СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЯ МЕЖДУ МОБИЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ И ЛОКАЛЬНОЙ СЕТЬЮ
SYSTEMS AND METHODS FOR ESTABLISHING A CONNECTION BETWEEN A MOBILE DEVICE AND A LOCAL AREA NETWORK

ОБЛАСТЬ
Настоящая патентная заявка относится к системам и способам для установления соединений между мобильным устройством и локальной сетью, в частности, между мобильным устройством и сетью, узлы которой выполняют функции в здании.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Стационарные сети все больше используются в зданиях, узлы которых находятся в фиксированном положении и предполагают функции для контроля определенных параметров зданий. Например, известны сети, узлы которых предполагают регулировку нагревателя или венецианских штор. Данными узлами могут управлять либо непосредственно элементы управления на устройстве или элементы управления из другого места внутри сети. Например, пользователь может предоставить доступ посредством элементов управления для первого узла ко второму узлу и управлять функциями второго узла посредством управления первым узлом. Для этого на отдельных узлах создаются пользовательские поверхности.
Были разработаны протоколы связи узлов друг с другом, где учтены специальные требования к технологии строительства, и они были разработаны с целью стандартизации. Примером такого протокола является KNX. Такие протоколы согласовывают с техническими конструкционными условиями и требованиями к зданиям, и поэтому они не являются непосредственно совместимыми с протоколами в других сетях, например, мобильных сетях.
Кроме того, известно управление такими функциями с мобильного устройства, например, смартфона. Контакт с сервером или шлюзом в качестве центральной точки доступа к сети может быть осуществлен посредством приложения на мобильном устройстве. Пользователь может вводить при помощи приложения команды, которые передаются на сервер или шлюз, а оттуда - на соответствующий узел сети. Если сервер или шлюз не работает или не доступен из-за проблем с приемом, доступ к функциям сети затем может быть осуществлен только напрямую через один из узлов сети, но не посредством мобильного радио устройства.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение, раскрытое здесь, решает проблему с установлением соединений между мобильным устройством и определенным узлом в сети без необходимости использования выделенного сервера.
Варианты осуществления изобретения содержат системы, содержащие: один или несколько узлов сети, которые обмениваются данными друг с другом посредством первого сетевого протокола, при этом, по меньшей мере, один узел сети выполнен с возможностью установления беспроводного соединения с мобильным устройством посредством второго сетевого протокола, при этом упомянутый узел сети содержит передающий элемент, выполненный с возможностью установления соединения между мобильным устройством и целевым узлом из узлов сети, причем второй сетевой протокол передается передающим элементом в первый сетевой протокол.
В частности, в этих системах узел сети может иметь соединение самого высокого качества с мобильным устройством для всех узлов сети.
Например, упомянутое соединение является двухточечным соединением между мобильным устройством и целевым узлом.
В соответствии с определенными вариантами осуществления мобильное устройство одновременно соединено с несколькими узлами сети.
Первый сетевой протокол предпочтительно должен быть протоколом KNX, и/или второй сетевой протокол должен быть Bluetooth-протоколом.
Кроме того, системы согласно изобретению отличаются тем, что целевой узел определяется посредством ввода пользователем на мобильном устройстве.
В частности, установление соединения мобильного устройства с целевым узлом может быть инициировано мобильным устройством.
В определенных вариантах осуществления служебный код добавляется передающим элементом к данным, полученным с мобильного устройства, на узле сети.
В частности, такие системы отличаются тем, что соединение между мобильным устройством и целевым узлом проходит через несколько узлов сети, причем каждый из этих узлов сети добавляет служебный код к переданным данным или изменяет существующий служебный код.
Другие варианты осуществления изобретения составляют системы, содержащие: один или несколько узлов сети, которые обмениваются данными друг с другом посредством первого сетевого протокола, при этом, по меньшей мере, один узел сети выполнен с возможностью установления беспроводного соединения с мобильным устройством посредством второго сетевого протокола, при этом упомянутый узел сети содержит передающий элемент, выполненный с возможностью установления соединения между одним из узлов сети и мобильным устройством, причем первый сетевой протокол передается от передающего элемента во второй сетевой протокол.
В частности, установление соединения с мобильным устройством может быть инициировано упомянутым узлом сети или вторым узлом сети.
Кроме того, служебный код может быть добавлен передающим элементом к данным, переданным от узла сети к мобильному устройству.
