СПОСОБ КОНФИГУРИРОВАНИЯ УЗЛА И УЗЕЛ, СКОНФИГУРИРОВАННЫЙ ТАКИМ СПОСОБОМ
METHOD OF CONFIGURING THE ASSEMBLY AND THE ASSEMBLY, WHICH IS CONFIGURED USING THIS METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области техники способа ввода в действие узла и создания сети, а также к таким узлам. Это изобретение является, например, релевантным для беспроводных сенсорных сетей и, в частности, для сетей бытовой автоматизации, в которых предусмотрено множество различных протоколов.
Уровень техники
Домашняя автоматизация использует беспроводные сети. В прошлые годы предложено и использовано множество типов сетей. В качестве примера, ZigBee представляет собой стандарт недорогих беспроводных ячеистых сетей с низким уровнем мощности. Низкие затраты обеспечивают возможность широкого развертывания технологии в приложениях управления и мониторинга на основе беспроводной связи. Низкое потребление энергии обеспечивает больший срок службы при меньших аккумуляторах. ZigBee основан на стандарте IEEE 802.15.4. Хотя и маломощные, ZigBee-устройства зачастую передают данные на большие расстояния посредством передачи данных через промежуточные устройства, чтобы достигать более удаленных устройств, создавая ячеистую сеть; т.е. сеть без приемо-передающего устройства с высоким уровнем мощности, которое в состоянии достигать всех сетевых устройств. Децентрализованный характер таких беспроводных самоорганизующихся сетей делает их подходящими для приложений, в которых нельзя базироваться на центральном узле.
Для осуществления связи посредством приложений, составляющие устройства должны использовать общий протокол прикладного уровня (типы сообщений, форматы и т.д.). Эти наборы соглашений группируются в так называемых профилях. Кроме того, привязка определяется посредством согласования идентификаторов входных и выходных кластеров, уникальных в контексте данного профиля и ассоциированных с потоком поступающих данных или исходящих данных в устройстве. Таблицы привязки содержат исходные и целевые пары. ZigBee доступен в качестве двух наборов признаков, ZigBee PRO и ZigBee, и они задают то, как работают ячеистые ZigBee-сети. ZigBee PRO, наиболее широко используемая спецификация, оптимизирована для низкой потребляемой мощности и с возможностью поддерживать крупные сети с тысячами устройств. ZigBee PRO предлагает несколько профилей, которые могут сосуществовать в идентичной области. Тем не менее, в данный момент существуют некоторые несовместимости, которые не позволяют узлам из различных профилей формировать единую сеть.
Домашняя автоматизация по стандарту ZigBee (ZHA) представляет собой глобальный отраслевой стандарт, помогающий создавать более интеллектуальные дома, которые повышают комфорт, удобство, безопасность и улучшают управление энергопотреблением для потребителя. Кроме того, линия связи для управления освещением по стандарту ZigBee (ZLL) предоставляет индустрии освещения глобальный стандарт для взаимодействующих и очень простых в использовании потребительских продуктов для управления освещением. Это позволяет потребителям получать беспроводное управление всеми своими светодиодными осветительными приборами, лампочками, через таймеры, пульты ДУ и коммутаторы. Типичный случай представлен посредством устройств на основе ZHA-профиля и ZLL-профиля. Основной недочет здесь заключается в различном характере участвующих профилей. А именно, ZHA компонуется вокруг центрального координатора, тогда как ZLL-устройства могут работать в распределенной сети с использованием преимущества механизма Touchlink (установления линии связи прикосновением) для того, чтобы добавлять компоненты и управлять осветительной сетью.
Задача конфигурирования устройств и сетей, чтобы удовлетворять потребности конкретной установки, известна как ввод в действие. В самом широком смысле, ввод в действие охватывает широкий диапазон задач, включающих в себя изучение окружения радиосвязи и физического окружения, размещение устройств, конфигурирование параметров, привязку приложений, оптимизацию параметров сети и устройств и тестирование и верификацию корректной работы. Зачастую, должны рассматриваться нетехнические и полутехнические проблемы, включающие в себя квалификацию и практическое применение потоков обработки установщика, простоту идентификации и достижимость устройств и возможности взаимодействия и совместного использования с другими беспроводными или проводными системами. Хотя на проблеме ввода в действие зачастую акцентируется внимание в установщике, способность легко конфигурировать и вводить в действие ZigBee-системы в ходе разработки и тестирования, а также полевых испытаний, также может значительно ускорять разработку и доставку продукта на рынок. Кроме того, простота ввода в действие также является важной для автономного потребительского рынка.
Процесс ввода в действие заключает в себе определенное число этапов, а именно, нахождение и присоединение или создание сети, установление ассоциирования безопасности, обнаружение устройства и услуги и установление управляющей взаимосвязи (в ZigBee, называемое "нахождением и привязкой").
Три различных режима ввода в действие типично обсуждаются в Альянсе по разработке стандарта ZigBee. Во-первых, A-режим (автоматический режим), который заключает в себе автоматический ввод в действие устройств. A-режим, в общем, предоставляет возможность минимального (или отсутствия) вмешательства оператора. Во-вторых, E-режим (простой режим), который заключает в себе использование кнопок или других физических механизмов в устройствах, с тем чтобы направлять устройства во время ввода в действие. E-режим предоставляет возможность более простого ввода в действие конечными пользователями или профессиональными установщиками. Он обычно нацелен на небольшие установки (размер: типичный дом). В-третьих, S-режим (системный режим), который заключает в себе использование внешних инструментальных средств и типично используется установщиками-экспертами. S-режим представляет самую сложную форму ввода в действие и включает в себя наивысший уровень вмешательства оператора. Он обычно нацелен на более крупные установки, к примеру, коммерческие помещения и высокотехнологичные домашние окружения. Кроме того, S-режим представляет собой централизованный ввод в действие, который является средством для (центрального) устройства, чтобы выполнять или управлять, или оказывать влияние на ввод в действие для других устройств. Этот тип ввода в действие также упоминается как ввод в действие с помощью шлюза или инструментального средства. Центральное устройство может представлять собой шлюз, бытовой контроллер или инструментальное средство для ввода в действие, которое типично соединяется с графическим пользовательским интерфейсом. Можно конфигурировать привязки и сообщения относительно других устройств в сети. Чтобы выполнять централизованный ввод в действие, функции не зависят от устройства, представляющего собой ZigBee-координатор. Фактически, оно также может представлять собой ZigBee-маршрутизатор. Устройство в ZHA-сети с этой функциональностью задается как администратор ввода в действие (CD).
Текущие спецификации для ZHA-профилей задают два различных основных режима ввода в действие, а именно, ввод в действие в EZ-режиме (например, ввод в действие по нажатию кнопки) и централизованный ввод в действие (например, называемый "вводом в действие с помощью шлюза, инструментального средства или в S-режиме"), в котором ввод в действие в EZ-режиме и централизованный ввод в действие являются комплементарными и полностью совместимыми.
Фиг. 1 и 2 показывают блок-схемы последовательности операций способа, представляющие традиционные способы ввода в действие для узла. Ввод в действие в EZ-режиме, в частности, характеризуется посредством процедуры управления сетью, как показано на фиг. 1.
Согласно фиг. 1, управление сетью в EZ-режиме активируется на этапе S101, например, посредством действия пользователя. Затем на этапе S102 проверяется то, соединен узел или работает в сети либо нет. Если да, на этапе S103 проверяется то, активируется или нет способ разрешения на присоединение. Это указывается посредством флага разрешения на присоединение, используемого для того, чтобы определять то, разрешается или нет устройствам присоединяться к устройству. Если разрешение на присоединение активируется, вложенная процедура широковещательной передачи разрешения на присоединение инициируется на этапе S104, чтобы инструктировать другим устройствам также разрешать присоединение. После этого, вложенная процедура задания разрешения на присоединение инициируется на этапе S105, который завершается тайм-аутом разрешения на присоединение до того, как процедура завершается на этапе S108. Если на этапе S102 определяется то, что узел не соединен или работает в сети, инициируется процедура сканирования и присоединения, и на этапе S106 проверяется то, завершена или нет процедура удачно. Если да, процедура переходит к этапу S104, и инициируется процедура разрешения на присоединение, чтобы разрешать дополнительным устройствам присоединяться, в том числе в новом добавленном устройстве. Если сбой процедуры сканирования и присоединения определяется на этапе S106, инициируется необязательная процедура формирования сети, и необязательно на этапе S107 проверяется то, завершена или нет процедура формирования сети удачно. Если да, процедура переходит к этапу S105, и инициируется вложенная процедура задания разрешения на присоединение, чтобы разрешать дополнительным устройствам присоединяться к этой новой сформированной сети. Если сбой процедуры формирования сети определяется на этапе S107, процедура завершается на этапе S108. Недостаток текущей процедуры в EZ-режиме заключается в том, что она не указывает точно, при каких условиях может возникать формирование сети этапа S107, и что точно должно быть результатом. Это приводит к несогласованному поведению в сети и невозможности взаимодействия. Поскольку процедура является необязательной, она может, в определенных сценариях, вообще не приводить к формированию сети.
