CN114128319B - 通过基于ip的tdma网络实现多播通信的智能广播的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了用于在低功率无线网络中提高数据包传送的可靠性同时减少端到端延迟和功耗的系统、过程和方法。使用链路层广播传输在传输时隙期间转发数据包。提供预设数量的重传时隙来重传数据包。为了减少接收方的能量消耗，接收方可以在接收到数据包后在剩余的重传时隙进入睡眠模式。

Description

通过基于IP的TDMA网络实现多播通信的智能广播的系统和 方法
本申请要求于2019年7月30日提交的申请号为62/880,355的美国临时申请的优先权。该引用的外部材料以及其它所有引用的外部材料的全部内容均通过引用并入本文。当通过引用并入的参考文献中的术语的定义或用法与本文提供的术语的定义不一致或相反时，以本文提供的术语的定义为准。
技术领域
本发明的领域是多播通信，例如用于舱内无线传感器网络、物联网、家庭自动化和低功率设备。
背景技术
以下描述包括可有助于理解本发明的信息。这并不是承认本文提供的任何信息是现有技术或与当前要求保护的发明相关，或者明确或隐式地引用的任何专利公开是现有技术。
当前，对无线传感器网络(WSN)的新应用的需求不断增加。一个典型的应用领域涉及车载通信，尤其是用于飞机的车载通信。随着飞机系统变得越来越互联，飞机中正在使用额外的传感器来确定座椅、电子设备和其他组件的状态和健康状况。随着对新应用的需求日益增多，通过互联网协议(IP)寻址，特别是通过互联网协议版本6(IPv6)和未来的协议，将WSN连接到互联网，以实现全IP通信，从而实现互操作性。
然而，包括IEEE 802.15.4的当前标准本身不支持多播。相反，已经开发了利用链路层单播传输或链路层广播传输来实现IP多播的算法。单播和广播通信模式之间的主要区别之一是可靠性。在单播传输的情况下，发送方在成功交付数据包后收到来自目的地的确认。但是，广播通信不提供此功能。
在链路层单播传输中，为每个订户创建重复项并且需要将重复项单独地传送给所有订户。这既费时又费力。另一方面，在链路层广播传输中，将数据包发送给所有订户，不会产生重复项。因此，与链路层单播传输相比，尤其是在多个订户的情况下，链路层广播传输节省了能量和端到端延迟。然而，广播通信存在可靠性问题。
例如，已经实现了双向多播RPL转发(BMRF)，其基于感兴趣的订户的数量使用链路层单播和广播传输。可以在Lorente等人在2017年发表在Ad Hoc Networks的题为“BMRF:Bidirectional Multicast RPL Forwarding”的文章中找到BMRF的更多详细描述。
在BMRF中，多播数据包可以在RPL树上向上和向下遍历。BMRF的示例如图1所示。与下面描述的增强型无状态多播RPL转发(ESMRF)不同，多播数据包不必一直遍历到根。网络中的所有节点(传感器)都知道拓扑。因此，多播源可以位于网络内的任何位置。与之前的算法相比，BMRF在能耗、无线电传输数量和端到端延迟方面都有所改善。主要思想是根据感兴趣的子节点的数量和占空比在链路层在单播和广播之间进行选择。
BMRF是不利的，因为其将ContikiMAC算法用于其无线电占空比(RDC)并具有IEEE802.15.4，其中载波侦听多路访问(CSMA)作为其物理和媒体访问控制(MAC)层。CSMA通常是不确定的。BMRF还可能导致使用链路层广播时等待清晰频道时避免碰撞所需的额外延迟。另外，如果子节点兴趣不大，带宽和精力都浪费了。BMRF还容易与各种其他技术产生交叉技术干扰，例如无绳电话、Wi-FiTM、ZigbeeTM、BluetoothTM和使用2.4GHz工业科学医疗(ISM)频段的微波炉。
其他人已经使用了低功耗和有损网络(MPL)的多播协议，Kelsey等人在2016年发表在IETF的文章“Multicast Protocol For Low-Power And Lossy Networks(MPL)”中对此进行了描述。MPL涉及受控的全网泛洪，由涓流定时器控制。涓流是一种以周期性方式有效传播状态信息的机制。参见Levis et al.,“Trickle:A Self regulating AlgorithmFor Code Propagation And Maintenance In Wireless Sensor Networks”,In Proc.ofthe 1st USENIX/ACM Symp.on Networked Systems Design and Implementation,2004；and Levis et al.,“The Trickle Algorithm”,IETF,Fremont,CA,Technical report,USA:RFC 6206,2011.