Такие системы могут отличаться тем, что соединение между узлами сети и мобильным устройством проходит через несколько узлов сети, причем каждый из этих узлов сети добавляет служебный код к переданным данным или изменяет существующий сервисный код.
Кроме того, варианты осуществления согласно изобретению содержат способ, содержащий: установление соединения между мобильным устройством и одним из нескольких узлов сети, которые обмениваются данными друг с другом посредством первого протокола, посредством второго протокола; передачу данных, которые поступают на узел сети от мобильного устройства, от второго протокола в первый протокол и направление упомянутых данных в целевой узел в сети и указанный в данных.
Аналогично, варианты осуществления содержат способ, содержащий: установление соединения между мобильным устройством и одним из нескольких узлов сети, которые обмениваются данными друг с другом посредством первого протокола, посредством второго протокола; передачу данных, которые поступают на узел сети от другого узла сети, посредством первого сетевого протокола, от первого протокола во второй протокол и передачу данных на мобильное устройство.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фигуре 1 показана система согласно вариантам осуществления изобретения.
На Фигуре 2 показан способ согласно изобретению.
На Фигуре 3 показан другой способ согласно изобретению.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Мобильные устройства, такие как, например, смартфоны, обычно содержат одну или несколько антенн, посредством которой может быть установлено соединение с передающей станцией (базовой станцией), расположенной очень близко. Дополнительно многие из таких устройств содержат радиоинтерфейс, посредством которого может быть установлено соединение с соответствующим образом оснащенным устройством. Примером протокола, с которым может быть установлено соединение посредством такого радиосоединения, является Bluetooth-протокол.
Вариант осуществления изобретения содержит систему, состоящую из мобильного устройства и сети узлов сети. Мобильное устройство и один или несколько узлов сети содержат радиоинтерфейс. Если мобильное устройство находится в диапазоне одного или нескольких из этих узлов сети, оно автоматически устанавливает радиосоединение с одним из этих узлов сети. В ином случае, установление соединения может быть выполнено пользователем мобильного устройства, например, посредством запуска и управления приложением на мобильном устройстве. В частности, мобильное устройство выполнено с возможностью выбора из узлов сети, к которым может быть осуществлен доступ посредством радио, того, который делает возможным наиболее надежное радиосоединение. Это может произойти, например, посредством оценки качества приема нескольких радиосигналов узлов сети. Оценка и последующее установление соединения происходит только при превышении минимального порога для качества приема. Узел сети, выбранный для установки соединения, затем может быть удален из мобильного устройства, вместо другого узла сети, который не был выбран, если выбранный узел сети обеспечивает лучшее качество приема. Это может быть случаем, например, когда узел сети находится рядом с мобильным устройством, но отделен от него стеной.
В одном варианте осуществления выбор узла сети и установка соединения с этим узлом сети возникает в результате запроса пользователя. Как описано, данная зависимость основана на использовании приложения. Такое приложение может быть выполнено с возможностью обеспечивать пользователю доступ к определенному узлу сети. Например, приложение может отображать обзор имеющихся узлов сети, включая те, доступ к которым посредством радиосоединения невозможен. Также приложение может отображать функции, которые могут быть активированы данными узлами сети. Если пользователь выбирает при помощи приложения один из этих узлов сети или одну из этих функций, мобильное устройство запускает двухточечное соединение с выбранным узлом сети или с узлом сети, делающим выбранную функцию доступной. Как уже было раскрыто, мобильное устройство устанавливает для этого радиосоединение с узлом сети, который обеспечивает наиболее высокое качество соединения, и необязательно с выбранным узлом сети. Выбранный узел сети также обозначен ниже как целевой узел. Если узел сети, соединенный посредством радио с мобильным устройством, является целевым узлом, выбранная функция активируется на целевом узле.
Если узел сети не является целевым узлом, применяют следующую процедуру согласно изобретению. Узел сети, к которому подсоединилось мобильное устройство посредством радиосоединения, содержит передающий элемент. Такой передающий элемент также может содержаться в других или даже во всех узлах сети. Передающий элемент может по выбору быть элементом программного обеспечения или элементом аппаратного обеспечения и выполнен с возможностью получения и обработки пакетов данных мобильного устройства. Полученные пакеты данных присутствуют в протоколе, используемом для радиосоединения, например, Bluetooth. Кроме того, передающий элемент выполнен с возможностью определения целевого узла, на который адресуются пакеты данных. В определенных вариантах осуществления передающий элемент может также определять маршрут к целевому узлу и определять, по какому пути пакеты данных направляются на целевой узел. Тем не менее, механизмы маршрутизации, которые могут быть использованы для этого, известны и не должны быть обязательно реализованы передающим элементом.
