[发明专利]在包括无电池ZigBee设备的网络中通信的方法及用于其的网络和设备

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。尤其是，本发明涉及用于确保在无线网络中的通信设备和目的地设备之间正确通信的保持的方法。

本发明例如是与包括具有低功率资源的资源受限设备的无线网络相关的。在特定应用中，本发明是与使用遵循IEEE802.15.4的通信协议以及还有基于IEEE802.15.4的协议（例如ZigBee协议，尤其是ZigBee绿色动力协议（Green Power protocol））的无线网络相关的。

背景技术

无线控制网络近来在通信和连通性/自动化领域中已经成为普遍的趋势，尤其是对于大楼管理系统来说。因为不需要拉电缆和钻孔，所以无线技术在设备布置的自由度、设备的便携性以及安装成本降低方面呈现出较大的优势。因此，这样的技术对于使用如下的传感器设备的互连、传感、自动化、控制或监控系统是特别有吸引力的，即：所述传感器设备诸如是电灯开关、灯调光器、无线遥控器、运动或光检测器、窗或门开启器，它们不得不被设立在相互间距离较远且距它们控制的设备（例如，灯）较远的位置。

在类似的网络中出现的缺点之一涉及设备供电。事实上，因为设备不是有线的，所以它们不能从市电电源或经由与控制器的连接而接收对于执行在网络中需要的全部操作所必须的动力。因此，设想为这样的设备装配内置电池。然而，因为这些设备的尺寸颇受限制，所以电池不可能是大尺寸的，这导致设备使用期限降低或者电池更换的劳动量大（labour intensive）。

已经提出通过为传感器设备装配自持式（selfsustained）能源来补救这个问题，该自持式能源从它的环境或从与用户的交互中采集（harvest）能量。尽管如此，通过现成的能量采集器可得到的能量的量是非常有限的，这意味着无电池设备的特性和功能严重受限。

对于在无线网络中的良好运行而言，强制性的功能之一是保持正确的通信，这使得有可能在任何时间确保资源受限的设备被链接到代替其转发消息的路由器。因此，在现有的实现中，在设备（通常为资源受限的）和它的父路由器之间建立父子关系。子终端设备把它的所有通信均寻址到父设备，以便被转发到它的最终目的地。然而，特别是在能量采集的设备的情形下，这种关系在网络中造成单点故障，因为如果父链接被中断，则来自终端设备的通信不再能被成功地执行。而且，在大多数情形下，由于在资源受限的设备上不存在或未使用接收电路，或者没有足够的能量来等待、接收和按照反馈行动，这样的父链接故障可能甚至不被能量采集的终端设备检测到。事实上，由于终端设备具有非常有限的资源，因此当通信丢失时它不能执行完全的搜索以便找到新的父路由器，这样，从用户的角度看，网络中的操作以及终端设备的操作都受到了损害。

已经提出的用来解决这个单点故障问题的现有方法包含使用广播/多播特征，其由于多个设备在给定的邻域内重传几次，而导致了高的带宽消耗。于是，它又可能导致网络过载，因而导致从用户的观点来看的降低的可靠性或暂时的故障。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种允许在资源受限的设备和无线网络之间保持正确的连接，而不会造成单点故障并且不会牵涉到由始发通信的资源受限设备（例如无电池设备）消耗太多动力的方法。

本发明还有一个目的是提出一种用于在网络中通信的方法，该方法尽可能多地减少资源受限设备在链路保持中的卷入。

本发明的再一个目的是提供一种用于通信的方法，该方法允许应对重复的消息。

本发明的再一个目的是提供一种在总体带宽使用方面同样简单、可靠以及合算的方法。

本发明的再一个目的是通过以下方式来虑及高可靠性的应用，即：目的地设备传送应答分组，且代理在缺少该应答分组时重试、以及在重复性地缺少应答帧时尝试重建到目的地的通信路径。

为此目的，本发明提出一种用于在网络中无线通信的方法，所述网络包括资源受限的设备和至少一个代理设备，其中该方法包括以下步骤：

-资源受限的设备（ZGPD）传送要被转发到网络中的目的地设备的、包含源标识符的帧，

-代理设备（ZP5）接收所述帧，

-代理从所述帧构建要被转发到目的地设备的分组，

-代理设备将延迟关联到该分组，并在该延迟后调度该分组的转发，

其中从所述帧构建分组的步骤包括从接收的帧导出源相关的信息，并且将该信息包括在该分组中。

在所有的说明中，术语代理、资源丰富的设备以及路由器将被可互换地使用。