在MPL中，网络中的所有节点(传感器)都接收多播数据包，而不管对数据包的兴趣。然后每个节点传感器)向其邻居传播多播数据包。这些多播数据包需要被缓冲以跟踪之前是否收到过特定的多播数据包。为帮助确保所有节点都接收到数据包，使用涓流计时器来安排这些缓冲数据包的定期重传。
MPL对于能量和带宽效率都是不利的。由于数据包的受控全网泛洪，网络中的所有节点(传感器)都会接收多播数据包，这会增加通信开销。控制数据包还需要在整个网络中定期传播以跟踪缓冲区状态，这进一步增加了通信开销。节点(传感器)还必须维护两个涓流定时器来处理缓冲的数据包和控制消息，这增加了整体复杂性、代码大小和内存要求。
因为所有的数据包都进行了缓冲处理，所以传输占用大量内存。这可能会带来问题，因为节点(传感器)通常具有有限的内存，这限制了可以进行缓冲处理的数据包数量并直接影响MPL的效率。
另一个示例是无状态多播RPL转发、(SMRF)，其在Oikonomou等人发表在2012IEEEInternational Conference in 2012,In Pervasive Computing and CommunicationsWorkshops(PERCOM Workshops)，题为“Stateless Multicast Forwarding With RPL In6LoWPAN Sensor Networks”中，以及Oikonomou等人2013年发表在Wireless personalcommunications，题为“IPV6 Multicast Forwarding In RPL-Based Wireless SensorNetworks”中描述了SMRF。如图2所示，SMRF仅支持下行流量，因为它在接受消息之前强制执行首选父检查。因此，多播通信的来源仅限于RPL树的根。换句话说，低功耗和有损网络(LLN)中的其他节点(传感器)都不能作为源。
为了避免冲突，接收节点(传感器)必须在节点转发消息之前等待额外的时间段。这会导致端到端的高延迟。此外，如果感兴趣的子节点数量很少，则链路层广播传输在能量方面可能不是最有效的方式。许多不感兴趣的子节点最终会收到多播消息。
另一个例子是ESMRF，Fadeel等人在2015年发表在In Proceedings ofthe2015Workshop on IoT challenges in Mobile and Industrial Systems中的题为“ESMRF:Enhanced Stateless Multicast RPL Forwarding For IPV6-Based Low-PowerAnd Lossy Networks”中描述了这种ESMRF。如图3所示，ESMRF是不利的，因为即使DODAG树很大并且多播源及其关联的组成员在彼此的范围内，多播数据包也需要一直遍历到根附近。这降低了通信效率。该结构还会在DODAG根处产生瓶颈，尤其是当DODAG树由数百个节点组成时，更是如此。这也会在DODAG根上创建单点故障。
本文的所有专利公开均以相同的程度通过引用并入，就好像具体和分别指示每个单独的专利公开或专利申请通过引用并入一样。当在并入的参考文献中术语的定义或用法与本文提供的术语的定义不一致或相反时，本文提供的该术语的定义适用，而参考文献中该术语的定义则不适用。
因此，仍然需要使用低功率无线网络进行多播通信的系统和方法，其在节省带宽和能量的同时限制重复数据包的可能性。
发明内容
本发明的主题提供了装置、系统和方法，其中可以实现低功率无线个域网(6LoWPAN)，其利用IPv6地址空间来克服在设备寻址缩放时出现的上述问题。为了提高通信效率以及带宽和能量使用，本文描述的系统和方法利用减少通信开销的多播转发技术。
通常，多播通信利用第3层(L3)上的单播传输或链路层(L2)上的广播传输。在低功耗无线个域网中，链路层(L2)的协议为IEEE 802.15.4，网络层(L3)中的协议采用IPv6。
