TWI466576B - Network-based multicast methods and devices in a floodn sensor network - Google Patents

Network-based multicast methods and devices in a floodn sensor network Download PDF

Info

Publication number
TWI466576B
TWI466576B TW101141596A TW101141596A TWI466576B TW I466576 B TWI466576 B TW I466576B TW 101141596 A TW101141596 A TW 101141596A TW 101141596 A TW101141596 A TW 101141596A TW I466576 B TWI466576 B TW I466576B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
sensor
multicast
sensor node
group
link update
Prior art date
Application number
TW101141596A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201330679A (zh
Original Assignee
Alcatel Lucent
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 Alcatel Lucent filed Critical Alcatel Lucent
Publication of TW201330679A publication Critical patent/TW201330679A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI466576B publication Critical patent/TWI466576B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/16—Multipoint routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/02—Details
    • H04L12/16—Arrangements for providing special services to substations
    • H04L12/18—Arrangements for providing special services to substations for broadcast or conference, e.g. multicast
    • H04L12/189—Arrangements for providing special services to substations for broadcast or conference, e.g. multicast in combination with wireless systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/40—Connection management for selective distribution or broadcast
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/18—Processing of user or subscriber data, e.g. subscribed services, user preferences or user profiles; Transfer of user or subscriber data
    • H04W8/186—Processing of subscriber group data
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Description

在泛在感測器網路中的基於網路的群播方法和裝置
本發明涉及感測器網路，尤其涉及在泛在感測器網路中的基於網路的群播方法和裝置。
感測器網路是集無線技術、嵌入式技術和感測器網路技術於一體的綜合智慧資訊系統，可用於公共安全、生態環保、應急指揮、智慧交通、反恐、智慧家居等諸多領域。例如，智慧化家居中的感測器/控制器網路、工業現場各種參數收集、控制器的統一聯網調控等，都可以透過感測器網路實現。
泛在感測器網路(Ubiquitous Sensor Network，USN)含有大量的感測器節點/網路。因此，USN引入了對有效的在資源受限的感測器節點的集合中的自動路由、監控或管理需求。例如，在環境監控場景下，USN可以含有多個感測器節點，並且這些感測器節點分別部署於不同的區域中用以收集與環境相關的資訊。對於這些感測器節點，由於用戶經常對一組感測器節點，而不是單個感測器節點的屬性感興趣，因此有效的群播是所期望的網路服務，例如，對監控給定區域的溫度並位於該區域中的所有感測器節點配置新的參數或更新固件。與向每個溫度感測器單播相同的消息“配置新參數或更新感測器固件”相比，群播此類的消息能夠提供更好的能量效率，低的開 銷，並且更加靈活。
但是，由於下面這些特性，為USN提供群播支援並不是件簡單的工作。
1.感測器的電池壽命十分有限，並且由於成本受限導致記憶體、CPU速度和無線介面複雜性都受到限制。因此，USN常常經受嚴重的資源受限和功能限制。由於這些限制，群播協議應該儘量地輕量化，或者甚至不需要感測器節點參與。
2. USN面臨移動感測器節點的挑戰。感測器節點將進入該網路，或者在該網路中變化位置，或者離開該網路。這些事件在某些應用中會頻繁發生，因此，群播協議必須能夠允許感測器的移動性，並提供適應的移動性管理。也就是說，用於USN的群播協定必須適應由感測器加入/離開網路或感測器位置移動所導致的網路拓撲變化。
3.支持某些應用的感測器的數量預計是非常大的，例如從102 至107 級別。如果每個移動感測器節點在移動到新的域時，都單獨地更新它的位置資訊，並重新加入所感興趣的群播組，這將導致信令的蜂擁並且增加網路負載。隨著感測器節點的數量變多，信令開銷問題也變得更加嚴重。因此，用於USN的群播協議必須提供可擴展性。