В этом же русле, спецификация ZLL-профилей (раскрытая в "does-zll-zigbee-light-link-zll-profile-specification", документе по стандарту ZigBee номер 11-0037) предоставляет в качестве предпочтительного механизма ввода в действие ввод в действие Touchlink. ZLL-система извлекает выгоду из упрощенного способа установки, так что она представляет интерес для потребительского рынка. Этот способ известен как Touchlink и минимизирует участие пользователя, обеспечивая быструю и простую установку типовых продуктов потребителем. Touchlink исключает необходимость в ZigBee-координаторе в процессах формирования и присоединения к сети. Способ использует специальное приложение для ввода в действие (на основе кластера ZLL-ввода в действие), которое выполняется в узлах. Узел, который инициирует операцию формирования/присоединения к сети, известен как "инициатор"; этот узел зачастую представляет собой удаленный модуль управления, но может представлять собой другой узел, например, коммутатор, датчик или даже лампу. Touchlink требует просто приближения узла-инициатора к узлу для включения в сеть и запуска ввода в действие (например, посредством нажатия кнопки). Узел, с которым контактирует инициатор, чтобы выполнять операцию формирования или присоединения к сети, известен как "цель".
Фиг. 2 показывает схему последовательности сигналов, которая обобщает этапы, выполняемые в Touchlink-процедуре посредством ZLL-инициатора (ZLL-I) и ZLL-цели (ZLL-T), как описано в ZLL-спецификации (документ по стандарту ZigBee 11-0037-10).
Процедура начинается на этапе 201 после необязательного вмешательства пользователя или другого триггера. На этапе 202, инициатор передает в широковещательном режиме кадр команды запроса на сканирование между PAN по каждому из первичных ZLL-каналов (11, 15, 20, 25) и ожидает на этапе 202a в течение предварительно определенной длительности, чтобы принимать любой ответ перед переключением на следующий канал. Инициатор сначала пять последовательных кадров команды запроса на сканирование между PAN по первому первичному ZLL-каналу (т.е. по каналу 11) и затем передает в широковещательном режиме один кадр команды запроса на сканирование между PAN по каждому из оставшихся первичных ZLL-каналов поочередно (т.е. по каналам 15, 20 и 25, соответственно). После каждой передачи инициатор должен ожидать в течение aplcScanTimeBaseDuration секунд, чтобы принимать любые ответы. При приеме запроса на сканирование, целевое устройство проверяет на этапе 203 то, выше или нет RSSI принимаемого запроса на сканирование определенного предварительно заданного порогового значения. Если да, целевое устройство одноадресно передает ответ по сканированию на этапе 204.
Инициатор может запрашивать информацию относительно дополнительных подустройств цели посредством одноадресной передачи запроса на информацию устройства на этапе 205. При приеме этого запроса, цель отвечает на этапе 206 с ответом по информации устройства.
Необязательно, например, чтобы позволять пользователю выбирать из нескольких найденных устройств, инициатор может формировать и передавать кадр команды запроса на идентификацию между PAN в целевое устройство на этапе 207 с полем времени идентификации, заданным равным предварительно заданной длительности. При приеме запроса на идентификацию, цель идентифицирует себя конкретным для приложения способом, но не формирует ответа. На этапе 208, инициатор может передавать в цель прекращение запроса на идентификацию.
Дальнейшие действия в процедуре зависят от проверки на этапе 209, на котором верифицируется то, представляет ли собой инициатор новое устройство с заводскими настройками.
Если инициатор является новым с заводскими настройками, на этапе 210 он отправляет в выбранную цель кадр кадра команды запроса на запуск сети между PAN, и на этапе 210a он запускает окно приема с предварительно определенной длительностью, чтобы разрешать целевому устройству отправлять ответ. При приеме запроса на запуск сети, цель решает на этапе 211 то, разрешать или нет себе запускать новую сеть. Если цель решает запускать новую сеть, на этапе 212 она передает обратно в инициатор кадр команды ответа по запуску сети между PAN с состоянием, указывающим успешность. При приеме ответа по запуску сети в пределах временного окна, инициатор запускает на этапе 213 новое временное окно, с предварительно определенной длительностью (aplcMinStartupDelayTime), чтобы разрешать цели создавать новую сеть. На этапе 214, определяется то, представляет ли собой цель новое устройство с заводскими настройками. Если нет, на этапе 216 цель выполняет запрос на выход для своей старой сети и копирует новые сетевые параметры в свою сетевую информационную базу и начинает работу в новой сети. Если временное окно, запущенное на этапе 213, истекает, инициатор присоединяется на этапе 215 к новой сети посредством процедуры повторного присоединения.
Если на этапе 209 определяется то, что инициатор представляет собой не новое устройство с заводскими настройками, процедура продолжается на этапе 218, на котором инициатор передает кадр команды запроса на присоединение маршрутизатора к сети между PAN или кадр команды запроса на присоединение конечного устройства к сети между PAN, в зависимости от типа устройства цели, в цель, и на этапе 218a, активирует свое приемное устройство в течение предварительно определенной длительности, с тем чтобы ожидать ответ от цели. Если цель решает присоединяться к сети, на этапе 219, она передает обратно в инициатор кадр команды ответа по присоединению маршрутизатора/конечного устройства к сети между PAN на этапе 220. На этапе 223, инициатор ожидает в течение предварительно определенной длительности (например, aplcMinStartupDelayTime), чтобы разрешать целевому устройству корректно начинать работу в новой сети. На этапе 221, проверяется то, является или нет целевое устройство новым с заводскими настройками. Если целевое устройство не является новым с заводскими настройками, оно выполняет, на этапе 222, запрос на выход для своей старой сети, а на этапе 224 присоединяется к новой сети.
Кроме того, чтобы разрешать ZLL-устройствам присоединяться к не-ZLL-сети, ZLL-устройства должны также поддерживать процедуру классического ввода в действие, комплементарную Touchlink-модальности.
Хотя эти процедуры в данный момент поддерживаются и совместно используются устройствами, принадлежащими идентичному общедоступному профилю приложений, они не предоставляют общий набор механизмов, которые могут обеспечивать возможность взаимодействия между устройствами различных профилей.
Кроме того, этап, связанный с созданием сети, в случае нового устройства с заводскими настройками, представляет соответствующий недочет для обоих. Формирование и присоединение, заданное в ZigBee-спецификации, не разрешает связь двух устройств, еще не работающих в сети. Следовательно, ZLL-процедура основывается на инициаторе, который гарантирует возникновение сети через команды между PAN, в то время как ZHA-устройства основываются на присутствии центрального координатора, отсутствующего в топологии ZLL-сети. По этим причинам, текущие процедуры ввода в действие не являются применимыми в любом контексте, в котором ZLL-маршрутизатор должен соединяться с конечным ZHA-устройством, или ZHA-маршрутизатор должен соединяться с конечным ZLL-устройством, особенно в отсутствие или без помощи любых других устройств (например: ZHA-коммутатор, направленный на управление ZLL-лампочкой, или ZLL-коммутатор, направленный на управление ZHA-лампочкой).
В частности, две основных проблемы представляют собой обязательное присутствие одного и только одного координатора для создания сети, что ограничивает текущие механизмы ввода в действие для ZHA-устройств, и неспособность ZLL-устройств-маршрутизаторов инициировать сеть без предоставления параметров начальной настройки посредством инициатора (т.е. идентификатора PAN, EPID, рабочего канала, ключа защиты сети, сетевого адреса и т.д.) через Touchlink-процедуру.