应当理解，虽然本文公开的系统和方法是结合IEEE 802.15.4协议进行描述的，但是可以设想的是，本文公开的系统和方法可以与以后开发的协议一起使用，其中重新分配到多播组订户的传输可以减少端到端延迟。
单播和广播传输之间的主要区别在于可靠性。在单播传输中，发送方在成功交付数据包后接收来自目的地的确认。但是，广播通信不提供此功能。在多播通信方面，在链路层单播传输的情况下，会为每个订户创建一个副本，并需要将副本单独传送给所有订户。这既费时又费力。另一方面，在链路层广播传输中，将数据包一次性发送到所有订户。这不会创建副本，并且是一次性传输。因此，与链路层单播传输相比，尤其是在多个用户的情况下，链路层广播传输节省了大量能量并且具有更短的端到端延迟。然而，如前所述，广播通信存在可靠性问题。
优选实施例利用改进的BMRF算法，该算法能够在链路层单播或广播通信之间进行选择。时隙信道跳跃(TSCH)用于媒体访问控制(MAC)层，而不是BMRF使用的CSMA/CA，以提供确定性解决方案，减少端到端延迟，并减少或消除跨技术干扰。
为了提高链路层广播传输的可靠性，可以使用时分多址(TDMA)来提供广播重传。通过这种方式，与链路层单播传输的情况一样，数据包将被多次重传，而不是传输一次。因为在广播传输中没有确认，所以数据包总是会被多次重传。然而，为了节省能量，在接收器的情况下，如果通过广播模式成功接收到数据包，则可以将接收广播重传的剩余时隙被设置为睡眠模式。因此，在接收方一侧，端点将在接收到第一个数据包后立即进入睡眠模式，随后的重传将被忽略。
本文描述的发明主题具有多种应用。例如，在飞机环境中，车载传感器可以分成单独的多播组。在这样的环境中，厨房可以形成第一多播组，每个座位等级可以形成单独的多播组，机载手推车可以形成为单独的多播组。
也可以基于应用来形成多播组。例如，乘客服务单元的氧气面罩释放可以形成一个单独的组。
根据优选实施例的以下详细描述以及附图，本发明主题的各种目的、特征、方面和优点将变得更加明显，其中相同的附图标记表示相同的部件。
附图说明
图1示出了使用双向多播RPL转发的数据包转发的流程图。
图2示出了使用无状态多播RPL转发的数据包转发的流程图。
图3示出了使用增强型无状态多播RPL转发的数据包转发的流程图。
图4示出了用于使用广播传输转发数据包的方法的一个实施例的流程图。
图5示出了用于从发送方传输数据包的方法的一个实施例的流程图。
图6示出了用于接收数据包的方法的一个实施例的流程图。
图7示出了传统广播传输方法的示例。
图8示出了智能广播传输方法的实施例的示例。
具体实施方式
在以下讨论中，可以参考接入点、路由器、服务器、服务、接口、门户、平台或由计算设备形成的其他系统。应当理解，此类术语的使用被视为表示具有至少一个处理器的一个或多个计算设备，该处理器被配置为执行存储在计算机可读有形、非暂时性介质上的软件指令。例如，接入点或路由器可以具有包括一个或多个核的处理器和非暂时性计算机可读存储介质，其中程序存储在介质中以执行操作或以其他方式履行预编程的角色、职责或功能。
以下讨论提供了本发明主题的许多示例实施例。尽管每个实施例代表发明元素的单个组合，但是也可认为发明主题包括所公开元素的所有可能的组合。因此，如果一个实施例包括元素A、B和C，而第二实施例包括元素B和D，那么即使没有明确地说明，也认为本发明的主题包括A，B，C和D的其他剩余组合。
下面描述的系统、过程和方法设置用于节约无线通信网络中的功率，其中数据包接收者可以进入睡眠模式，在该睡眠模式中他们不接收重传的数据包以降低功率消耗。本发明的广播传输算法克服了传统广播模式面临的挑战，并解决了无线传感器对低功率和有损网络的要求。与单播模式和上述先前的研究工作相比，它大大减少了端到端延迟，同时降低了能源需求。
图4示出了用于转发数据包的示例性过程。如图所示，节点(节点和端点在本文中可互换使用以表示无线传感器网络中的设备)接收其目的地是多播组地址的数据包，并确定该数据包是否是从首选父节点接收的。