Передающий элемент передачи, в частности, выполнен с возможностью передачи пакетов данных, полученных от мобильного устройства, от протокола радиосоединения, также обозначенного здесь как протокол беспроводной связи, в протокол узлов сети. Узлы сети часто не соединены друг с другом посредством радио, но предпочтительно протоколом проводной связи, например, KNX. В ином случае, узлы сети могут также связываться друг с другом посредством беспроводной связи. В частности, последний может быть идентичным протоколу радиосоединения мобильного устройства. Далее протоколы узлов сети обозначены совместно, как целевой протокол. Передача от протокола беспроводной связи мобильного устройства в протокол узла сети или узлов сети может происходить в одном варианте осуществления посредством замены заголовков пакетов протокола, подлежащих передаче, на соответствующие заголовки пакетов целевого протокола. Например, передающий элемент может содержать иллюстрирующую таблицу, которая иллюстрирует заголовки данных обоих протоколов относительно друг друга и в которой можно найти определенный заголовок пакета.
Передающий элемент направляет пакеты данных в передаваемой форме на целевые узлы или на узел сети, доступный для направления пакетов данных.
В определенных вариантах осуществления вместо двухточечного соединения могут также быть установлены широковещательные соединения или многозадачные соединения. Например, может быть доступно функциональное приложение для отключения всех функций в сети. При выборе такой функции устанавливается соединение со всеми задействованными узлами сети, при этом пакеты данных обеспечивают доступ посредством протокола беспроводной связи, согласно описанному, к узлу сети, соединенному посредством протокола беспроводной связи с мобильным устройством, где они передаются посредством передающего элемента в протокол проводной связи и перенаправляются на целевые узлы.
Определенные функции узлов сети, которые могут быть активированы пользователем, могут потребовать дальнейшего взаимодействия с пользователем. В качестве ответа на команды или инструкции в пакетах данных, полученных на целевом узле, данный целевой узел может со своей стороны передавать пакеты данных. Последние передаются сначала на другие узлы сети. В одном варианте осуществления пакеты данных передаются на узел сети, который был соединен или соединен с мобильным устройством. Тем не менее, согласно варианту осуществления можно снова определить, соединено ли мобильное устройство и с каким узлом сети. Это является преимуществом в ситуациях, когда пользователь перемещается по зданию, и мобильное устройство непрерывно последовательно устанавливает радиосоединения с определенным ближайшим узлом сети или узлом сети с наилучшим доступом и прерывает радиосоединения, которые становятся слабее. С этой целью целевой узел может быть выполнен с возможностью направлять ответ в пакетах данных, адресованных всем или в любом случае всем узлам сети, оснащенным радиоинтерфейсом, например, в форме широковещательной передачи или многофункциональной передачи. Передающие элементы могут быть предусмотрены в этих узлах сети с возможностью проверки того, соединено ли адресованное мобильное устройство с ними посредством радио в ответ на получение таких пакетов данных. В этом случае определенный передающий элемент передает пакеты данных от протокола, использованного между узлами сети, в протокол беспроводной связи и передает пакеты данных посредством радиосоединения на мобильное устройство.
Для того, чтобы направлять на мобильное устройство, может быть использован, например, сетевой адрес, например, IP-адрес, который был назначен мобильному устройству во время установки радиосоединения. В ином случае, мобильному устройству может быть назначен однозначный идентификатор, определенный передающим элементом во время установки радиосоединения. При новой установке радиосоединения мобильного устройства с другим узлом сети тот же идентификатор назначается мобильному устройству для таких вариантов осуществления, например, основанных на аппаратном адресе, например, MAC-адресе мобильного устройства.
Наконец, ответ целевого узла достигает мобильного устройства и отображается в приложении для пользователя, например, в форме состояния функциональности или конфигурации целевого узла.