Сущность изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять способ и устройство для управления беспроводным узлом, которые имеют возможность устранять недочеты между различными профилями и в силу этого предотвращать безвыходную ситуацию в процедуре ввода в действие.
Другая цель изобретения заключается в том, чтобы упрощать способы ввода в действие для беспроводных узлов посредством расширения их возможностей взаимодействия.
Эти цели достигаются посредством устройства по п. 1, посредством способа по п. 3 и посредством компьютерного программного продукта по п. 15.
Соответственно, предлагается управлять беспроводным узлом посредством контроллера для осуществления связи беспроводным образом, по меньшей мере, с одним дополнительным беспроводным узлом, при этом способность беспроводного узла задается доступной, или при этом, по меньшей мере, одно из характеристик и состояния беспроводного узла известно для контроллера, и контроллер выполнен с возможностью создавать сеть, при этом характеристика сети зависит от определенных характеристик или состояния беспроводного узла. Этот предложенный механизм ввода в действие предназначен для того, чтобы преодолевать недочеты текущих ZigBee-спецификаций, которые не представляют общую процедуру ввода в действие для устройств, принадлежащих различным общедоступным ZigBee PRO-профилям. В частности, предложенный механизм разрешает множество сценариев использования, не рассматриваемых в текущих спецификациях ввода в действие (т.е. ZLL-устройство для того, чтобы управлять ZHA-устройством, ZHA-устройство для того, чтобы управлять ZLL-устройством, ввод в действие ZLL-устройств за пределами близости).
Более конкретно, предложенный механизм ввода в действие акцентирует внимание на существующей проблеме для первого этапа ввода в действие, т.е. для создания сетей.
Таким образом, узел может быть выполнен с возможностью создавать сеть, которая должна служить в качестве точки привязки для других узлов, чтобы запускать сеть. Фактически, может не быть внешнего действия или передачи служебных сигналов, которую узел (например, координатор) должен осуществлять после формирования сети. Таким образом, действие может представлять собой только внутреннее действие, такое как выбор параметров сети, их задание и активация посредством запроса на формирование сети и прием успешного подтверждения. Таким образом, этап формирования сети может быть полностью бесшумным с внешней точки зрения. Тем не менее, конфигурируемое сетью устройство прослушивает и готово отвечать на запросы присоединения других устройств.
Это позволяет разрешать первоначально описанную проблему "нахождения и создания сети". Фактически, устройство-маршрутизатор имеет возможность создавать временную распределенную сеть и может брать на себя инициативу для этого, без обязательного присутствия инициатора или координатора.
Результат представляет собой гибкую инфраструктуру процедур ввода в действие, которые позволяют охватывать варианты использования, уже проанализированные в текущих спецификациях, и более сложные контексты, в которых требуется совместимость распределенной (ZLL) и централизованной (ZHA) сети.
Согласно первому аспекту, контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью определять то, выполнен или нет беспроводной узел с возможностью допускать формирование сети и создавать распределенную сеть, если определяется то, что беспроводной узел сконфигурирован как устройство-маршрутизатор.
Согласно второму аспекту, контроллер может быть выполнен с возможностью обнаруживать то, находится или нет, по меньшей мере, один дополнительный узел заданного вида около беспроводного узла, и создавать сеть, если дополнительный узел заданного вида не обнаруживается около беспроводного узла. В примере, по меньшей мере, один дополнительный узел заданного вида может представлять собой узел-координатор или узел-инициатор. Таким образом, вид созданной сети может становиться зависящим от характеристик других узлов около беспроводного узла.
Согласно третьему аспекту, который может быть комбинирован с вышеуказанным первым аспектом, может выполняться поиск подходящей сети, и способность беспроводного узла может определяться посредством контроллера, если не найдена подходящая сеть, или найден только предварительно определенный тип сети, при этом подходящая сеть или сеть предварительно определенного типа сети представляет собой сеть, имеющую, по меньшей мере, одну из следующих характеристик: работа на одном из каналов, поддерживаемых посредством присоединяемого устройства, разрешение присоединения, возможность добавления конкретного типа устройства, поддержка конкретного сетевого профиля, представление конкретного типа сети (например, централизованной, распределенной, временной) или содержание конкретного типа устройства. Это предоставляет такое преимущество, что предложенная процедура ввода в действие начинается только в том случае, если обнаруживается только конкретный тип сети, или сеть не обнаруживается. В примерной реализации, если устройство самоформирует временную сеть, то при повторном выполнении ввода в действие, оно может присоединяться к другой сети, либо если Touchlink выполняется во временной сети более чем с одним устройством, новому инициатору с заводскими настройками может инструктироваться присоединяться к временной сети, а не формировать новую сеть. Согласно четвертому аспекту, который может быть комбинирован с вышеуказанным первым или вторым аспектом, характеристика созданной сети может быть такой, что сеть имеет распределенную топологию, если контроллер определяет то, что беспроводной узел имеет возможность формирования распределенных сетей. С другой стороны, создание сетей адаптировано к характеристикам беспроводного узла.
Согласно пятому аспекту, который может быть комбинирован с любым из вышеуказанных первого-четвертого аспектов, контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью определять то, имеет или нет беспроводной узел возможности формирования сети и какого вида, чтобы обнаруживать то, находится или нет, по меньшей мере, один дополнительный узел заданного вида около беспроводного узла, и создавать распределенную сеть, если определяется то, что беспроводной узел представляет собой устройство-маршрутизатор, и если дополнительный узел заданного вида не обнаруживается около беспроводного узла, или создавать централизованную сеть, если определяется то, что беспроводной узел имеет возможности координатора, и если дополнительный узел заданного вида не обнаруживается около беспроводного узла.
Согласно шестому аспекту, который может быть комбинирован с любым из вышеуказанных первого-пятого аспектов, контроллер может выполнять поиск подходящей сети, определять способность беспроводного узла и создавать сеть в зависимости от определенной способности беспроводного узла, при этом подходящая сеть представляет собой сеть, имеющую, по меньшей мере, одну из следующих характеристик: работа на одном из каналов, поддерживаемых посредством присоединяемого устройства, разрешение присоединения, возможность добавления конкретного типа устройства, поддержка конкретного сетевого профиля, представление конкретного типа сети (например, централизованной, распределенной, временной) или содержание конкретного типа устройства. Начальный этап поиска обеспечивает то, что сначала проверяется то, доступна уже сеть или нет.
Согласно седьмому аспекту, который может быть комбинирован с любым из вышеуказанных первого-шестого аспектов, создание сетей может выполняться в том случае, если доступные сети не найдены на этапе поиска. В силу этого, создание сетей может быть ограничено случаями, в которых еще нет доступных сетей.
Согласно восьмому аспекту, который может быть комбинирован с любым из вышеуказанных первого-седьмого аспектов, способность может содержать, по меньшей мере, одно из роли маршрутизатора, координатора, доверенного центра, роли диспетчера сети, роли шлюза, роли концентратора, создания централизованной сети, присоединения к централизованной сети, создания и/или присоединения к распределенной сети, создания и/или присоединения к временной сети, EZ-режима в роли цели и/или инициатора, Touchlink в роли цели и Touchlink в роли инициатора. Это обеспечивает то, что беспроводной узел выполнен с возможностью допускать создание, по меньшей мере, одного типа сети.
Следует отметить, что устройство может реализовываться на основе дискретных аппаратных схем с дискретными аппаратными компонентами, интегрального кристалла или компоновки модулей кристаллов либо на основе устройства или кристалла обработки сигналов, управляемого посредством программной процедуры или программы, сохраненной в запоминающем устройстве, записанной на машиночитаемый носитель или загружаемой из сети, к примеру, из Интернета.
Следует понимать, что устройство по п. 1, способ по п. 3 и компьютерная программа по п. 15 имеет аналогичные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, в частности, как задано в зависимых пунктах формулы изобретения.
Следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления изобретения также может представлять собой любую комбинацию зависимых пунктов формулы изобретения или вышеуказанных вариантов осуществления с соответствующим независимым пунктом формулы изобретения.