如果从首选父节点接收到数据包，则检查多播组是否在路由表中列出。如果是，则根据子节点的数量使用链路层单播或广播传输向下转发数据包，然后检查端点是否是多播组的成员。如果路由表中没有列出多播组，则不转发数据包，并检查端点是否是多播组的成员。
如果端点是多播组的成员，则将数据包向上传送到网络堆栈并接受该数据包。如果不是，则丢弃该数据包。
如果未从优选父节点接收到该数据包，则检查该数据包是否从RPL树中的下方到达(即，从链路层单播传输接收)。如果是，则检查该多播组是否在路由表中。如果不是，则丢弃该数据包。
如果多播组在路由表中列出，则使用链路层单播向下转发数据包，其中从其接收数据包的子节点除外。然后检查端点是否是RPL根。如果是，则检查端点是否是多播组的成员。如果不是，则将数据包向上转发到首选父节点。
如果端点是多播组的成员，则将数据包向上传送到网络堆栈并且接收该数据包。如果不是，则丢弃该数据包。
在图5中，示出了智能广播传输方法或过程的一个实施例，其优选地在使用时分多址(TDMA)的低功率无线个人局域网上发生。在这样的实施例中，设想一个设备周期性地发送信标帧，例如，该信标帧可以是接入点或其他设备。信标帧通过将时间划分为超帧来提供定时结构，允许端点与信标同步并知道何时发生传输和重传时隙。每个超帧优选包括一个传输(广播)时隙和预设数量的重传时隙，如图8所示。
TDMA中的时隙可以根据功能进行分类。有一些时隙是专门用于发送和接收广播重传的新时隙。在发送方的情况下，这些时隙将始终用于重传。然而，为了节省能量，在接收方的情况下，如果通过广播传输成功接收到数据包，则可以将接收广播重传的剩余时隙设置为睡眠模式。因此，在接收方一侧，端点将在接收到第一个数据包后立即进入睡眠模式，随后的重传将被忽略。为广播模式添加多次重传会增加在目的地成功接收数据包的可能性。这与广播传输的端到端延迟降低相结合，使其优于上述现有概念。
在预期的系统、过程和方法中，使用链路层广播传输将接收到的数据包转发(传输)到一个或多个接收方，并且优选地转发到多个端点。
然后使用链路层广播传输在重传时隙上将相同的数据包转发到一个或多个接收者，直到该数据包到一个或多个接收者的传输总数等于预设整数。例如，可以设想重传时隙的数量可以在1和10之间，并且更优选地在4和6之间。尽管具体数量可能会因接收方的数量、数据包的重要性、网络拓扑等中的一个或多个而有所不同。一旦使用了最后一个重传时隙，该过程就完成了。
如图6所示，数据包的每个接收方被配置为根据已知的传输和重传时隙来监听来自发送方的广播数据包。如果没有接收到数据包，则接收方检查是否通过重传时隙接收到数据包。这个过程一直持续到(i)数据包的最后一个重传时隙或(ii)接收到数据包为止，以哪个先完成为准。
使用TDMA将时间划分为时隙的特性，如图8所示，如果在最后一个重传时隙之前接收到数据包，则接收方设置后续重传时隙，用于接收该数据包的广播重传进入睡眠模式。因此，在接收方一侧，端点将在接收到第一个数据包后立即进入睡眠模式，随后的重传将被忽略。这有利地降低了能耗。
通过比较图7和图8进一步示出了本发明构思。
在图7所示的传统广播方法中，在单个时隙中将数据包传输到多个端点。尤其是在接收方数量较多的情况下，广播传输通常会大大降低端到端延迟和能耗。然而，与单播传输相比，广播传输通常具有较低的可靠性，因为与单播传输不同，接收方在接收数据包时不提供确认。
在一项测试中，发明人发现，与广播传输中可靠性为78％的PDR相比，单播传输中的完美数据包传递率(PDR)为100％。然而，广播传输的端到端延迟几乎比单播传输低30％。此外，在单播传输示例中，无线电传输的数量翻了一番，这表明能耗增加。
为了提高广播传输的可靠性，系统、方法和过程允许在链路层广播传输中重传数据包。由于广播传输没有确认功能，发送方总是多次重传一个数据包以提高可靠性。通过重传数据包，广播传输的可靠性大大提高，并证明与单播模式的可靠性相当。具体而言，发明人发现广播传输的PDR为99％，而单播传输的PDR为100％。