目前，對於USN，由於IPv6具有極大的位址空間，所以它是用於連接孤立的感測器節點的最優的方案。由於 IPv6移動群播允許網路帶寬的有效利用，並且支援用於多點通信的移動性管理，因此它被期望成為用於向USN傳遞服務的實質性的通信類型。
大多數現有的IPv6移動群播方案是基於主機的移動性管理協定，它們依賴於移動節點(Mobile Node，MN)的移動性信令來支援IPv6移動性。即，需要位於移動節點處的移動性堆疊。相應地，它們僅限用於功能強大的移動節點，這也成為了基於主機的移動性管理協定的一個較大的缺陷。
一種傳統的使能IPv6移動群播的方法是建立在基於網路的移動性管理協定的基礎上。目前最好的現有方案是使用代理移動IPv6(Proxy Mobile IPv6，簡稱PMIPv6)，它正在由IETF進行標準化。使用PMIPv6，移動節點由移動性實體，例如移動網路閘道(Mobile Access Gateway，MAG)和本地移動性錨點(Local Mobility Anchor，LMA)所管理。
在該傳統的PMIPv6中，在使用新MAG(n-MAG)和LMA之間交換代理連結更新消息和代理連結確認消息來進行位置更新後，當前服務MN的n-MAG發送MLD(Multicast Listener Discovery，群播監聽發現)查詢消息至移動節點。作為回應，移動節點發送MLD成員報告消息，該消息指示了特定的所感興趣的群播組。在n-MAG接收到來自移動節點的MLD成員報告消息後，如果需要，它更新它的群播轉發狀態以及它的MLD代理成員資 料庫，並將一個聚合的MLD成員報告消息發送給LMA。當LMA接收到該MLD成員報告消息，它更新它的群播轉發狀態。
因此，下面的用於MAG和LAM的部署需求被定義：1)MAG需要群播監聽器發現代理功能來協助由MN發送的MLD成員報告並轉發群播業務給移動節點；2)需要群播路由器功能來維護用於移動節點的群播轉發狀態並將群播業務轉發給移動節點。
但是，當傳統的群播使能的PMIPv6被用於大規模的USN時，存在一些缺點：
1在傳統的PMIPv6中，MAG需要為每個移動節點(MN)分配一個唯一的代理轉發位址(proxy care-of-address)，以作為隧道端點而運作，並且移動節點應支援該TCP/IP堆疊。但是，在多數情況下，由於感測器節點/網路的功率和功能受限，它們使用私有協定棧(例如ZigBee)，而不是TCP/IP。因此，採用TCP/IP對於感測器節點/網路來說過於繁重。
2.在傳統的群播使能的PMIPv6中，當MN移動到新的MAG時，它將發送MLD成員報告消息，來指示它特定的感興趣的群播組或服務。但是，在USN中，感測器節點/網路總是不知道它們屬於哪個群播組，因此，它們無法發送該MLD成員報告消息給新MAG。相反，感測器節點/網路的群播組由網路所管理。事實上，感測器節點/網路並不關心它們屬於哪個群播組。因此，新的MAG應 該透過其他方式來獲知感測器網路/節點所感興趣的群播組。
3.在USN中，感測器節點/網路的數量十分巨大。可以預期，在一個MAG之下的感測器節點/網路的數量很容易地超過成百上千，甚至更多。當感測器節點/網路移動時，新的MAG將在LMA處更新它的位置資訊，並重新加入所感興趣的群播組。如果MAG為各個移動感測器節點/網路單獨地更新位置資訊並重新加入群播組，這會導致信令的蜂擁並因而增加網路業務負載。
本發明提供了用於USN的基於網路的群播方案。發明構思如下：
1. USN網路被劃分為若干域，每一個域具有一個被稱為泛在感測器網路控制器(UC)的協調器。該UC記錄感測器節點/網路的位置和所感興趣的群播組，並且轉發發送給或來自該域(UC域)的資料包。每一個UC域含有一組感測器節點/網路閘道(sensor network gateway，SGW)。另外，負責不同域的所有UC構成一個分散式的架構。
2.當一個感測器節點/網路移動至新的SGW時，由新的SGW，而不是由感測器節點/網路來更新在UC處的感測器節點/網路的位置資訊。
3.新的SGW從UC中獲取該感測器節點/網路的所 感興趣的群播組，而不是從感測器節點/網路中獲取該感測器節點/網路的所感興趣的群播組。因此，它不需要功率和功能受限的感測器節點/網路的參與。
4.新的SGW進行位置管理，並重新加入所感興趣的、用於相同群播組中的一組感測器節點/網路的群播組。
5.在UC和新SGW之間的連結更新消息和連結確認消息含有標籤“C”，該標籤“C”指明群播使能位置管理。
根據本發明的第一態樣，提供了一種在感測器網路閘道中支援群播的方法，該方法包括以下步驟：當接收到來自該感測器網路閘道所轄的感測器節點的關聯請求後，向感測器網路控制器發送第一連結更新消息，其中，該第一連結更新消息中包括該感測器節點的標識；接收來自感測器網路控制器的第一連結更新確認消息，該第一連結更新確認消息中包括用於指示該感測器節點屬於群播組的指示資訊、該群播組的群播地址以及該群播組的各個成員感測器節點的標識；根據該第一連結更新確認消息，判斷該感測器閘道所轄的各個感測器節點是否包括所述群播組的成員感測器節點；當該感測器閘道所轄的感測器節點包括所述群播組的成員感測器節點時，向該感測器網路控制器發送第二連結更新消息，該第二連結更新消息中包括該群播組的群播地址、該感測器閘道所轄群播組的成員感測器節點的標識。
根據本發明的第二態樣，提供了一種在感測器網路控制器中用於控制向感測器節點進行群播的方法，該方法包括以下步驟：接收來自感測器網路控制器的第一連結更新消息，其中，該第一連結更新消息中包括該感測器節點的標識；根據該感測器節點的標識，判斷該感測器節點是否是群播組的成員；當該感測器節點是群播組的成員時，向該感測器網路閘道發送第一連結更新確認消息，該第一連結更新確認消息中包括用於指示該感測器節點屬於群播組的指示資訊、該群播組的群播地址以及該群播組的各個成員感測器節點的標識。
根據本發明的第三態樣，提供了一種在感測器網路閘道中支援群播的第一裝置，包括：第一發送裝置，用於當接收到來自該感測器網路閘道所轄的感測器節點的關聯請求後，向感測器網路控制器發送第一連結更新消息，其中，該第一連結更新消息中包括該感測器節點的標識；第一接收裝置，用於接收來自感測器網路控制器的第一連結更新確認消息，該第一連結更新確認消息中包括用於指示該感測器節點屬於群播組的指示資訊、該群播組的群播地址以及該群播組的各個成員感測器節點的標識；第一判斷裝置，用於根據該第一連結更新確認消息，判斷該感測器閘道所轄的各個感測器節點是否包括所述群播組的成員感測器節點；所述第一發送裝置還用於，當該感測器閘道所轄的感測器節點包括所述群播組的成員感測器節點時，向該感測器網路控制器發送第二連結更新消息，該第二連結 更新消息中包括該群播組的群播地址、該感測器閘道所轄群播組的成員感測器節點的標識。