Эти и другие аспекты изобретения станут понятными и будут пояснены со ссылкой на описанные далее варианты осуществления.
Краткое описание чертежей
На следующих чертежах:
Фиг. 1 и 2 показывают блок-схемы последовательности операций способа, представляющие традиционный способ ввода в действие для узла;
Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа первого варианта осуществления изобретения для случая включения питания узла;
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа второго варианта осуществления изобретения для случая выполнения поиска сети посредством целевого маршрутизатора;
Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа третьего варианта осуществления изобретения для случая выполнения поиска сети посредством узла-инициатора; и
Фиг. 6 показывает блок-схему сетевой архитектуры согласно четвертому варианту осуществления, в которой могут реализовываться варианты осуществления.
Подробное описание вариантов осуществления
Далее описываются варианты осуществления настоящего изобретения на основе ввода в действие беспроводной сенсорной сети или сети бытовой автоматизации. В частности, примеры, представленные и поясненные ниже, основаны на беспроводных ZigBee-сетях. Эти сети могут быть связаны с сетями бытовой автоматизации, в которых несколько профилей могут сосуществовать и должны взаимодействовать. Например, узлы на основе линии связи для управления освещением по стандарту ZigBee и домашней автоматизации по стандарту ZigBee, возможно, должны работать вместе, в частности, при формировании сети. Следует отметить, что ZigBee-сети используются здесь в качестве примера, и изобретение может применяться к дополнительным видам беспроводных сетей для бытовой автоматизации и автоматизации зданий или считывания, или мониторинга.
Перед продолжением описания вариантов осуществления и их соответствующих процедур ввода в действие, представляются и поясняются переменные, которые играют фундаментальную роль в фазе возникновения сети для ZigBee-системы. Нижеприведенные таблицы обобщают такие переменные или параметры, перечисляя сначала общее обозначение каждого из параметров и затем его реализацию в ZigBee-системах, что включает в себя диапазон значений (в шестнадцатеричном представлении), которые он может допускать, и его значение по умолчанию (в шестнадцатеричном представлении) в новом устройстве с заводскими настройками. В первой нижеприведенной таблице перечислены параметры, уже заданные посредством ZigBee-спецификаций.
Тип параметра
Конкретная для ZigBee переменная
Имя поля
Тип данных
Диапазон
Значение по умолчанию
Идентификатор узла
Нет данных
Сетевой адрес
16-битовый адрес без знака
0x0000-0xffff
0xffff
Идентификатор сети
PID
Идентификатор PAN
16-битовый адрес без знака
0x0000-0xffff
0xffff
EPID
Расширенный идентификатор PAN
IEEE-адрес
0x00-0xff [x8]
0x00[x8]
NUI
Идентификатор обновления сети
целое число
0x00-0xFF
0x00
Радиоканал
LC
Логический канал
8-битовое целое число без знака
0-26
0x00
Настройки безопасности
SNK
Ключ защиты сети
Набор из 0, 1 или 2 дескрипторов материала для сетевой безопасности
Переменный
-
SNKID
Идентификатор ключа
8-битовое целое число без знака
0x00-0xff
0x00
TC
Адрес доверенного центра
IEEE-адрес
0x00-0xff [x8]
0x00[x8]
Характеристики ввода в действие устройств
CC
Поддержки возможностей координатора
Булево выражение
"ложный"/"истинный"
Надлежащим образом
LDT
Логический тип устройства
8-битовое целое число без знака
ZC, ZR, ZED
Надлежащим образом
Конфигурация ввода в действие
PD
Длительность разрешения
8-битовое целое число без знака
0x00-0xff
0x00
Далее кратко поясняется функция вышеуказанных параметров:
- Поле сетевого адреса (NA) имеет длину в 16 битов и должно содержать короткий сетевой адрес, назначаемый беспроводному узлу/контроллеру.
- Поле идентификатора персональной вычислительной сети (PAN) (PID) имеет длину в 16 битов и должно содержать идентификатор PAN.
- Поле расширенного идентификатора PAN (EPID) имеет длину в 64 бита и должно содержать расширенный идентификатор PAN сети.
- Поле логического канала (LC) (называемое в качестве "phyCurrentChannel") имеет длину в 8 битов и должно содержать радиоканал, который должен использоваться для сети.
- Поле идентификатора обновления сети (NUI) должно содержать значение, идентифицирующее снимок экрана сетевых настроек, с которыми работает этот узел.
- Набор ключей защиты сети (SNK) содержит материал для работы с ключами сети, который должен быть доступным для приложений для ввода в действие.
- Идентификатор ключа (SNKID) содержит порядковый номер активного ключа сети в наборе ключей защиты сети.
- Поле поддержки возможностей координатора (CC) представляет собой булев флаг и должно информировать относительно характеристик устройства для способности выполнять роль координатора в сети (т.е. возможности создавать новую сеть, что необязательно включает в себя выступание в качестве точки доверенного центра). Если флаг CC задается равным истинному, устройство допускает выступание в качестве координатора. Если флаг CC задается равным ложному, устройство может иметь тип ZigBee-маршрутизатора или конечного ZigBee-устройства. Этот флаг называется "nwkcCoordinatorCapable", присутствует в текущих ZigBee-спецификациях в качестве константы сетевой информационной базы (NIB). Второй флаг (называемый "apsDesignatedCoordinator") присутствует в текущих ZigBee-спецификациях в качестве константы информационной базы APS (AIB), и он указывает то, должно или нет устройство становиться ZigBee-координатором после запуска. Флаг альтернативного PAN-координатора поля флагов характеристик MAC (уровня управления доступом к среде) дескриптора узла задается равным "0b0" посредством текущей ZigBee-спецификации (документ по стандарту ZigBee 053474r20).
- Поле логического типа устройства (LDT) имеет длину в 8 битов и указывает тип устройства, например, то, представляет собой устройство ZigBee-маршрутизатор, ZigBee-координатор или конечное ZigBee-устройство. Оно реализуется как поле логического типа дескриптора узла.
- Поле длительности разрешения (PD) имеет длину в 8 битов и указывает максимальное число секунд, в течение которых активируется флаг разрешения на присоединение.
Во второй нижеприведенной таблице, включены параметры, введенные или модифицированные посредством, по меньшей мере, одного из нижеприведенных вариантов осуществления. Реализация параметра (например, булево выражение типа данных) является только примерной; идентичный эффект может достигаться посредством использования других типов данных (например, 8-битового перечисления), и дополнительные условия могут быть включены. Кроме того, параметры могут быть объединены, например, в битовое поле или перечисление, по мере необходимости.
Несколько из этих значений могут сохраняться неявно, т.е. извлекаться из значений других параметров и/или информации конфигурации сети, сохраненных в узле. Например, состояние, кодированное в поле TEMP ниже, может извлекаться посредством проверки состояния таблицы дочерних и соседних узлов NWK и независимо от того, какие структуры прикладного уровня используются посредством ZLL TL-механизма, если таковые имеются, и если все эти таблицы являются пустыми, выдачи заключения, что сеть находится в состоянии TEMP_HOOK. В другом примере, временная сеть определяется, если адрес TC задается равным "0xff.ff", и/или задание других сетевых параметров равных значениям не по умолчанию, но состояние конфигурации остается FN (например, AIN=ложный).
Тип параметра
Конкретная для ZigBee переменная
Имя поля
Тип данных
Диапазон
Значение по умолчанию
Характеристики ввода в действие устройств
TLS
С поддержкой Touchlink
Булево выражение
"ложный"/"истинный"
Надлежащим образом
Состояние ввода в действие устройств
AIN
Активное в сети
Булево выражение
"ложный"/"истинный"
"ложный"
TS
Успешная Touchlink-процедура
Булево выражение
"ложный"/"истинный"
"ложный"
TEMP
Сформированная временная сеть
Булево выражение
"ложный"/"истинный"
"ложный"
Далее кратко поясняется функция вышеуказанных параметров:
- Поле активности в сети (AIN) представляет собой булев флаг и должно указывать то, принимает или нет устройство активное участие в сети. Если флаг AIN задается равным истинному, устройство имеет намерение быть в нормальном рабочем состоянии и подключается к сети. Если флаг AIN задается равным ложному, устройство не является частью рабочей сети, т.е. не присоединяется или формирует сети.
