由所述第一住宅网关和至少一个第二住宅网关组成，该方法的特征在于所述第一住宅网关执行以下步骤：

确定(302)所述终端装置先前是否已与所述第一住宅网关配对；

当所述终端装置先前已与所述第一住宅网关配对时，向所述终端装置无线传送(308)对所接收消息的确认并且向所述服务器传播(307)所接收消息；以及

当所述终端装置先前未与所述第一住宅网关配对时，启动(303)预定持续时间的定时器，在该定时器结束时，在未检测到所述至少一个第二住宅网关中的住宅网关无线传送的对所述消息的确认的情况下，所述第一住宅网关向所述终端装置无线传送(308)对所接收消息的确认并且向所述服务器传播(307)所接收消息。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法的特征在于所述第一住宅网关在下边界与上边界之间随机确定所述定时器的持续时间，该下边界限定在由终端装置生成的消息被住宅网关接收和与所述终端装置配对的住宅网关发送对所述消息的确认之间的最大理论经过时间，该上边界限定在由终端装置生成的消息被住宅网关接收和未与所述终端装置配对的住宅网关发送对所述消息的确认之间的最大理论经过时间。

3.根据权利要求1所述的方法，所述方法的特征在于第三住宅网关发起(401)发送探测的过程，该过程包括以下步骤：

从无线传送参数的组的预定义集合选择(402)一组无线传送参数；

使用所选择的一组传送参数执行(403)至少一个探测的发送；以及

使用另一组参数重新进行(404)所述发送，直到已经使用无线传送参数的组的整个集合为止，或者直到连接性管理装置(140)中断所述发送探测的过程为止，其中，所述第三住宅网关为所述第一住宅网关或者所述至少一个第二住宅网关中的一个住宅网关。

4.根据权利要求3所述的方法，所述方法的特征在于所述第三住宅网关根据来自所述通信系统的连接性管理装置(140)的指令来触发所述发送探测的过程，或者所述方法的特征在于所述第三住宅网关定期地触发所述发送探测的过程，或者所述第三住宅网关在所述第三住宅网关到所述服务器的连接阶段之后触发所述发送探测的过程。

5.根据权利要求3所述的方法，所述方法的特征在于在所述发送探测的过程之后，所述第三住宅网关接收(405)要施加到与所述第三住宅网关配对的各终端装置的用于无线传送针对所述服务器的消息的无线传送参数。

6.根据权利要求3所述的方法，所述方法的特征在于所述无线传送参数是传送功率和/或扩散因子参数。

7.根据权利要求3所述的方法，所述方法的特征在于在接收到探测之后，接收到所述探测的住宅网关执行以下步骤：

确定(502)所述探测的接收质量；

确定已经用于传送所述探测的无线传送参数；以及

向所述通信系统的连接性管理装置(104)传送(503)传送质量报告，该传送质量报告包括表示所述探测的接收质量和已用于传送所述探测的无线传送参数的信息。

8.根据权利要求7所述的方法，所述方法的特征在于在接收到(601)传送质量报告时，所述通信系统的所述连接性管理装置执行以下步骤：

确定(602)在所述发送探测的过程的环境中由所述第三住宅网关使用的哪一组无线传送参数使得所述第三住宅网关能够与所述多个住宅网关中的比预定义数量的住宅网关多并且尽可能接近该预定义数量的多个其他住宅网关通信；以及

向所述第三住宅网关传送(604)所确定的一组无线传送参数，以将所述一组参数施加到与所述第三住宅网关配对的各终端装置。

9.根据权利要求8所述的方法，所述方法的特征在于所述通信系统的所述连接性管理装置确定(603)代表性的传送图，并且所述方法的特征在于在检测到(701)所述多个住宅网关中的住宅网关与所述通信系统断开时，所述通信系统的所述连接性管理装置执行以下步骤：

根据所述传送图选择(702)临时代替住宅网关，该临时代替住宅网关用于在与至少一个所确定的终端装置配对方面临时代替断开的住宅网关；以及

向所述临时代替住宅网关通知(703)与各所确定的终端装置临时配对。

10.根据权利要求8所述的方法，所述方法的特征在于在检测到(801)先前断开的住宅网关到所述通信系统的重新连接时，所述通信系统的所述连接性管理装置取消所述临时配对并且向所述临时代替住宅网关通知(802)该取消。

11.一种适于用作从终端装置(110；111)无线接收的消息的中继的称为第一住宅网关(122)的住宅网关，所述第一住宅网关旨在形成包括连接到所述消息所针对的服务器(130)的多个住宅网关(120、121、122、123)的通信系统的一部分，所述多个住宅网关由所述第一住宅网关和至少一个第二住宅网关组成，该第一住宅网关的特征在于所述第一住宅网关包括：

用于确定(302)所述终端装置先前是否已与所述第一住宅网关配对的第一单元；

用于向所述终端装置无线传送(308)对所接收消息的无线传送的确认并且向所述服务器传播(307)所接收消息的第二单元；以及

用于在接收到所述消息时启动(303)预定持续时间的定时器的第三单元；

并且所述第一住宅网关的特征在于在所述终端装置先前未与所述第一住宅网关配对时，所述第三单元被启动，

并且所述第一住宅网关的特征在于在所述终端装置先前已与所述第一住宅网关配对时，并且进一步地在所述定时器结束时所述第一住宅网关未检测到所述至少一个第二住宅网关中的住宅网关无线传送的对所述消息的确认的情况下，所述第二单元被启动。

12.一种存储装置，其特征在于该存储装置存储计算机程序，该计算机程序包括用于在所述程序由住宅网关的处理器执行时由所述住宅网关实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法的指令。

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