根據本發明的第四態樣，提供了一種在感測器網路控制器中用於控制向感測器節點進行群播的第二裝置，包括：第二接收裝置，用於接收來自感測器網路控制器的第一連結更新消息，其中，該第一連結更新消息中包括該感測器節點的標識；第二判斷裝置，用於根據該感測器節點的標識，判斷該感測器節點是否是群播組的成員；第二發送裝置，用於當該感測器節點是群播組的成員時，向該感測器網路閘道發送第一連結更新確認消息，該第一連結更新確認消息中包括用於指示該感測器節點屬於群播組的指示資訊、該群播組的群播地址以及該群播組的各個成員感測器節點的標識。
本發明提供了一種基於群播的資料流程量轉發機制，與傳統的基於單播的資料流程量轉發機制相比，提供更高的能量效率，更低的開銷和更大的靈活性。
本發明還降低了對感測器節點/網路的功率消耗，因為本發明不需要感測器節點/網路參與群播組重新加入和位置更新過程。
本發明為大規模的感測器節點/網路提供了基於群播使能的位置更新機制，以降低與位置系統資料庫更新和群播組重新加入相關的信令開銷和網路流量。
 網路架構
圖1示出了本發明提出的用於USN的基於網路的群播方案。它包括兩個主要的功能組件：
SGW：負責連接感測器節點/網路(SN)至網際網路，並且將來自UC的群播資料業務轉譯為至SN的單播資料業務。SGW週期性地發送信標，該信標含有關於SGW的擴展獨一識別碼(Extended Unique Identifier，EUI)和個人區域網(Personal Area Network，PAN)ID的資訊。每個SGW具有在該網路中唯一的PAN ID。該信標具有標準化的IEEE 802.15.4的信標的幀結構。例如，在圖1中，SGW1負責連接SN1和SN2至網際網路，而SGW2負責連接SN3至網際網路。
UC：一個協調器，負責在域內的SN和SGW的管理。UC記錄感測器節點的標識(感測器節點ID)，位置資訊(例如，該感測器節點與哪個SGW相關聯)，以及所感興趣的群播組。並且，UC轉發群播資料給SGW。例如，在圖1中，UC在它的域中管理了SGW1、SGW2、SN1、SN2和SN3的位置資訊和所感興趣的群播組。
在本實施方式中，SGW和UC是兩個功能組件。它們能夠被直接地實現在現有的網路實體中。例如，UC的功能能夠被實現在PMIPv6的LAM中，SGW的功能能夠被實現在PMIPv6的MAG中。
當SN首次關聯到網際網路或啟動時，SGW和UC將註冊該SN，並記錄該SN的相關資訊，例如感測器節點 ID，位置和所感興趣的群播組。另外，SGW和UC將代表該SN加入到所感興趣的群播組。
接下來參照圖2描述註冊、群播組加入和資料轉發過程，其中設定SN1和SN2連接到SGW1且SN3連接到SGW2。
圖2示出了註冊、群播組加入和資料轉發過程。
首先，在步驟S21(包括S21a、S21b和S21c)以及在步驟S22(包括S22a、S22b和S22c)中，當SN首次啟動並連接到網際網路，它與SGW進行註冊，並且SGW與UC進行SN的註冊。在註冊中，SGW記錄SN的感測器節點ID以及它的位置資訊(該SN關聯至哪個SGW)。進一步地，SGW被USN操作員根據某些預定策略而配置了SN的所感興趣的群播組。例如，在註冊時，SGW1記錄了SN1的感測器節點ID(感測器節點ID1)和所感興趣的群播組(G1)，以及SN2的感測器節點ID(感測器節點ID2)和所感興趣的群播組(G1)；SGW2記錄了SN3的感測器節點ID(感測器節點ID3)和所感興趣的群播組(G2)；UC記錄了這些感測器節點ID以及SN1、SN2和SN3的位置資訊，例如SN1和SN2在SGW1之下，SN3在SGW2之下。SN的註冊可以使用現有的設備管理協定，例如開放移動聯盟設備管理協定(Open Mobile Alliance-Device Management，OMA-DM)，這是本領域的技術人員所熟知的。此外，因為SN1、SN2和SN3是不同的實體，因此，它們向各自歸屬的SGW和UC註冊並沒有明顯的先 後順序。
當SN首次啟動時，SGW被USN操作員配置有所感興趣的SN的群播組。在註冊之後，SGW獲知感測器節點ID和SN的所感興趣的群播組。接下來，在步驟S23(包括S23a和S23b)中，SGW檢測群播成員，是否在它之下的SN屬於相同的群播組。基於群播成員檢測。然後，在步驟S24中，SGW匯聚群播成員並且代表SN加入UC。例如，當SGW1檢測到SN1和SN2屬於群播組(G1)，在步驟S24a中，它匯聚加入到UC中，其中，源位址是SGW1的位址(S1)。又例如，透過步驟S23b的群播成員檢測，SGW2檢測到SN3屬於群播組(G2)，則在步驟S24b中，SGW2代表SN3加入UC(源地址是SGW2的位址(S2))。
當接收到來自SGW的聚合加入消息時，在步驟S25中，UC建立連結暫存項以記錄SN的位置資訊和所感興趣的群播組。該連結暫存項指明了SN的感測器節點ID、所關聯的SGW以及所感興趣的群播組。
作為指定的群播路由器，UC將根據SN所感興趣的群播組和所關聯的SGW加入群播路由架構(群播傳遞樹)。相應地，在步驟S26(S26a和S26b)中，UC在它的介面中將建立合適的群播轉發狀態。
群播資料業務到達UC後，UC根據連結暫存表項中的群播轉發狀態對該資料業務進行轉發。例如，G1的群播資料業務將被轉發給SGW1，G2的群播資料業務將被轉發 給SGW2，分別如圖2中的步驟S27a和S27b所示。該連結暫存表項如圖4所示。
在步驟S28中，在SGW，來自UC的群播資料業務將到達被分配給一組訪問鏈路的介面。由於大多數SN目前不支持群播，SGW將透過單播的方式將資料業務轉發至SN。例如，SGW1透過單播將資料業務轉發給SN1和SN2，SGW2透過單播將資料業務轉發給SN3，分別如圖2中的S28a、S28b和S28c所示。
位置管理
SGW負責檢測SN移動至訪問鏈路和從訪問鏈路移開，並且負責對UC位置更新。即使SN移動，SGW也保留群播狀態，並不需要SN來初始化重加入群播組。
另外，在USN中，SN的數量十分龐大。可以預見，單個SGW之下的SN的數量很容易超過成百上千，甚至更多。如果SGW為每個移動SN單獨地更新位置資訊和重新加入所感興趣的群播組，這會導致信令業務的蜂擁，並增加網路負載。因此，需要提供新的位置管理方案來減少信令開銷。
本部分描述所提出的位置管理過程，設定群播組G1中的SN1和SN2從SGW1移動至SGW2。圖3示出了在群播使能的USN中的位置管理過程。