- Поле с поддержкой Touchlink (TLS) представляет собой булев флаг, который информирует в отношении того, имеет или нет устройство возможность выполнять установление Touchlink-связи (т.е. отправлять/принимать кадры между PAN). Эта переменная не присутствует в текущих ZigBee-спецификациях.
- Поле успешной Touchlink-процедуры (TS) представляет собой булев флаг, который информирует в отношении того, завершена Touchlink-процедура удачно или нет. Эта переменная имеет в качестве значения по умолчанию "ложный", и она допускает корректное значение после того, как Touchlink-процедура выполнена. Эта переменная является соответствующей в последующих фазах для выяснения того, завершена или нет процедура удачно через Touchlink или через ассоциирование с сетью. Этот флаг не присутствует в текущих ZigBee-спецификациях.
- Поле сформированной временной сети (TEMP) является перечислением, которое информирует в отношении того, сформирована сеть постоянно (например, при явном действии пользователя) или временно (например, при сканировании, не обнаруживающем какую-либо другую сеть или устройство). Оно может иметь, например, следующие значения: NO_NETWORK: сеть не сформирована; TEMP_HOOK: самосформированная сеть установлена, другие устройства не присоединены; TEMP_NETWORK: самосформированная сеть установлена, по меньшей мере, еще одно устройство, успешно присоединено; PERM_NETWORK: постоянная сеть сформирована.
Для простоты описания, этапы ввода в действие, которые должно выполнять устройство, диверсифицированы в трех сценариях, в зависимости от состояния и характеристик устройства, охватываемых посредством соответствующих первого-третьего вариантов осуществления изобретения:
- ввод в действие, выполняемый посредством нового устройства с заводскими настройками;
- ввод в действие, выполняемый посредством цели (например, маршрутизатора);
- ввод в действие, выполняемый посредством инициатора.
В связи с нижеприведенными вариантами осуществления, следует понимать, что инициатор представляет собой беспроводной узел, который инициирует или начинает первый доступ к целевому узлу. Инициатор имеет возможность формировать кадры, отправленные для того, чтобы инструктировать другим устройствам (например, целевым узлам) присоединяться к сети.
Каждое действие следующих процедур ввода в действие зависит от значений, допускаемых посредством, по меньшей мере, одного из полей, и флагов, перечисленных выше. Следующие блок-схемы последовательности операций способа первого-третьего вариантов осуществления задают логические последовательности этапов, выполняемых посредством устройств.
Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа первого варианта осуществления изобретения для случая узла, еще не работающего в сети.
Процедура по фиг. 3 указывает этапы ввода в действие, которые устройство (координатор, маршрутизатор, конечное устройство) выполняет при триггере, например, когда питание нового устройства с заводскими настройками включается в первый раз, либо когда устройству иным способом инструктируется выполнять ввод в действие, например, посредством действия пользователя, такого как, например, нажатие кнопки, посредством таймера или по другому внутреннему триггеру, при приеме конкретного сообщения или после того, как его состояние сброшено до режима нового устройства с заводскими настройками. Затем, различные действия инициированы согласно характеристикам устройства.
После начала процедуры на этапе S300, проверяется состояние устройства. Во-первых, на этапе S301 проверяется (например, на
основе вышеуказанного флага AIN) то, находится ли устройство в состоянии нового с заводскими настройками. Если оно является новым с заводскими настройками (флаг AIN задан равным "ложному"), оно переходит к этапу S304.
Если на этапе S301 определяется то, что устройство не является новым с заводскими настройками (например, флаг AIN задан равным "истинному"), то в одном варианте осуществления, на этапе S302, значение параметра TEMP проверяется. В одной реализации, если параметр TEMP задается равным "TEMP_HOOK" (TH), то устройство должно, а если параметр TEMP задается равным "TEMP_NETWORK" (TN), устройство по-прежнему может продолжать этап S304 при одновременном предоставлении возможности присоединения (этап S303). Если параметр TEMP задается равным "PERM_NETWORK" (PN), оно переходит непосредственно к этапу S314. В другой реализации, если параметр TEMP задается равным "TEMP_NETWORK" или "PERM_NETWORK", оно должно переходить к S315 для активации идентификации и разрешения нахождения и привязки устройства, которое уже присоединено к сети. В модификации первого варианта осуществления, оно может приступать к процедуре, описанной со ссылкой на фиг. 5. В другой модификации, процедура всегда переходит к этапу S314 для активации присоединения возможных дополнительных устройств. В еще одной другой модификации, процедура всегда переходит к этапу S315 для активации нахождения и привязки устройств.
На этапе S304, проверяется (например, на основе вышеуказанного поля логического типа устройства) то, представляет собой устройство или нет конечное устройство. Если да, процедура переходит к этапу S316, на котором процедура, как указано в первом варианте осуществления, завершается. Таким образом, когда включается питание этого типа устройства, не требуется выполнять какие-либо этапы согласно первому варианту осуществления. На основе своих потребностей приложений, оно может выполнять другие действия, например, выполнять сканирование, пытаться выполнять другой способ ввода в действие, включающий в себя классическое присоединение, предоставлять обратную связь с пользователем, либо может оставаться активным или непосредственно переходить в сонный режим ожидания, например, с ожиданием действия пользователя.
Если на этапе S304 определяется то, что устройство не представляет собой конечное устройство и в силу этого маршрутизатор или координатор, на этапе S305 выполняется активное сканирование. В ходе активного сканирования, передается в широковещательном режиме запрос маякового радиосигнала, который используется для того, чтобы определять (для этого канала и диапазона прослушивания радиоприемного устройства из устройства, выполняющего активное сканирование) то, какие идентификаторы PAN (PID) по стандарту ZigBee или 802.15.4 в настоящее время используются, и какие устройства являются активными, и какие их характеристики. Необязательно, сначала может выполняться сканирование для обнаружения энергии, чтобы определять то, какие каналы используются.
На этапе S306, анализируются результаты сканирования, выполняемого на этапе S305, и процедура осуществляет переход в зависимости от результатов анализа. Если не найдена подходящая сеть для присоединения, процедура переходит к этапу S307. "Подходящая сеть" может задаваться как сеть, удовлетворяющая одному или более из следующих критериев (т.е. принадлежащая следующему конкретному диапазону типов сети): работа на одном из каналов, поддерживаемых посредством присоединяемого устройства, разрешение присоединения (флаг разрешения на присоединение задан равным "истинному"), возможность добавления конкретного типа устройства (ZED/ZR), поддержка конкретного сетевого профиля (например, ZHA/ZLL), поддержка конкретного типа сети (централизованная/распределенная/временная), содержание конкретного типа устройства (координатор, доверенный центр, инструментальное средство для ввода в действие, шлюз, концентратор, согласующее прикладное устройство и т.д.).
Если подходящая сеть для присоединения найдена, устройство пытается на этапе S307 присоединяться к найденной сети. Если на этапе S307 определяется то, что присоединение завершено удачно, процедура переходит к этапу S316, на котором процедура согласно первому варианту осуществления завершается. Устройство может
выполнять обычные ZigBee-действия, как задано в текущей ZigBee-спецификации. Если на этапе S307 определяется то, что присоединение завершается неудачно (что может быть обусловлено различными причинами, например, использованием сети при полной пропускной способности, несовпадением ключа защиты, несовпадением типа сети и т.д.), процедура переходит к этапу S308.
Затем на этапе S308 (например, на основе вышеуказанного поля логического типа устройства или флага поддержки возможностей координатора (CC)) проверяется то, имеет или нет устройство возможность становиться координатором. Если на этапе S308 определяется то, что устройство имеет возможность представлять собой координатор, процедура осуществляет переход к этапу S309, и устройство создает централизованную сеть, как описано в настоящее время в ZigBee-спецификациях, и оно становится активным в сети. Это может достигаться посредством задания поля NA равным "0x0000", поля PID равным уникальному PID на основе сканирования, поля EPID равным уникальному EPID на основе сканирования (по умолчанию, "если атрибут NIB "nwkExtendedPANId" равен "0x0000000000000000", то этот атрибут инициализируется со значением MAC-константы "macExtendedAddress", т.е. как собственный IEEE-адрес устройства, как указано в ZigBee-спецификации r20, раздел 3.2.2.3.3, страница 303, строка 22-25), поля LC равным наилучшему каналу, извлекаемому из сканирования, и поля AIN равным "истинному". В модификации, если поле TEMP задано равным TEMP_HOOK, по-прежнему могут использоваться ранее выбранные сетевые настройки. Необязательно, сначала может выполняться сканирование для обнаружения энергии, чтобы определять то, какие каналы используются, в частности, если оно опущено на этапе S305. Если устройство имеет возможность представлять собой доверенный центр для сети, параметр TC задается равным IEEE-адресу самого устройства, и формируются и задаются настройки безопасности. В модификации варианта осуществления, поле TEMP задается равным TEMP_HOOK, что указывает то, что централизованная сеть самосформирована в отсутствие подходящих сетей для присоединения, а не по явному пользовательскому запросу.
