[发明专利]一种家庭无线控制网络即插即用方法

说明书

技术领域

本发明属于家庭无线控制网络技术领域，涉及其中的即插即用技术。 

背景技术

新兴的家庭网络技术逐步改变了传统家电设备作为单独控制设备使用的现状，设备之间的互连互通和信息共享成为一种趋势。家庭网络技术虽然实现了设备之间的互连互通，但早期的家庭网络在建立和变动时需要人工进行配置，其过程异常繁琐，不能自动完成，给用户带来了很大的不便，同时阻碍了家庭网络技术的推广。为了解决这一问题，出现了应用于网络的即插即用技术，它用于实现网络配置及组网过程的自动化。然而，这些技术大多构建于IP协议之上，缺乏对家庭网络内部控制网络及无线网络的支持(而控制网络恰恰又是家庭网络和设备网络的主体，是配置最为繁琐的部分)；同时，这些协议在组网的时候依赖于全球唯一的MAC地址，这给即插即用技术的使用带来了较大的限制。 

现有的相关技术主要包括UPnP、Jini、SLP、Salutaion、DHCP、IPv6、WLAN、Bluetooth、ZigBee等。 

UPnP、Jini、SLP、Salutaion、DHCP等技术主要针对IP网络设计和实现，其即插即用过程必须依赖于MAC地址且难以用于控制网络。Jini通过代理的机制可以实现控制网络的接入，但在控制网络内部无法实现即插即用。 

IPv6是较为先进的网络层协议，它在设计时充分考虑了网络自动配置和即插即用机制。IPv6提供两种方式的即插即用：状态自动配置和无状态自动配置。前者采用BOOTP或DHCP协议，而这些协议都是依赖于MAC地址作为网络中各个节点的身份标识；后者采用IEEE EUI-64链路层地址自行生成网络中各节点的IPv6地址，而IEEE EUI-64链路层地址是通过一定的算法由48位MAC地址获得的。可以看到，IPv6的即插即用必须依赖于MAC地址，且无法用于控制网络。 

WLAN的地址分配采用的是DHCP协议，它依赖于IP协议和链路层MAC地址。蓝牙(Bluetooth)采用自定义的服务发现协议(Service Discovery Protocol，SDP)实现即插即用，其功能相对简单，且仍然依赖于类似于MAC地址的节点标识，即BD-Address。ZigBee的即插即用过程同样也离不开一个事先分配好的，起MAC地址作用的Unique Identifier。 

中国专利号ZL200520054817.3公布了一种基于无线通信的家庭智能监控网络系统，用户通过互联网、电话等可以对家庭监控信息进行查询或进行远程家电设备的控制。但这种系统的主控机没有自动管理家电设备的功能，系统没有实现即插即用。中国专利号ZL200710028499.7公布了一种无线动态组网中设备自动地址分配的装置及其方法，家庭网络中的设备可以通过和主控机之间的注册等操作，实现设备的自动地址分配。但该方法没有能够解决多个设备同时加入时设备地址冲突的问题。 

可以看到，现行的所有网络即插即用技术都依赖于一个MAC地址，它用于为网络节点提供独一无二的标识。虽然MAC地址是目前实现网络节点标识的唯一方法，同时也一直在网络配置和组网过程中起着关键的作用，但随着网络技术和应用的发展，基于MAC地址的方案逐渐显现出一些不足： 

1)MAC地址需要由一个全球机构(如IEEE)进行管理和分配，这需要投入较大管理成本。 

2)任何需要生产能应用做家庭网络中的节点设备或接口设备的硬件的厂商都需要向全球管理机构申请及购买MAC地址，这增高了硬件厂商的生产成本和准入门槛，限制了很多中小型企业的发展。这一点会影响到控制网络和设备网络的发展，因为这些网络不同于计算机网络，中小型企业在其发展中扮演着非常重要的角色。 

3)随着网络规模的增长和设备网络的发展，越来越多的网络节点(包括各种嵌入式设备)需要分配MAC地址，这使得MAC地址空间存在被耗尽的危险。 

4)目前大多数网络设备或接口(包括家庭网络在内)，其硬件中的MAC地址都是可以被改写的(事实上很多小型企业和研发机构确实是这么做的)，这极大地增加了网络地址冲突的可能性，使得MAC地址的方案并不能在事实上保证网络节点标识的唯一性。冲突的存在会导致网络节点的失效甚至影响整个网络的功能。