圖3是在時間順序上緊接著圖2。如圖2所示，SN1和SN2原本是接入在SGW1中。當SN移動時，它將接收 到SGW週期性發送的信標，信標中包含SGW的EUI和PAN ID。例如，SN1和SN2接收到來自SGW2的信標，該信標中含有SGW2的EUI和PAN ID，分別由圖3中的S301a和S301b所示。
SN透過比較新SGW和舊SGW發送的信標中的PAN ID來進行移動性檢測。如果新SGW的信標中的PAN ID與舊SGW的信標中的PAN ID相同，那麼SN就獲知它仍在相同SGW下移動。如果新SGW的信標中的PAN ID與舊SGW的信標中的PAN ID不同，那麼SN就獲知它移動到了新的SGW，在本實施例中，SN1和SN2發現其舊的SGW的信標中的PAN ID與新的SGW的信標中的PAN ID不同，因此，SN1和SN2確定移動到新的SGW的管轄下。這分別由圖3中S302a和S302b所示。
當SN確定它已經移動到新的PAN時，它發送關聯請求消息至它接收到信標的新SGW。該關聯請求消息含有SN的感測器節點ID。另外，該關聯請求消息具有標準的IEEE 802.15.4 MAC命令幀格式。例如，SN1將發送含有感測器節點ID1的關聯請求至SWG2，如圖3中的S303a所示；SN2將發送含有感測器節點ID2的關聯請求至SGW2，如圖3中的S303b所示。
在接收到關聯請求消息後，新的SGW回復關聯回應消息。該關聯回應消息具有標準的IEEE 802.15.4 MAC命令幀格式。例如，在接收到由SN1和SN2發送的關聯請求消息後，SGW2分別發送關聯回應消息給SN1和SN2， 由圖3中的S304a和S304b分別所示。
當SGW接收到SN發送的、含有感測器節點ID的關聯請求消息後，由於它沒有該SN的任何舊的資訊，它獲知該SN是新的。在這種情況下，SGW發送一個普通的第一連結更新消息至UC。在該第一連結更新消息中，“C”標籤的值被設置為0，並且移動性選項域中含有SN的感測器節點ID。例如，當SGW2確定SN1對於它來說是新的時，它發送第一連結更新消息至UC，其中，“C”標籤被設置為0，且移動性選項域中含有感測器節點ID1，由圖3中的S305所示。
在接收到來自SGW的連結更新消息後，UC發送第一連結確認消息至SGW。透過查詢連結暫存表項，UC獲知來自連結更新消息的感測器節點ID屬於某個群播組。因此，為了支持群播切換和組位置管理，“C”標籤被設置為1，且移動性選項域含有群播組位址以及屬於與連結確認消息中相同群播組的所有感測器節點ID。例如，在UC發往SGW2的連結確認消息中，“C”標籤的值被設置為1，且移動性選項域含有與感測器節點ID1相關的群播組地址G1和屬於G1的完整的感測器節點ID(即，感測器節點ID1、ID2、ID4、ID5等)。這由圖3中的S306所示。
SGW保留有計時器，用於組位置管理。當它接收到來自SN的關聯請求消息時，它啟動計時器。在該時間段內的所有新關聯的SN將首先被SGW考慮為處於同一群播組 中。因而，SGW僅發送一個連結更新消息給UC，其包含一個感測器節點ID。在接收到來自UC的連結確認消息後，SGW獲知哪些感測器節點ID屬於該群播組。例如，當SGW2接收到來自UC的連結確認消息後，它獲知感測器節點ID1和ID2屬於G1。這由圖3中的S307所示。
對於屬於同一群播組的感測器節點ID，SGW進行組位置管理：SGW發送擴展連結更新消息給UC，其中，“C”標籤被設置為1，移動性選項域含有群播組地址以及屬於該群播組的新接入的SN的感測器節點ID。對於並不屬於該相同群播組的感測器節點ID，SGW進行普通的位置管理(至步驟S305)。例如，當SGW2獲知感測器節點ID1和ID2屬於G1時，它發送擴展的第二連結更新消息至UC，其中，“C”標籤被設置被1且移動性選項域含有G1、感測器節點ID1和感測器節點ID2。這由圖3中的S308所示。
在接收到來自SGW的擴展連結更新消息後，UC根據在移動性選項域中的群播組位址和感測器節點ID，更新它的連結暫存表項。例如，UC更新它的連結暫存表項以確保感測器節點ID1和感測器節點ID2在SGW2之下。這由圖3中的S309所示。
在位置更新後，UC發送連結確認消息至SGW，其中“C”標籤被設置為1，移動性選項域含有群播組地址和相關的感測器節點ID。例如，在位置更新後，UC發送第二連結確認消息至SGW，其中“C”標籤被設置為1，移 動性選項域含有G1、感測器節點ID1和ID2。這由圖3中的S310所示。
為了驗證所加入的群播組正確，SGW將匯聚群播成員，並代表SN加入UC。例如，SGW2匯聚感測器節點ID1和感測器節點ID2，並加入UC，其中源位址為SGW2的位址(S2)，由圖3中的S311所示。
對於SN，UC會建立用於UC和SGW之間的資料業務傳輸的群播隧道(M隧道)。在由UC轉發的該隧道群播包中，分別地，內IPv6頭(包頭)的源位址和目的地址是群播源地址和群播組地址，且外IPv6頭(隧道頭)的源地址和目的地址是UC的地址和SGW的地址。例如，在從UC發送至SGW2的群播包中，內IPv6頭(包頭)的源位址和目的地址分別是S(群播源地址)和G1，並且外IPv6頭(隧道頭)的源地址和目的地址分別是UC的地址和SGW2的地址。這由圖3中的S312所示。
在成功的位置管理之後，資料業務將被透過群播轉發至新的SGW，然後再透過單播轉發至SN。例如，G1的資料業務將被UC透過群播轉發給SGW2，然後再被SGW2透過單播轉發給SN1和SN2(因為該步驟與圖2中的步驟S27和S28類似，因此在圖3中未示出)。
注意到，M隧道能夠與群播狀態一起被動態地建立。它將保持活躍，直到最後一個SGW終結它的群播狀態。當然，M隧道能夠在SGW的啟動(註冊)階段被預先建立。另外，M隧道是基於SGW的，而不是基於SN的。 即，它由接入SGW的所有SN所共用。
為了避免或最小化交接中的丟包，舊SGW將暫存群播資料包並將其轉發給新SGW。包含以下過程： UC發送連結更新消息至舊SGW，該舊SGW也即圖3中的SGW1。在連結更新消息中，“C”標籤的值被設置被0，並且移動性選項域含有SN的感測器節點ID和新SGW的地址。例如，UC發送連結更新消息至SGW1，其中“C”標籤的值被設置被0，並且移動性選項域含有感測器節點ID1、感測器節點ID2和SGW2的地址(S2)，由圖3中S313所示。
在接收到連結更新消息後，舊SGW返回連結確認消息，其中“C”標籤的值被設為0，移動性選項域含有SN的感測器節點ID和新SGW的地址。例如，SGW1發送連結確認消息至UC，其中“C”標籤的值被設為0，移動性選項域含有感測器節點ID1、感測器節點ID2和新SGW的地址(S2)。如圖3中由S314所示。