即使发送方总是多次重传一个数据包而不管该数据包是否成功传递，在多个多播订户的情况下，无线电传输的数量仍然可以少于单播传输的数量。优选地，与传统广播传输相比，广播传输中的传输数量被限制为固定值，并且该数量保持相同，而与订户数量无关。
如本文所用，并且除非上下文另有明确规定，否则术语“连接到”旨在包括直接连接(其中两个彼此连接的元件彼此接触)和间接连接(其中至少一个另外的元件位于两个元件之间)。因此，术语“连接到”和“与…连接”同义使用。
在一些实施例中，用于描述和要求保护本发明的某些实施例的表示成分的数量，诸如浓度、反应条件等性质的数字应理解为在某些情况下由术语“约”修饰。因此，在一些实施例中，在书面描述和所附权利要求书中阐述的数字参数是近似值，其可以根据特定实施例试图获得的期望特性而变化。在一些实施例中，应该根据报告的有效数字的数目并通过应用普通的舍入技术来解释数字参数。尽管说明本发明的一些实施例的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体示例中列出的数值应以尽可能精确地方式报告。在本发明的一些实施例中呈现的数值可能包含某些误差，这些误差必定是由它们各自的测试测量中的标准偏差导致的。
除非上下文指示相反的情况，否则本文阐述的所有范围应解释为包括其端点，并且开放式范围应解释为仅包括商业上可行的值。同样，除非上下文指示相反的情况，否则所有值列表都应视为包括中间值。
如本文的说明书和随后的权利要求中所使用的，除非上下文另有明确规定，否则“一”，“一个”和“该”的含义包括复数指代。此外，如在本文的描述中所使用的，除非上下文另有明确规定，否则“在…中”含有包括“在…内”和“在…上”。
本文中数值范围的列举仅旨在用作一种便捷的方式，用来分别指代该范围内的每个单独的值。除非本文另外指出，否则将范围内的每个单独的值并入说明书中，就如同其在本文中单独列举一样。除非本文另外指出或与上下文明显矛盾，否则本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行。针对本文的某些实施例提供的任何和所有示例或示例性语言(例如“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明，并且不对以其他方式要求保护的本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应解释为表示对实施本发明必不可少的任何未要求保护的要素。
对本文公开的本发明的替代元件或实施例的分组不应被解释为限制。可以单独提及和保护每个组成员，或者可以将每个组成员与本文中发现的组中的其它成员或其它元件进行任意组合来进行保护。出于方便和/或可专利性的原因，可以将一个或多个组成员包含在组中或从组中删除。当出现任何这样的包含或删除时，本说明书在此被认为包含经修改的组，从而实现所附权利要求中使用的所有马库什组的书面描述。
对于本领域的技术人员而言显而易见的是，在不背离本文的发明构思的前提下，除了已经描述的修改之外，还可以进行更多的修改。因此，本发明的主题除了受到所附权利要求的精神限制之外，并不受其它限制。此外，在解释说明书和权利要求书时，应以与上下文一致的尽可能广泛的方式解释所有术语。尤其是术语“包括”和“包含”应解释为以非排他性的方式涉及元件、组件或步骤，表明可以同时存在或同时使用提及的元件、组件或步骤，未明确提及的元件、组件或步骤，或者提及的元件、组件或步骤可与未明确提及的元件、组件或步骤组合。在说明书和权利要求书涉及选自以下组中的至少其中一种时，组中包括A,B,C…和N，应将文本解释为仅要求来自组中的一个元件，而不是A加B，或B加N等。

Claims (18)