В случае если на этапе S308 определяется то, что устройство не имеет возможность представлять собой координатор сети, оно подготавливает себя на этапе S310 к созданию распределенной сети посредством задания поля NA равным случайному значению, не равному "0x0000" или "0xffff", поля TC равным "0xffffffffffffffff", поля PID равным уникальному PID на основе сканирования, и поля EPID равным уникальному EPID на основе сканирования. Дополнительно, формируются и задаются настройки безопасности. В модификации, если поле TEMP задано равным TEMP_HOOK, по-прежнему могут использоваться ранее выбранные сетевые настройки.
На этапе S311, процедура ввода в действие снова принимает два различных направления в зависимости от результата проверки (например, на основе вышеуказанного поля TLS) касательно того, имеет или нет устройство возможность поддерживать установление Touchlink-связи, или не сконфигурировано для такой поддержки.
Если на этапе S311 определяется то, что устройство может быть выполнено с возможностью поддержки Touchlink, на этапе S312, оно выбирает один (например, наилучший канал, извлекаемый из сканирования) из первичных ZLL-каналов (т.е. 11, 15, 20, 25 из 16 доступных 802.15.4-каналов в 2,4 ГГц), задает поле LC равным этому значению, и поле AIN равным "истинному". Необязательно, сначала может выполняться сканирование для обнаружения энергии, чтобы определять то, какие каналы используются, в частности, если оно опущено на этапе S305. В одной из модификаций, поле TEMP задается равным TEMP_HOOK, что указывает то, что распределенная сеть самосформирована в отсутствие подходящих сетей для присоединения.
Если на этапе S311 определяется то, что Touchlink не поддерживается, то на этапе S313 устройство выбирает один из 16 доступных 802.15.4-каналов в 2,4 ГГц, (например, наилучший канал, извлекаемый из сканирования), задает поле LC равным этому значению, и поле AIN равным "истинному". Необязательно, сначала может выполняться сканирование для обнаружения энергии, чтобы
определять то, какие каналы используются, в частности, если оно опущено на этапе S305. В одной из модификаций, поле TEMP задается равным TEMP_HOOK, что указывает то, что распределенная сеть самосформирована в отсутствие подходящих сетей для присоединения.
На этапе S314, оно должно обеспечивать присоединение посредством задания параметра разрешения на присоединение для длительности разрешения. Значение поля PD может быть адаптировано с возможностью управлять временным окном, в течение которого устройства могут присоединяться к сети (например, PD=0x64, что соответствует 180 с). Затем оно должно ожидать ввода, например, попыток присоединения других узлов, на этапе S315. В одном из вариантов осуществления, если какие-либо устройства успешно присоединяются к сети на этапе S315, поле TEMP задается равным TEMP_NETWORK. Если устройство присоединяется с использованием установления Touchlink-связи, флаг TS задается равным истинному. Кроме того, в качестве части этапа S3315 или в качестве отдельного этапа, могут выполняться нахождение и привязка и другие действия по конфигурированию. Затем процедура завершается на этапе S316.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа второго варианта осуществления изобретения для случая, в котором целевой маршрутизатор выполняет поиск сети, т.е. целевой процедуры нахождения сетей. Таким образом, этапы ввода в действие по фиг. 4 выполняются посредством целевого устройства для обнаружения и присоединения к сети.
Процедура начинается на этапе S400. На этапе S401, проверяется то, имеет или нет устройство флаг AIN, равный "ложному". Если нет, процедура переходит к этапу S408, на котором флаг разрешения на присоединение задается равным "истинному" в течение длительности разрешения в 3 мин. (т.е. поле PD задается равным "0x64"). Затем на этапе S410, может начинаться процедура нахождения и привязки.
В случае если на этапе S401 определяется то, что поле AIN задается равным "ложному", и в силу этого устройство не является активным в сети, выполняется этап S402, который соответствует этапу S302 по фиг. 3. Затем на этапе S403 проверяется то, найдена или нет открытая сеть во время процесса сканирования. Если сканирование на этапе S402 раскрывает присутствие открытой сети(ей), процедура переходит к этапу S405, и устройство выполняет попытку процедуры присоединения и ассоциируется с обнаруженной сетью посредством задания поля NA равным новому адресу, поля PID равным новому PID, поля EPID равным новому EPID, поля LC равным новому каналу и поля AIN равным "истинному". Кроме того, поле PD может задаваться равным 3 мин., что является значением, равным рекомендуемому EZModeTime согласно спецификациям домашней автоматизации по стандарту ZigBee.
Затем на этапе S407 проверяется то, завершено или нет MAC-ассоциирование устройства с обнаруженной сетью удачно. Если да, информацией ключа защиты обмениваются на этапе S409, и процедура нахождения и привязки может выполняться на этапе S410, до того как процедура завершается на этапе S411.
Если на этапе S403 определяется то, что процесс сканирования на этапе S402 не раскрывает присутствие открытых сетей, на этапе S404 проверяется то, задается или нет флаг CC равным "истинному", т.е. то, имеет или нет устройство возможности координатора. Если да, процедура осуществляет переход к этапу S406, и сеть создается посредством задания поля PID равным уникальному PID на основе сканирования, поля EPID равным уникальному EPID на основе сканирования, поля LC равным наилучшему каналу, извлекаемому из сканирования, и поля AIN равным "истинному". Затем процедура приступает к этапу S408 и обеспечивает присоединение посредством задания параметра разрешения на присоединение равным "истинному" для длительности разрешения в 3 мин. (т.е. поле PD задается равным "0x64"). В завершение, выполняется процедура нахождения и привязки этапа S410, и процедура завершается на этапе S411.
С другой стороны, в случае если на этапе S404 определяется то, что устройство не имеет возможность выполнения роли координатора (т.е. поле CC равно "ложному"), сеть не создается, и процедура непосредственно переходит к этапу S408, на котором
длительность разрешения задается равной 3 мин. (т.е. 180 с). Идентичное действие выполняется в случае, если определяется то, что ассоциирование не является успешным, на этапе S407.
Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа третьего варианта осуществления изобретения для случая выполнения поиска сети посредством устройства или узла-инициатора, т.е. процедуры инициатора для нахождения сетей. Эта процедура описывает этапы устройства-инициатора для того, чтобы переходить в нормальное рабочее состояние.
Процедура начинается на этапе S500. Затем на этапе S501 проверяется то, поддерживает или нет устройство Touchlink. Если да, устройство выполняет попытку на этапе S502 начинать Touchlink-процедуру в роли инициатора. Если на следующем этапе S503 определяется то, что Touchlink-процедура завершена удачно, флаги TS и AIN задаются равными "истинным" на этапе S504. В силу этого, создается сеть, которая имеет распределенный тип. Затем процедура завершается на этапе S514.
Если на этапе S501 определяется то, что устройство не поддерживает Touchlink-процедуру, либо на этапе S503 определяется то, что попытка установления Touchlink-связи завершена неудачно, процедура продолжается на этапе S505, на котором значение флага AIN проверяется. Если на этапе S505 определяется то, что флаг AIN задается равным "истинному", процедура осуществляет переход к этапу S513, на котором устройство (если представляет собой маршрутизатор) задает свое разрешение на присоединение равным истинному и необязательно передает в широковещательном режиме примитив Mgmt_permit_joining с параметром PD, равным 180 с. Затем процедура нахождения и привязки начинается на этапе S512. Что касается первого варианта осуществления, поведение может отличаться дополнительно, в зависимости от настроек переменной TEMP.