舊SGW記錄新SGW的位址，並與新SGW建立SGW隧道，以轉發暫存的群播資料，從而避免或最小化資料丟失。例如，SGW1建立SGW1至SGW2的隧道，以轉發暫存的待發送至感測器節點ID1和ID2的群播資料業務，其中，SGW隧道的源位址和目的地址分別是SGW1的地址和SGW2的地址。這由圖3中的S315所示。
帶有群播擴展連結更新和連結確認消息格式
為了支援所提出的基於網路的用於USN的群播方案，本實施方式引入了兩種新的消息：擴展的連結更新消息和擴展的連結確認消息。該擴展的連結更新消息和擴展的連結確認消息是用於SGW和UC之間的信令，如前所述。
在本實施方式中，所提出的擴展的連結更新消息是對RFC 5213中定義的代理連結更新消息的擴展。圖5示出了擴展的連結更新消息的格式。與代理連結更新消息相比，新的“C”標籤被引入，並且專用於群播擴展。擴展連結更新消息的剩餘部分仍與RFC 3775中定義的相同，另外的“R”、“M”和“P”標籤分別如RFC 3963、RFC 4140和RFC 5213所定義。
擴展的連結確認消息是對RFC 5213中定義的代理連結確認消息的擴展。圖6示出了擴展連結確認消息的格式。與代理連結確認消息相比，新的“C”標籤被引入，並且專用於群播擴展。擴展連結確認消息的剩餘部分與RFC 3775中定義的相同，另外的“R”和“P”標籤分別如RFC 3963和RFC 5213所定義。
擴展連結更新消息和擴展連結確認消息中的“C”標籤僅用於對USN的群播擴展。
當“C”標籤並不包含在擴展連結更新消息或擴展連結確認消息中時(“C”標籤的值為0)，移動性選項域如RFC 3963所定義。對於群播使能的USN，移動性選項域含有感測器節點ID。也即，C=0表示該訊息為普通訊 息。
當“C”標籤包含在擴展連結更新消息或擴展連結確認消息中時(“C”標籤的值為1)，移動性選項域含有群播組位址記錄。該群播組位址記錄含有群播組位址和屬於該群播組的感測器節點ID。也即，C=1表示該訊息用於群播。注意到，移動性選項域能夠同時含有多個群播組位址記錄。在這種情況下，移動性選項域格式能夠借用RFC 3810中所定義的MLD報告消息格式。
圖7示出了根據本發明的一個具體實施例的裝置方塊圖。
圖7所示的第一裝置10位於感測器網路閘道中，第二裝置20位於感測器網路控制器中。
第一裝置10包括第一發送裝置100、第一接收裝置101、第一判斷裝置102和創建裝置103。
第二裝置20包括第二接收裝置200、第二判斷裝置201、第二發送裝置202和更新裝置203。
當接收到來自該感測器網路閘道所轄的感測器節點的關聯請求後，第一發送裝置100用於向感測器網路控制器發送第一連結更新消息，其中，該第一連結更新消息中包括該感測器節點的標識。
然後，第二裝置20的第二接收裝置200用於接收來自感測器網路控制器的第一連結更新消息，其中，該第一連結更新消息中包括該感測器節點的標識；
然後，第二裝置20的第二判斷裝置201用於根據該 感測器節點的標識，判斷該感測器節點是否是群播組的成員；然後第二裝置20的第二發送裝置202用於當該感測器節點是群播組的成員時，向該感測器網路閘道發送第一連結更新確認消息，該第一連結更新確認消息中包括用於指示該感測器節點屬於群播組的指示資訊、該群播組的群播地址以及該群播組的各個成員感測器節點的標識。
然後，第一裝置10的第一接收裝置101用於接收來自感測器網路控制器的第一連結更新確認消息，該第一連結更新確認消息中包括用於指示該感測器節點屬於群播組的指示資訊、該群播組的群播地址以及該群播組的各個成員感測器節點的標識。
然後，第一判斷裝置102用於根據該第一連結更新確認消息，判斷該感測器閘道所轄的各個感測器節點是否包括所述群播組的成員感測器節點。
然後，第一發送裝置100還用於當該感測器閘道所轄的感測器節點包括所述群播組的成員感測器節點時，向該感測器網路控制器發送第二連結更新消息，該第二連結更新消息中包括該群播組的群播地址、該感測器閘道所轄群播組的成員感測器節點的標識。
然後第二裝置20的第二接收裝置200還用於，接收來自該感測器閘道的第二連結更新消息，該第二連結更新消息中包括該群播組的群播地址以及該感測器閘道所轄的群播組的成員感測器節點的標識； 然後第二裝置20的更新裝置203還用於根據該第二連結更新消息，更新連結暫存表項中相應的群播組成員感測器節點與感測器閘道之間的對應關係。
然後，第二裝置20的第二發送裝置202還用於，向感測器網路閘道發送第二連結更新確認消息，該第二連結更新確認消息包括該群播組的群播地址和該感測器閘道所轄群播組的成員感測器節點的標識。
然後，第一接收裝置101接收來自感測器網路控制器的第二發送裝置202發送的第二連結更新確認消息，其中，該第二連結更新確認消息包括該群播組的群播地址和該感測器閘道所轄群播組的成員感測器節點的標識。
然後，第一發送裝置100還用於向所述感測器網路控制器發送群播加入請求消息，該群播加入請求消息用於請求將該感測器網路閘道加入該群播組中，其中，該群播加入請求消息中包括該感測器網路閘道的位址、該群播組的群播地址和該感測器閘道所轄群播組的成員感測器節點的標識。
第二裝置20的第二接收裝置200還用於，接收來自所述感測器網路閘道的群播加入消息，其中，該群播加入請求消息中包括該感測器網路閘道的位址、該群播組的群播地址和該感測器閘道所轄的群播組的成員感測器節點的標識；然後，第二裝置的群播通道建立裝置204用於根據該群播加入消息，建立該感測器網路控制器與該感測器網路 閘道之間的群播通道；然後，第二發送裝置202還用於，向所述感測器網路閘道發送第三連結更新消息，該第三連結更新消息中包括目標感測器網路閘道的位址和移動感測器節點的標識，其中，該移動感測器節點屬於該群播組，以指示所述感測器網路閘道向目標感測器網路閘道發送發往移動感測器節點的資料。
然後，第一接收裝置101還用於接收來自所述感測器網路控制器的第三連結更新消息，該第三連結更新消息中包括目標感測器網路閘道的位址和移動感測器節點的標識，其中，該移動感測器節點屬於該群播組；然後，第一發送裝置100還用於向該感測器網路控制器發送第三連結更新確認消息，該第三連結更新消息中包括目標感測器網路閘道的位址和移動感測器節點的標識，該移動感測器節點屬於該群播組；然後，第一裝置10的創建裝置用於與該目標感測器網路閘道建立隧道，用於傳輸本感測器網路閘道所暫存的待發送給所述移動感測器節點的資料。