1.一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有程序，其中当所述程序由路由器的一个或多个处理器执行时，所述程序执行以下操作用于经IP网络实现多播通信，其中所述路由器的角色可以由作为网络拓扑一部分的任何节点担任，所述程序的操作包括以下步骤：
在一个节点上接收一个数据包；
使用链路层广播传输将所述数据包传输给一个或多个接收方；
如果所述一个或多个接收方未接收到所述数据包，则将所述数据包的传输次数与预设整数进行比较，其中预设整数表示重传时隙的数量；
如果所述数据包的传输次数小于预设整数，使用所述链路层广播传输将所述数据包重传给一个或多个接收方，直到传输给一个或多个接收方的数据包总数等于所述预设整数，其中一个或多个接收方中的每一个都具有一组时隙，在该组时隙处可以接收到所述数据包；以及
在接收方接收到所述数据包时，为该接收方将用于接收所述数据包重传的每个剩余时隙安排到睡眠模式，其中该接收方为使用所述链路层广播传输接收传输的数据包的所述一个或多个接收方中的一个。
2.根据权利要求1所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述操作还包括：
确定接收到的具有多播组地址的数据包的来源是否是该节点的首选父节点；
如果所述来源是首选父节点，则所述路由器检查所述多播组地址是否列在所述路由器的路由表中；
如果所述来源不是所述首选父节点，则丢弃所述数据包；
仅当所述多播组地址列在路由表中时，所述路由器才根据子节点的数量使用链路层单播传输或链路层广播传输向下转发数据包；
所述路由器确定所述多播组地址是否在路由表中后，检查所述节点是否是所述多播组的成员；和
如果所述路由器确定节点是所述多播组的成员，则向上传送数据包。
3.根据权利要求2所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述操作还包括：
如果所述来源不是首选父节点，则所述路由器检查是否从下面接收到所述数据包；
如果所述路由器确定从下面接收到所述数据包，则所述路由器确定所述多播组地址是否在所述路由表中列出；
如果所述路由器确定没有从下面接收到所述数据包，则丢弃所述数据包；
如果路由表中列出了所述多播组地址，则所述路由器使用链路层单播传输向下转发所述数据包，但不将所述数据包转发给接收所述数据包的子节点；
使用所述路由器判断所述节点是否为网络拓扑的根节点；
若所述节点为RPL网络的根节点，则判断所述节点是否为所述数据包的多播组成员；以及
如果所述节点不是RPL网络的根节点，则将所述数据包向上转发到所述首选父节点。
4.根据权利要求3所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述操作还包括：
如果所述节点是所述多播组的成员，则向上转发所述数据包，如果不是，则丢弃所述数据包。
5.根据权利要求1所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述预设整数的值越大，所述一个或多个接收方中的每一个接收所述数据包的可靠性越高。
6.根据权利要求1所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述传输通过低功率无线个人局域网发生。
7.根据权利要求1所述的计算机可读存储介质，其特征在于，利用时分多址进行所述数据包的传输和接收。
8.一种配置为通过IP网络在节点之间进行多播通信的系统，包括：
一路由器，具有处理器和存储器，其中处理器包括一个或多个内核；
其中，第一节点被配置为接收数据包，并使用链路层广播传输将该数据包发送到一个或多个接收方；
其中，如果所述一个或多个接收方未接收到所述数据包，所述第一节点将所述数据包的传输次数与预设整数进行比较，其中预设整数表示重传时隙的数量；其中，如果所述数据包的传输次数小于预设整数，所述第一节点还被配置为使用所述链路层广播传输向一个或多个接收方重传所述数据包，直到向一个或多个接收方重传分组的总数等于所述预设整数；