Если на этапе S505 определяется то, что флаг AIN задается равным "ложному", устройство выполняет на этапе S506 активное сканирование (аналогично этапу S302 по фиг. 3 и S402 по фиг. 4), чтобы находить подходящую сеть для ассоциирования.
Затем на этапе S507 проверяется то, найдена или нет подходящая сеть. Определение подходящей сети приведено на этапе S306, в отношении фиг. 3. Если да, например, если результат сканирования возвращает сеть с флагом разрешения на присоединение, заданным равным "истинному", устройство пытается присоединяться к сети через MAC-ассоциирование на этапе S508.
Затем на этапе S509 проверяется то, завершено или нет MAC-ассоциирование устройства с обнаруженной сетью удачно. Если да, устройство задает параметры конфигурации сети, полученные во время ассоциирования (например, канал, PANID, EPID), информацией ключа защиты обмениваются, и поле AIN равным "истинному", так что устройство становится активным в сети, на этапе S511, и процедура нахождения и привязки может начинаться на этапе S512 (например, посредством активации идентификации и/или отправки команд обнаружения), до того как процедура завершается на этапе S514.
Если на этапе S509 определяется то, что MAC-ассоциирование завершено неудачно, или если на этапе S507 определяется то, что не найдены подходящие сети, то на этапе S510 определяется то, имеет устройство или нет возможность создания сетей (например, на основе логического типа устройства или CC). Если нет, процедура третьего варианта осуществления завершается на этапе S514. На основе своих потребностей приложений, устройство может выполнять другие действия, например, пытаться выполнять другой способ ввода в действие, предоставлять обратную связь с пользователем, либо может оставаться активным или непосредственно переходить к сонному режиму, например, с ожиданием действия пользователя. Если устройство имеет возможность создания сетей, то устройство создает сеть на этапе S515 (как описано на этапах S304-S310 первого варианта осуществления). Перед этим может выполняться сканирование для обнаружения энергии. Затем процедура третьего варианта осуществления завершается на этапе S514.
В отношении процедур, описанных выше, следует отметить следующее.
Текущие спецификации для устройств линии связи для управления освещением задают рекомендуемое минимальное время в
60 с для присоединения к сети, тогда как согласно EZ-режиму длительность разрешения должна задаваться равной 180 с. Чтобы устранять этот текущий недочет и обеспечивать возможность взаимодействия, в процедурах ввода в действие вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается то, что каждое устройство, которое хочет разрешать другим устройствам присоединяться к сети, задает свою длительность разрешения равной 180 с.
Аналогично, чтобы устанавливать взаимосвязь между устройствами и их управляющими приложениями (т.е. привязку), устройства могут передавать в широковещательном режиме команду запроса на идентификацию (кластер идентификации) и могут задавать атрибут времени идентификации в кластере идентификации, равный 180 с.
Фиг. 6 показывает блок-схему сетевой архитектуры согласно четвертому варианту осуществления, в которой могут реализовываться вышеуказанные первый-третий варианты осуществления.
Как показано на фиг. 6, вышеуказанные первый-третий варианты осуществления могут работать в сформированной беспроводной сети 600. В этой беспроводной сети 600, узел 601 может быть присоединен к другому устройству, которым узел 601 может управлять, например, к осветительному прибору 602 или другому устройству освещения.
В целях иллюстрации, узел 601 подробно представлен на фиг. 6, следовательно, относительный большой размер его представления по сравнению с другими узлами. Следует отметить, что другие узлы 611, 631 и 641 с их управляемыми осветительными приборами 612, 632 и 642 могут быть структурно идентичными узлу 601.
Кроме того, узлы по фиг. 6 может связываться с различными видами устройств, отличных от осветительных приборов. Например, узел 621 может представлять собой коммутатор, который может использоваться для того, чтобы беспроводным образом управлять другими узлами. Хотя не представлены, эти узлы также могут представлять собой другие актуаторы, такие как панели климат-контроля, устройства отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), счетчики, датчики или любые другие устройства бытовой автоматизации и автоматизации зданий.
Узел 601 содержит контроллер 6010, соединенный с запоминающим устройством 6011, которое может сохранять, например, программное обеспечение, указывающее поведение узла 601 в соответствии, по меньшей мере, с одной из процедур фиг. 3-5. Контроллер 6010 также может соединяться с драйвером 6012, который формирует команды в осветительный прибор 602 и в приемо-передающее устройство 6013, которые обеспечивают беспроводную связь с остальной частью будущей сети 600. Энергия может подаваться в узел посредством аккумулятора (не показан) либо через электросеть или собиратель электроэнергии (панели солнечных батарей, приводимый в действие пользователем переключатель и т.д.).
Как описано в связи с другими вариантами осуществления, контроллер 6010 узла 601 может вести себя по-разному в зависимости от рассматриваемого сценария. При включении питания узла 601, контроллер 6010 узла 601 должен инициировать активное сканирование, чтобы проверять состояние занятости каналов в области либо проверять то, имеется или нет соседняя сеть для присоединения. Активное сканирование управляется посредством приемо-передающего устройства 6013 беспроводного узла 601.
Дальнейшие действия зависят от CC-характеристик устройства. Контроллер 6010 может проверять в запоминающем устройстве 6012 то, имеет или нет узел 601 возможность быть координатором или маршрутизатором. Альтернативно, узел 601 может сразу выполнять процедуру, соответствующую своим характеристикам. В случае если узел 601 имеет возможность быть координатором, контроллер 6010 должен начинать создание сети, топология которой является следствием этой возможности. Здесь, поскольку узел 601 представляет собой координатор, выбирается топология централизованной сети с предоставлением полномочия в отношении сети 600 для узла 601. Затем все присоединяющиеся узлы в окрестности должны иметь возможность присоединяться к созданной сети, упрощая процесс ввода в действие.
Согласно вышеописанным вариантам осуществления, устройство
или узел может пытаться выполнять все возможные способы посредством своих возможностей создавать сеть или присоединяться и устанавливать управляющую взаимосвязь с любым другим устройством в окрестности. Чтобы достигать этого, если доступные сети не обнаруживаются, узел берет на себя ответственность создания сети, даже если узел не сконфигурирован для этого (но имеет возможность). Созданная сеть затем должна иметь свойства, которые являются следствием возможности ее инициатора. Например, узел-координатор создает централизованную сеть, тогда как узел-маршрутизатор без возможностей координатора создает распределенную сеть.
Согласно вышеописанным вариантам осуществления, предложено два сценария для поведения координатора, а именно, координатор, намеченный в текущих ZigBee-спецификациях, который всегда создает сеть, когда он является новым с заводскими настройками, либо при включении питания, если предыдущие конфигурации сети не сохранены, и координатор с возможностью присоединяться к централизованной или распределенной сети в случае, если он обнаруживает какую-либо из них. В качестве прямого следствия, флаг CC имеет различный смысл в этих двух случаях (или альтернативно, для второго случая, может добавляться другой флаг (например, для принудительного формирования)).
В вышеуказанном первом случае традиционного поведения координатора, когда он является новым с заводскими настройками, либо при включении питания, если предыдущие конфигурации сети не сохранены, если флаг CC задается равным "истинному", он командует устройству создавать сеть. Устройство выполняет сканирование только для того, чтобы проверять уникальность параметров выбранной сети. Тем не менее, не выполняется попыток искать другую сеть или присоединяться к ней.
В вышеуказанном втором случае координатора с дополнительной возможностью, когда он является новым с заводскими настройками, либо при включении питания, если предыдущие конфигурации сети не сохранены, если флаг CC задается равным "истинному" (или необязательно, если альтернативный флаг задается равным "ложному"), устройство сначала сканирует на предмет подходящих сетей; определение термина "подходящая сеть" приведено на этапе S306 по фиг. 3. Если какая-либо подходящая сеть обнаруживается, координатор пытается ассоциироваться с сетью. Флаг CC, равный "истинному", разрешает устройству создавать сеть только в случае, если сети не обнаружены, или ассоциирование с другими сетями завершается неудачно (или если альтернативный флаг задается равным "истинному"). Если флаг CC задается равным "ложному" (или, необязательно, если альтернативный флаг задается равным "истинному"), это командует устройству создавать сеть.
Сеть, созданная посредством маршрутизатора, имеет намерение быть "временной" сетью до тех пор, пока второе устройство не выполнит успешную процедуру присоединения. Если устройство не пытается присоединяться до того, как истекает длительность разрешения, маршрутизатор может оставаться в состоянии временной сети или может выполнять новое сканирование на предмет доступной сети для присоединения, и при успешном сканировании, он может пытаться присоединяться к обнаруженной сети.
Дополнительно, для новых устройств с заводскими настройками может не требоваться проверять то, задается или нет флаг AIN равным "истинному", поскольку его значение по умолчанию задано как "ложное". Для всех других различных случаев, необходимо проверять значение флага AIN в начале процедуры, чтобы идентифицировать то, присоединяется или нет уже устройство или создает сеть.
Кроме того, различие между новым с заводскими настройками и неновым с заводскими настройками может встраиваться в этапы проверки AIN второго и третьего вариантов осуществления в начале соответствующих блок-схем последовательности операций способа фиг. 4 и 5, в то время как различие в отношении инициатора или цели может применяться только для устройств, поддерживающих Touchlink-процедуру.
Помимо этого, следует отметить, что хотя новое устройство с заводскими настройками имеет необходимый флаг AIN, заданный равным "ложному", NFN-устройство может не иметь необходимого флага AIN, заданного равным "истинному". Состояние флага AIN изменяется после выполнения фазы аутентификации или создания
сети. Тем не менее, также возникают такие ситуации, как выход устройства из сети или его становление незащищенным узлом. Чтобы приспосабливать такую возможность, несколько решений являются возможными. В одном из них, флаг AIN может быть интерпретирован как "имеющий допустимую конфигурацию сети", которая является согласованной с текущим первым вариантом осуществления. В таком случае, незащищенный узел не изменяет состояние флага AIN. Альтернативно, флаг AIN может быть интерпретирован как "способный осуществлять связь в сети", т.е. может сбрасываться на "ложный", например, при потере/выходе из родительского соединения и в конечном счете сбрасываться на "истинный", как только новое присоединение/повторное присоединение успешно выполнено. В таком случае, устройство должно определять действие при вводе в действие не только на основе состояния флага AIN, но также и на основе значения других сохраненных сетевых параметров. В еще одном другом варианте осуществления, дополнительные значения могут добавляться в параметр AIN, чтобы выражать тем самым, например, "новое с заводскими настройками", "отсутствие сетевого соединения", "активное в сети" и т.п.
Дополнительно, значение параметра TEMP дополнительно может оказывать влияние на поведение при вводе в действие устройства, например, также при выполнении установления Touchlink-связи. Например, если ZLL-цель имеет поле TEMP, равное TEMP_NETWORK, и сеть является распределенной, и ZLL-инициатор, с которым она выполняет установление Touchlink-связи, является новым с заводскими настройками, то ZLL-цель может решать извлекать инициатор в свою сеть, вместо предоставления возможности инициатору создавать новые сетевые настройки. Это, например, может быть выполнено посредством задания: при Touchlink-обмене между PAN, подполя "ZLL-инициатор" поля "Информация ZLL" команды запроса/ответа по сканированию кластера ZLL-ввода в действие равным "0b1", и подполя "Новый с заводскими настройками" поля "Информация ZLL" команды запроса на сканирование кластера ZLL-ввода в действие равным "0b1"; и посредством передачи самоустановленной конфигурации сети в соответствующих полях кадра команды присоединения конечного устройства к сети кластера ZLL-ввода в действие; или при Touchlink-обмене между PAN, подполя "ZLL-инициатор" поля "Информация ZLL" команды ответа по сканированию кластера ZLL-ввода в действие равным "0b0", и подполя "Новый с заводскими настройками" поля "Информация ZLL" команды запроса на сканирование кластера ZLL-ввода в действие равным "0b1"; и посредством передачи самоустановленной конфигурации сети в соответствующих полях кадра команды ответа по запуску сети кластера ZLL-ввода в действие. В другом примере, если ZLL-цель имеет поле TEMP, равное TEMP_NETWORK, и сеть является распределенной, и ZLL-инициатор, с которым она выполняет установление Touchlink-связи, не является новым с заводскими настройками, то ZLL-цель может решать присоединяться к сети инициатора, но после попытки устройств для сети TEMP_NETWORK, которая может, например, быть выполнена посредством отправки команды запроса на обновление сети кластера ZLL-ввода в действие по самоустановленной ZigBee-сети.
Временная самосформированная сеть также может задаваться распознаваемой для возможных вариантов модулей присоединения, посредством задания одного из сетевых параметров, передаваемых в рабочих ZigBee-данных маякового MAC-радиосигнала по стандарту 802.15.4, например, EPID, равным предварительно заданному значению (идентичный механизм используется для того, чтобы идентифицировать сети ввода в действие на основе CT, причем используется следующий EPID: 00-50-c2-77-10-00-00-00; другие значения EPID в этом диапазоне (00-50-c2-77-10-00-00-01-00-ff-ff зарезервированы для другого варианта применения по вводу в действие).
Распределенный характер (бытовой) сети может задаваться распознаваемым для возможных вариантов модулей присоединения, посредством задания одного из параметра "глубины устройств", передаваемого в рабочих ZigBee-данных маякового MAC-радиосигнала по стандарту 802.15.4, равным предварительно заданному значению, например, 0xf. "Глубина устройств" не имеет смысла в распределенной сети, поскольку отсутствует центральное устройство для использования в качестве корневого, и маловероятно, что это значение (указывающее 15 перескоков) часто
наблюдается в централизованных бытовых сетях.
Кроме того, могут быть предусмотрены другие триггеры для устройства, позволяющие ему переходить непосредственно к конкретному этапу процедуры (например, формирование, нахождение и привязка к сети).
Если обобщать, описаны беспроводной узел и способ управления беспроводным узлом, при этом беспроводной узел содержит контроллер, выполненный с возможностью осуществлять связь беспроводным образом, по меньшей мере, с одним дополнительным беспроводным узлом, с тем чтобы определять способность беспроводного узла и создавать сеть, при этом характеристика сети зависит от определенной способности беспроводного узла.
Описанные операции компонентов сетевой системы согласно различным вариантам осуществления могут реализовываться как средство программного кода компьютерной программы и/или как специализированные аппаратные средства. Более конкретно, описанные процедуры, аналогичные процедурам, указываемые на фиг. 3-5, могут реализовываться как средство программного кода компьютерной программы и/или как специализированные аппаратные средства. Компьютерная программа может сохраняться и/или распространяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель хранения данных или полупроводниковый носитель, поставляемый вместе или в качестве части других аппаратных средств, но также может распространяться в других формах, к примеру, через Интернет либо другие системы проводной или беспроводной связи.
Хотя изобретение проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в вышеприведенном описании, такая иллюстрация и описание должны считаться иллюстративными или примерными, а не ограничивающими. Изобретение не ограничено раскрытым вариантом осуществления с лампами или осветительными приборами в качестве нагрузочных устройств. Оно может реализовываться в связи с нагрузками любых типов, датчиками, коммутаторами и т.п.
Другие вариации в раскрытых вариантах осуществления могут пониматься и выполняться специалистами в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения, из изучения чертежей, раскрытия сущности и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения, слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, и единственное число не исключает множество. Один процессор или другой модуль может выполнять функции нескольких пунктов, изложенных в формуле изобретения. Простой факт того, что определенные меры упомянуты в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает того, что комбинация этих мер не может быть использована с выгодой.
Вышеизложенное описание раскрывает подробности конкретных вариантов осуществления изобретения. Тем не менее, следует принимать во внимание, что независимо от того, насколько подробным является вышеприведенные описание в тексте, изобретение может осуществляться на практике множеством способов и, следовательно, не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Следует отметить, что использование конкретной терминологии при описании определенных признаков и аспектов изобретения не должно рассматриваться как подразумевающее то, что терминология является переопределяемой в данном документе таким образом, что она ограничена включением в себя всех конкретных характеристик признаков и аспектов изобретения, с которым ассоциирована эта терминология.
Один модуль или устройство может выполнять функции нескольких пунктов, изложенных в формуле изобретения. Простой факт того, что определенные меры упомянуты в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает того, что комбинация этих мер не может быть использована с выгодой.