儘管下面的文本闡述了本發明的各種不同實施方式的詳細描述，但是應當理解到，本發明的法律範圍由本專利所附的申請專利範圍的文字來界定。詳細描述應當被解釋為僅是示範性的，並非描述本發明的每種可能的實施方式，因為描述每種可能的實施方式，即使有可能，也是不切實際的。利用當前技術或在本專利申請日之後研發的技 術，能夠實現各種可替換的實施方式，這仍將落入界定本發明的申請專利範圍的範圍內。
雖然本發明描述了具體的實施例，但是本發明並不為所提供的示例所限制，而是規定為包括所有由下面申請專利範圍的範圍和精神所限定的內容。
10‧‧‧第一裝置
100‧‧‧第一發送裝置
101‧‧‧第一接收裝
102‧‧‧第一判斷裝置
103‧‧‧創建裝置
20‧‧‧第二裝置
201‧‧‧第二判斷裝置
202‧‧‧第二發送裝置
203‧‧‧更新裝置
204‧‧‧群播通道建立裝置
透過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其他特徵、目的和優點將會變得更加明顯：圖1示出了根據本發明的一個具體實施例的網路拓撲結構示意圖；圖2示出了根據本發明的一個具體實施例的在群播使能的泛在感測器網路中的註冊、群播組加入、和資料轉發過程的方法流程圖；圖3示出了根據本發明的一個具體實施例的在群播使能的泛在感測器網路中的位置資訊管理過程的方法流程圖；圖4示出了根據本發明的一個具體實施例的示例的連結暫存表項的示意圖；圖5示出了根據本發明的一個具體實施例的示例的具有群播擴展選項的連結更新消息的格式的示意圖；圖6示出了根據本發明的一個具體實施例的示例的具有群播擴展選項的連結確認消息的格式的示意圖； 圖7示出了根據本發明的一個具體實施例的裝置方塊圖。
其中，相同或相似的元件符號表示相同或相似的步驟特徵或裝置/模組。

Claims (15)

  1. 一種在感測器網路閘道中支援群播的方法，該方法包括以下步驟：A.當接收到來自該感測器網路閘道所轄的感測器節點的關聯請求後，向感測器網路控制器發送第一連結更新消息，其中，該第一連結更新消息中包括該感測器節點的標識；B.接收來自感測器網路控制器的第一連結更新確認消息，該第一連結更新確認消息中包括用於指示該感測器節點屬於群播組的指示資訊、該群播組的群播地址以及該群播組的各個成員感測器節點的標識；C.根據該第一連結更新確認消息，判斷該感測器閘道所轄的各個感測器節點是否包括該群播組的成員感測器節點；D.當該感測器閘道所轄的感測器節點包括該群播組的成員感測器節點時，向該感測器網路控制器發送第二連結更新消息，該第二連結更新消息中包括該群播組的群播地址、該感測器閘道所轄群播組的成員感測器節點的標識。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，該步驟D之後還包括：E.接收來自該感測器網路控制器的第二連結更新確認消息，其中，該第二連結更新確認消息包括該群播組的群播地址和該感測器閘道所轄群播組的成員感測器節點的 標識；F.向該感測器網路控制器發送群播加入請求消息，該群播加入請求消息用於請求將該感測器網路閘道加入該群播組中，其中，該群播加入請求消息中包括該感測器網路閘道的位址、該群播組的群播地址和該感測器閘道所轄群播組的成員感測器節點的標識。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，該步驟F之後還包括：G.接收來自該感測器網路控制器的第三連結更新消息，該第三連結更新消息中包括目標感測器網路閘道的位址和移動感測器節點的標識，其中，該移動感測器節點屬於該群播組；H.向該感測器網路控制器發送第三連結更新確認消息，該第三連結更新消息中包括目標感測器網路閘道的位址和移動感測器節點的標識，該移動感測器節點屬於該群播組；I與該目標感測器網路閘道建立隧道，用於傳輸本感測器網路閘道所暫存的待發送給該移動感測器節點的資料。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中，該第二連結更新消息中還包括指示群播的資訊，該第一連結更新確認消息中還包括指示群播的資訊。
  5. 根據申請專利範圍第2項所述的方法，其中，該第二連結更新確認消息中還包括指示群播的資訊。
  6. 一種在感測器網路控制器中用於控制向感測器節點進行群播的方法，該方法包括以下步驟：I.接收來自感測器網路控制器的第一連結更新消息，其中，該第一連結更新消息中包括該感測器節點的標識；II.根據該感測器節點的標識，判斷該感測器節點是否是群播組的成員；III.當該感測器節點是群播組的成員時，向該感測器網路閘道發送第一連結更新確認消息，該第一連結更新確認消息中包括用於指示該感測器節點屬於群播組的指示資訊、該群播組的群播地址以及該群播組的各個成員感測器節點的標識。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述的方法，其中，該步驟III之後還包括：IV.接收來自該感測器閘道的第二連結更新消息，該第二連結更新消息中包括該群播組的群播地址以及該感測器閘道所轄的群播組的成員感測器節點的標識；V.根據該第二連結更新消息，更新連結暫存表項中相應的群播組成員感測器節點與感測器閘道之間的對應關係；VI.向該感測器網路閘道發送第二連結更新確認消息，該第二連結更新確認消息包括該群播組的群播地址和該感測器閘道所轄群播組的成員感測器節點的標識。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述的方法，其中，該 步驟VI之後還包括：VII.接收來自該感測器網路閘道的群播加入消息，其中，該群播加入請求消息中包括該感測器網路閘道的位址、該群播組的群播地址和該感測器閘道所轄的群播組的成員感測器節點的標識；VIII.根據該群播加入消息，建立該感測器網路控制器與該感測器網路閘道之間的群播通道。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述的方法，其中，該步驟VIII之後還包括：- 向該感測器網路閘道發送第三連結更新消息，該第三連結更新消息中包括目標感測器網路閘道的位址和移動感測器節點的標識，其中，該移動感測器節點屬於該群播組，以指示該感測器網路閘道向目標感測器網路閘道發送發往移動感測器節點的資料。
