[发明专利]在包括无电池ZIGBEE设备的网络中通信的方法，及为此的网络和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于在无线控制网络中通信的方法，更具体地，本发明涉及用于确保无线网络中通信设备和路由器之间保持通信链路的方法。

例如，本发明与包括具有低功率资源的资源受限设备的无线网络有关。在特定应用中，本发明与使用例如ZigBee协议的通信协议的无线网络有关，所述通信协议与IEEE802.15.4还有基于IEEE802.15.4的协议兼容。

背景技术

无线控制网络近来已经成为通信领域的普遍趋势，尤其是对于建筑物管理系统。无线技术在设备放置自由度、设备便携性以及安装成本降低方面表现出重大优势，因为不需要拖放线缆和钻孔。因此，这样的技术对于使用传感器设备（如光开关、调光器、无线遥控器、移动或光检测器）的互连、检测、自动化、控制或监视系统特别有吸引力，它们彼此必须安装在远距离的位置并且远离它们控制的设备，例如灯具。

这类网络所表现出的缺陷之一与设备供电有关。实际上，由于设备未导线连接，因此它们不再能够从市电或经由与控制器的连接来接收执行网络中所有所需操作所必要的功率。这样，已经预想到用内置电池来装备这类设备。然而，由于所述设备的尺寸是十分受限的，因此电池不会是大的尺寸，这导致设备的寿命降低或者使用大量劳力的电池替换。

已经提出通过给传感器设备装备自给的能源（它从其环境获取能量）来补救该问题。尽管如此，但是现用的能量获取器可获得的能量的量是很有限的，这意味着无电池设备的特征和功能严重受限。

在所述功能中，对于无线网络中的良好操作必须要保持的功能是链路连接，其使得可以确保在任何时候资源受限设备都被链接到路由器，其中该路由器代表该设备转发消息。因此，在现有的实施方式中，在端设备（通常为资源受限的）及其父路由器之间建立了亲子关系。子端设备将其所有通信寻址到父路由器以便将其转发给它们的最终目的地。然而，在能量获取设备的情况下，这种关系在网络中产生了单点故障，因为如果父链路中断，来自端设备的通信则无法再成功地执行。而且，在大多数情况下，由于在资源受限设备上不存在或未使用接收电路，或者用于等待和接收反馈的能量不足，而导致这种父链路故障甚至不能被端设备检测到。实际上，由于端设备的资源非常有限，在通信丢失时它无法执行彻底的搜索以便发现新的父路由器，因此网络中的操作以及从用户观点看端设备的操作都受到损害。

因此为了补救由资源受限设备的父链路产生的单点故障问题，已经提出了利用MAC层广播通信的解决方案。在这样的方法中，源设备仅传送数据而不跟踪它是否被其邻居转发，也不预期任何确认。在更高层上，转发被关注到，同时还可以通过附加的机制来防止或滤出潜在的副本。因此，通过允许若干节点在不同的传播条件下接收以及需要时转发帧来实现可靠性。这种较高层机制之一是802.15.4/ZigBee网络层多播通信：给定范围内的每个节点接收消息，且每个组成员转发该消息一次或多次。另一这样的较高层机制是802.15.4/ZigBee网络层广播。然而，其可靠性基于被动的确认机制，这需要发起者以及任何其它转发节点去跟踪其邻居是否转发该消息以及在某些未转发时重试它。

两种机制都意味着端设备无法支持的例如由响应跟踪和/或可能的重试导致的高能耗。此外，由于给定邻域内多个设备多次重发，使得广播/多播的使用导致带宽消耗高，这又可能导致网络过载，从而导致从用户角度看的临时故障或可靠性降低。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提出一种方法，其允许在资源受限设备和无线网络之间维持正确的通信而不会产生单点故障，也不会使发起通信的资源受限设备（例如无电池设备）耗费太多功率。

本发明的另一目的是提出一种用于在网络中通信的方法，其尽可能减少端设备的投入。

本发明的又一目的是提出一种方法，其与使用广播和多播的现有可靠的通信方法相比允许降低带宽消耗，同时允许端设备运用其邻区内的多个可用代理功能设备。

本发明的另一方面涉及在网络中使用来执行按照本发明的方法的路由器设备，以及这样的网络。

在这方面，本发明提供了在包括资源受限端设备以及至少一个路由器设备的网络中进行无线通信的方法，其中所述方法包括以下步骤：

－端设备传送要被转发给网络中的目的地设备的数据帧，

－路由器设备接收该数据帧，

－路由器设备将延迟关联到数据帧并计划在该延迟之后进行帧的传送，以及

－在路由器设备监听到数据帧已经被另一路由器设备转发时，取消所计划的数据帧的传送。