В определенных вариантах осуществления связь между узлами сети и мобильным устройством может начинаться на выходе из узла сети. Например, определенные узлы сети могут быть выполнены с возможностью отправлять сообщение с интервалами или в определенное время, или в результате достижения заранее определенных измеренных значений, которые должны быть доставлены на мобильное устройство пользователя без запроса от мобильного устройства. Например, узел сети может быть сконфигурирован администратором для отправления сообщений на мобильный телефон, которому присвоен определенный идентификатор. Для этого может быть отправлено широковещательное сообщение или многофункциональное сообщение, где используются уже объясненные механизмы для достижения мобильного устройства. Таким образом, мобильное устройство может находиться в постоянном контакте с сетью, независимо от постоянно изменяющихся радиосоединений, пакетов данных, получаемых от прямо или косвенно присоединенного узла сети, и сообщений, полученных в отображенных пакетах данных. Как уже было указано, передача производится из первого протокола во второй протокол передающим элементом, расположенным в узлах сети, с которыми мобильное устройство соединено посредством радио. Дополнительно передача может быть произведена между узлами сети даже в рамках передачи данных, например, когда данные поступают по проводной связи в первый узел сети и передаются во второй узел сети, соединенный с первым узлом сети беспроводной связью.
В определенных вариантах осуществления пакеты данных, транспортируемые между узлами сети, содержат служебные коды. Данные служебные коды могут отображать определенные свойства пакета данных, например, тип связи, и могут быть добавлены к пакету данных передающими элементами. Кроме того, передающие элементы могут изменять существующие служебные коды в пакете данных, например, чтобы обновить их. В определенных вариантах осуществления служебные коды содержат информацию о том, должен ли пакет данных быть доставлен на узел сети или мобильное устройство. В одном варианте осуществления передающий элемент выполнен с возможностью определения с использованием служебных кодов того, требуется ли передача в другой протокол, и в таком случае выполнить передачу. Таким образом изобретение различает пакеты данных, которые должны быть только транспортированы внутрь сети, и те, которые доставляются посредством протокола беспроводной связи на мобильное устройство. В определенных вариантах осуществления такое решение, основанное на служебных кодах, точно выполняется передающим элементом, когда узел сети, с которым связан этот передающий элемент, соединен с рассматриваемым мобильным устройством.
Вместо передачи протоколов в определенных вариантах осуществления может быть предусмотрено туннелирование. Для этого первый протокол, например, протокол беспроводной связи, запускается в форме тоннеля внутрь сети посредством второго протокола, например, протокола проводной связи. Наоборот, передача протокола проводной связи может быть запущена в форме тоннеля посредством протокола проводной связи. Например, ВТ туннелируется посредством KNX или KNX туннелируется посредством ВТ.
Кроме того, варианты осуществления изобретения содержат способы для установки соединений между сетью и мобильным устройством. Способы следуют уже описанным механизмам установки соединений, содержащим установку соединения мобильным устройством с целевым узлом внутри проводной сети, где соединение создается узлом сети с лучшим качеством приема, и содержащим установку соединения узлом сети с мобильным устройством, соединенным посредством радио с тем же или также с другим узлом сети в той же сети.
Варианты осуществления также содержат машиночитаемые носители с инструкциями, хранящимися на них и которые во время их исполнения процессором осуществляют один из раскрытых выше способов.
На Фигуре 1 показана система 100 согласно изобретению с тремя узлами 110 сети, из которых два содержат передающий элемент 115. Количество узлов сети может произвольным, также как и часть узлов сети, содержащая передающий элемент. Таким образом, например, все узлы сети могут содержать такой элемент. Передающие элементы обладают функциональной возможностью для установления соединения посредством протокола беспроводной связи с мобильным устройством 120. Кроме того, узлы сети соединены друг с другом посредством протокола проводной или беспроводной связи. Проводное соединение 140 и беспроводное соединение 130 показаны в качестве примеров.
Мобильное устройство 120 выполнено с возможностью установления соединения с одним из узлов сети, когда достигнуто минимальное качество приема. Если данное условие выполнено несколькими узлами сети, мобильное устройство 120 выбирает узел сети, обеспечивающий лучшее качество соединения. Соединение может быть установлено автоматически, как реакция на соответствующий распознанный узел сети или также согласно инструкциям пользователя мобильного устройства 120, например, посредством использования приложения, выполняемого на мобильном устройстве.
Установка соединения происходит между мобильным устройством 120 и передающим элементом 115, установленным на соответствующем узле сети, при этом используется протокол беспроводной связи.
Передающий элемент 115 получает пакеты данных от мобильного устройства 120 и принимает решение о дальнейшем использовании, используя адресацию пакетов данных. Если узел сети данного передающего элемента 115 идентичен адресованному целевому узлу пакетов данных, то затем пакеты данных передаются непосредственно для использования на узле сети. В ином случае, пакеты данных передаются передающим элементом 115 от протокола беспроводной связи в другой протокол, используемый для связи между узлами сети. В дальнейшем передающий элемент или также альтернативный компонент узла 110 сети направляет пакеты данных на целевой узел, например, направляя их на еще один узел сети на маршруте к целевому узлу. В частности, пакеты данных также могут быть направлены на несколько или на все узлы сети, если они адресованы соответствующим образом.
В других вариантах осуществления один из узлов 110 сети отправляет пакеты данных на мобильное устройство 120. Если данный узел сети содержит передающий элемент, проводится проверка, соединен ли он с рассматриваемым мобильным устройством 120. Такая проверка может быть осуществлена, например, посредством однозначного идентификатора, связанного с мобильным устройством. Если оба условия выполнены, пакеты данных передаются в протокол беспроводной связи и доставляются.
Если одно из условий не выполнено, маршрут определяется в сети к мобильному устройству. Для этого могут быть использованы стандартные механизмы маршрутизации, например, использование адреса локальной сети мобильного устройства 120. Дополнительно можно проверить, по каким сетевым адресам можно достичь мобильного устройства 120 с определенным идентификатором, и с каким узлом сети или каким передающим элементом соединено мобильное устройство. Для этого в сети может быть предусмотрена таблица, в которой идентификаторы, сетевые адреса и передающие элементы или узлы сети отображаются относительно друг друга. Каждый из этих параметров может быть получен посредством поиска одного их других параметров.
Пакеты данных передаются на передающий элемент 115, соединенный с мобильным устройством 120. Здесь происходит передача пакетов данных от последнего использованного протокола сети в протокол беспроводной связи, а также передача пакетов данных на мобильное устройство.
На Фигуре 2 показан способ 200 в соответствии с изобретением для установления соединений и передачи пакетов данных между узлом сети и мобильным устройством.
На шаге 210 мобильное устройство устанавливает соединение, как уже было раскрыто, с узлом сети, например, с узлом сети, обеспечивающим качество приема выше заранее установленного порогового значения, а также лучшее качество приема по сравнению с другими узлами сети.
На шаге 220 происходит передача полученных пакетов данных передающим элементом в узле сети. Для этого пакеты данных передаются от протокола беспроводной связи, используемого между узлом сети и мобильным устройством в другой протокол, используемый между узлами сети.
На шаге 230 передающий элемент передает переданные пакеты данных на один или несколько целевых узлов в соответствии с адресацией пакетов данных.
На Фигуре 3 показан способ в соответствии с изобретением для передачи пакетов данных от узла сети на мобильное устройство.
На шаге 310 происходит беспроводное установление соединения между узлом сети и мобильным устройством. Это установление соединения может происходить независимо от того, осуществляет ли узел сети или другой узел сети отправку на мобильное устройство. В частности, мобильное устройство может непрерывно устанавливать беспроводные соединения с узлами сети и снова разрывать другие беспроводные соединения.
На шаге 320 пакеты данных передаются от узла сети на узел сети, соединенный с мобильным устройством. Данный узел сети может быть определен, например, с использованием идентификатора мобильного устройства, связанного с последним. Для этого, например, могут быть использованы таблицы, раскрытые выше.
На шаге 330 передающий элемент в узле сети, связанный с мобильным устройством, передает пакеты данных от протокола, используемого между узлами сети, в протокол беспроводной связи, используемый между узлами сети и мобильным устройством.
На шаге 340 переданные пакеты данных отправляются на мобильное устройство.
Изобретение обеспечивает преимущество, состоящее в соединении между мобильным устройством и сетью, где определенная точка доступа к сети определена гибко, и отсутствует необходимость в заранее определенной точке доступа, например, фиксированном шлюзе. Дополнительно осуществляется поиск узла сети с наилучшим возможным качеством получения в качестве точки доступа. Точка доступа может постоянно изменяться, при этом изменения соединения, как правило, не могут быть выявлены пользователем, когда пользователь перемещается с мобильным устройством по зданию. Гибкость изобретения дополнительно увеличивается за счет автоматической передачи пакетов данных в определенный целевой протокол и отправки переданных пакетов данных на целевой узел или мобильное устройство так, что даже при наличии различных протоколов на пути мобильного устройства для целевых узлов обеспечить возможность гибких изменений соединения.