  10. 一種在感測器網路閘道中支援群播的第一裝置，包括：第一發送裝置，用於當接收到來自該感測器網路閘道所轄的感測器節點的關聯請求後，向感測器網路控制器發送第一連結更新消息，其中，該第一連結更新消息中包括該感測器節點的標識；第一接收裝置，用於接收來自感測器網路控制器的第一連結更新確認消息，該第一連結更新確認消息中包括用於指示該感測器節點屬於群播組的指示資訊、該群播組的群播地址以及該群播組的各個成員感測器節點的標識； 第一判斷裝置，用於根據該第一連結更新確認消息，判斷該感測器閘道所轄的各個感測器節點是否包括該群播組的成員感測器節點；該第一發送裝置還用於，當該感測器閘道所轄的感測器節點包括該群播組的成員感測器節點時，向該感測器網路控制器發送第二連結更新消息，該第二連結更新消息中包括該群播組的群播地址、該感測器閘道所轄群播組的成員感測器節點的標識。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述的第一裝置，其中，該第一接收裝置還用於，接收來自該感測器網路控制器的第二連結更新確認消息，其中，該第二連結更新確認消息包括該群播組的群播地址和該感測器閘道所轄群播組的成員感測器節點的標識；該第一發送裝置還用於，向該感測器網路控制器發送群播加入請求消息，該群播加入請求消息用於請求將該感測器網路閘道加入該群播組中，其中，該群播加入請求消息中包括該感測器網路閘道的位址、該群播組的群播地址和該感測器閘道所轄群播組的成員感測器節點的標識。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述的第一裝置，其中，該第一接收裝置還用於，接收來自該感測器網路控制器的第三連結更新消息，該第三連結更新消息中包括目標感測器網路閘道的位址和移動感測器節點的標識，其中，該移動感測器節點屬於該群播組；該第一發送裝置還用於，向該感測器網路控制器發送 第三連結更新確認消息，該第三連結更新消息中包括目標感測器網路閘道的位址和移動感測器節點的標識，該移動感測器節點屬於該群播組；該第一裝置還包括，創建裝置，用於與該目標感測器網路閘道建立隧道，用於傳輸本感測器網路閘道所暫存的待發送給該移動感測器節點的資料。
  13. 一種在感測器網路控制器中用於控制向感測器節點進行群播的第二裝置，包括：第二接收裝置，用於接收來自感測器網路控制器的第一連結更新消息，其中，該第一連結更新消息中包括該感測器節點的標識；第二判斷裝置，用於根據該感測器節點的標識，判斷該感測器節點是否是群播組的成員；第二發送裝置，用於當該感測器節點是群播組的成員時，向該感測器網路閘道發送第一連結更新確認消息，該第一連結更新確認消息中包括用於指示該感測器節點屬於群播組的指示資訊、該群播組的群播地址以及該群播組的各個成員感測器節點的標識。
  14. 根據申請專利範圍第13項所述的第二裝置，其中，該第二接收裝置還用於，接收來自該感測器閘道的第二連結更新消息，該第二連結更新消息中包括該群播組的群播地址以及該感測器閘道所轄的群播組的成員感測器節點的標識；更新裝置，用於根據該第二連結更新消息，更新連結 暫存表項中相應的群播組成員感測器節點與感測器閘道之間的對應關係；該第二發送裝置還用於，向該感測器網路閘道發送第二連結更新確認消息，該第二連結更新確認消息包括該群播組的群播地址和該感測器閘道所轄群播組的成員感測器節點的標識。
  15. 根據申請專利範圍第14項所述的第二裝置，其中，該第二接收裝置還用於，接收來自該感測器網路閘道的群播加入消息，其中，該群播加入請求消息中包括該感測器網路閘道的位址、該群播組的群播地址和該感測器閘道所轄的群播組的成員感測器節點的標識；該第二裝置還包括，群播通道建立裝置，用於根據該群播加入消息，建立該感測器網路控制器與該感測器網路閘道之間的群播通道；該第二發送裝置還用於，向該感測器網路閘道發送第三連結更新消息，該第三連結更新消息中包括目標感測器網路閘道的位址和移動感測器節點的標識，其中，該移動感測器節點屬於該群播組，以指示該感測器網路閘道向目標感測器網路閘道發送發往移動感測器節點的資料。
TW101141596A 2011-11-29 2012-11-08 Network-based multicast methods and devices in a floodn sensor network TWI466576B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110388075.8A CN103139083B (zh) 2011-11-29 2011-11-29 一种在泛在传感器网络中的基于网络的组播方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201330679A TW201330679A (zh) 2013-07-16
TWI466576B true TWI466576B (zh) 2014-12-21

Family

ID=47681970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101141596A TWI466576B (zh) 2011-11-29 2012-11-08 Network-based multicast methods and devices in a floodn sensor network

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN103139083B (zh)
TW (1) TWI466576B (zh)
WO (1) WO2013080034A2 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104955016B (zh) * 2014-03-27 2018-08-07 浙江大华技术股份有限公司 一种自动加入ZigBee网络的方法及终端设备
CN104980287B (zh) * 2014-04-04 2018-09-21 华为技术有限公司 组播组分配方法及组播管理节点
CN105490930A (zh) * 2014-09-17 2016-04-13 中兴通讯股份有限公司 传感器对码处理方法、装置、网络平台设备及物联网网关
JP7166217B2 (ja) * 2019-04-25 2022-11-07 Thk株式会社 処理装置、処理済みデータの収集方法、及びデータ収集システム
CN111835881B (zh) * 2020-06-24 2022-07-12 珠海中慧微电子有限公司 一种宽带载波通信网络的信标信令协议设计方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011103723A1 (zh) * 2010-02-26 2011-09-01 上海贝尔股份有限公司 一种用于管理传感器节点的方法及其装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1436719A1 (en) * 2001-10-15 2004-07-14 Semandex Networks Inc. Dynamic content based multicast routing in mobile networks