一第二节点，被配置为从所述第一节点接收所述数据包，并且在接收到所述数据包时，将用于接收所述数据包的重传的任何剩余时隙设定到睡眠模式，其中所述第二节点为使用所述链路层广播传输接收传输的数据包的所述一个或多个接收方中的一个。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述路由器还被配置为
判断接收到的具有多播组地址的数据包的来源是否是所述第一节点的首选父节点；
如果源是首选父节点，则路由器检查组播组地址是否列在路由器的路由表中；
如果所述来源不是首选父节点，则丢弃所述数据包；
仅当所述多播组地址列在路由表中时，所述路由器才会根据子节点数量使用链路层单播传输或链路层广播传输向下转发所述数据包；
所述路由器确定所述多播组地址是否在路由表中后，检查所述第一节点是否为所述多播组成员；和
如果所述路由器确定所述第一个节点是所述多播组的成员，则向上传送所述数据包。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述路由器还被配置为：
如果所述来源不是首选父节点，请检查是否从下面接收到所述数据包；
如果所述数据包是从下面接收的，则确定所述多播组地址是否在路由表中列出；
如果没有从下面收到所述数据包，则丢弃所述数据包；
如果所述路由表中列出了所述多播组地址，则使用链路层单播传输向下传输所述数据包，但不将所述数据包转发到接收所述数据包的子节点；
判断该节点是否为RPL网络的根节点；
如果所述节点是所述RPL网络的根节点，则判断所述节点是否是所述数据包的所述多播组的成员；和
如果节点不是RPL网络的根节点，则将所述数据包向上传输到所述首选父节点。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述路由器还被配置为：
如果所述节点是所述多播组的成员，则向上传输所述数据包，如果不是，则丢弃所述数据包。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述预设整数在四和六之间，包括四和六。
13.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述传输在功率无线个域网发生。
14.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述数据包的传输和接收利用时分多址。
15.一种使用路由器在IP网络上进行多播通信的方法，包括：
在一个节点上接收一个数据包；
使用链路层广播传输将所述数据包传输给一个或多个接收方；
如果所述一个或多个接收方未接收到所述数据包，则将所述数据包的传输次数与预设整数进行比较，其中预设整数表示重传时隙的数量；
如果所述数据包的传输次数小于预设整数，使用所述链路层广播传输将所述数据包重传给一个或多个接收方，直到传输给所述一个或多个接收方的数据包总数等于所述预设整数，其中一个或多个接收方中的每一个都具有一组时隙，在该组时隙处可以接收到所述数据包；和
在接收方接收到所述传输的数据包时，该接收方将 所述一组时隙的每个剩余时隙安排至睡眠模式，其中该接收方为使用所述链路层广播传输接收传输的数据包的所述一个或多个接收方中的一个。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述预设整数在四和六之间，包括四和六。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述传输在低功率无线个人局域网发生。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，利用时分多址进行所述数据包的传输和接收。
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