CN101286912B (zh) * 2008-03-05 2012-05-16 中国科学院嘉兴无线传感网工程中心 一种移动终端辅助的无线传感器网络信息获取方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011103723A1 (zh) * 2010-02-26 2011-09-01 上海贝尔股份有限公司 一种用于管理传感器节点的方法及其装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T. Ernst, C. Castelluccia, and H.-Y. Lach,"Extending mobile-IPv6 with multicast to support mobile networks in IPv6," First European Conference on Universal Multiservice Newtorks, pp. 114-121, October 2, 2000.^&rn^ L. Long and M. Liebsch,"An extension to proxy mobile IPv6 for inter-technology handover," IEEE Wireless Communications and Networking Conference, pp. 1-6, April 5, 2009.^&rn^ M. Gohar, S. I. Choi, and S. J. Koh,"Fast handover using multicast handover agents in PMIPv6-based wireless networks," International Conference on Information Networking, pp. 367-372, January 26, 2011.^&rn^ *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103139083A (zh) 2013-06-05
TW201330679A (zh) 2013-07-16
WO2013080034A2 (en) 2013-06-06
CN103139083B (zh) 2016-03-30
WO2013080034A3 (en) 2013-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8655265B2 (en) Efficient multicast control processing for a wireless network
JP6510030B2 (ja) モノのインターネット（ＩｏＴ）におけるデバイス場所登録のためのサーバ
US7606227B2 (en) Method, apparatus and system for distributing multicast data
US8059572B2 (en) Method of transmitting and receiving multicast data
EP1966940B1 (en) Method for selective service updates for communication networks
US8391240B2 (en) Updating an IGMP membership report when a wireless client device roams across IP subnets
US7564817B2 (en) Multicast communication method, home agent, and mobile node
JP2002044143A (ja) 通信制御方式及びルータ及び通信制御方法
TWI466576B (zh) Network-based multicast methods and devices in a floodn sensor network
EP2309799B1 (en) A route optimization method and system
WO2009069877A1 (en) Mobile communication system and tunnel management method thereof
KR20200037378A (ko) 이더넷 타입 pdu에 대한 arp 브로드캐스트 동안의 페이징 스톰을 회피하기 위한 방법 및 장치
JP2006279671A (ja) 経路制御方法およびホームエージェント
EP1362463A2 (en) Communications network
TW200838200A (en) Wireless network system and communication method in a wireless network
JP3990168B2 (ja) 移動通信システムおよび移動端末
Patel et al. An architecture and implementation toward multiprotocol mobility
CA2438776A1 (en) Forwarding tree generation in a communications network
JP2004274174A (ja) 位置登録エリア設定方法、基地局及び移動管理サーバ
JP2004007197A (ja) モバイルＱｏＳ通信システム
KR101344473B1 (ko) 지오캐스트 시스템 및 패킷 라우팅 방법
JP5341821B2 (ja) マルチキャスト配信システム及び方法
KR101200407B1 (ko) 멀티캐스트 방법 및 억세스 게이트웨이
KR20130037349A (ko) 모바일 라우터, 액세스 라우터 및 이를 이용한 멀티캐스트 데이터 전송 방법
JP2005079824A (ja) 移動端末の位置管理方法及びモバイルルータ

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees