專利名稱：用于在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中提供安全數(shù)據(jù)傳送的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳送。更具體而言，它涉及在網(wǎng)絡(luò)中使
用多跳(multi-hop)傳送來(lái)安全傳送數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
與有線網(wǎng)絡(luò)相比，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有許多優(yōu)點(diǎn)，而對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間通 信的管理對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的成功很重要。在包括大量節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中，通常 兩個(gè)節(jié)點(diǎn)不在對(duì)方的傳輸范圍內(nèi)，因此，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳送 涉及許多以多跳傳送轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)的中間節(jié)點(diǎn)。在EP 0637152中，描 述了用于在大型網(wǎng)絡(luò)中的源節(jié)點(diǎn)與目的地節(jié)點(diǎn)之間多跳傳送數(shù)據(jù)的許 多算法。
多跳傳送具體涉及包括低功率設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，所述低功率設(shè)備具有 低發(fā)射功率和小型天線，因此限制了設(shè)備的通信范圍。這種網(wǎng)絡(luò)對(duì)于 在智能住宅中連接電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)具有特殊的關(guān)聯(lián)性，其中，住宅設(shè) 備連接的電子設(shè)備可以彼此以及與用戶進(jìn)4亍通信。例如，電水箱、火 災(zāi)報(bào)警器和門鎖全都可以鏈接到網(wǎng)絡(luò)位標(biāo)器(coordinator)，而網(wǎng) 絡(luò)位標(biāo)器接著通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接遠(yuǎn)程地點(diǎn)中的用戶。涉及包括大量低功 率節(jié)點(diǎn)的短程網(wǎng)絡(luò)的其他示例是商業(yè)和軍事通信。這些網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備 可以依靠標(biāo)準(zhǔn)的非可充電的電池來(lái)運(yùn)行，所述電池很便宜且具有長(zhǎng)久 的電池壽命，以使網(wǎng)絡(luò)能維持下去。多跳傳送在這種網(wǎng)絡(luò)中涉及許多 問(wèn)題。首先，可以在網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)竊聽(tīng)數(shù)據(jù)，而使用增強(qiáng)安全性的 加密技術(shù)導(dǎo)致增大數(shù)據(jù)的傳輸量，且發(fā)送和接收的節(jié)點(diǎn)都需要更多的 處理能力。附加處理導(dǎo)致功耗增大，其在低功率網(wǎng)絡(luò)中未必是適宜的。 復(fù)雜的加密技術(shù)還導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)費(fèi)用更加高昂以及節(jié)點(diǎn)設(shè)備更加昂貴。而 且，加密密鑰必須以某種方式傳送給目的地節(jié)點(diǎn)，而密鑰如果通過(guò)要 求其轉(zhuǎn)發(fā)消息的每個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，則安全性受到損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)法解決這些問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明，提供一種在網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點(diǎn)與目的地節(jié)點(diǎn)之間傳輸包 括有序數(shù)據(jù)部分序列的方法，該方法包括從多個(gè)不同的路由中給每個(gè) 數(shù)據(jù)部分分配路由，并基于分配的路由和順序在特定的時(shí)間傳輸每個(gè) 數(shù)據(jù)部分，從而在目的地節(jié)點(diǎn)按照有序的序列接收這些數(shù)據(jù)部分。
因此，不必使用加密，且數(shù)據(jù)部分可以按次序接收。因此，可以 使用較少的處理能力把消息一同送回。而且，網(wǎng)絡(luò)中可以竊聽(tīng)完整消 息的唯一位置就在目的地節(jié)點(diǎn)的精確位置。
而且，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，給來(lái)自有序序列開(kāi)端的數(shù)據(jù)部 分分配比來(lái)自有序序列結(jié)尾的數(shù)據(jù)部分更長(zhǎng)的路由。因此，降低了消 息的總傳輸時(shí)間。
此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種適于在包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中 使用的設(shè)備，所述節(jié)點(diǎn)用于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向目的地節(jié)點(diǎn)傳輸包括序列有序 數(shù)據(jù)部分的消息，所述設(shè)備包括傳輸裝置，用于基于分配的路由和順 序，沿分配給數(shù)據(jù)部分的不同路由和在不同的時(shí)間傳輸每一數(shù)據(jù)部 分，從而在目的地節(jié)點(diǎn)按照有序的序列接收數(shù)據(jù)部分。


現(xiàn)將通過(guò)示例參照附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明實(shí)施例，其中
圖1是適用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的低功率設(shè)備的示意圖2是適于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的低功率設(shè)備的另一示意圖3例示了圖l和圖2所示設(shè)備中的協(xié)議層；
圖4例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間發(fā)送的
數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu)；
圖5例示了在網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)的不同路由；圖6示出了列出網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間可能路由的數(shù)據(jù)表的示例；
圖7示出了列出消息的多個(gè)數(shù)據(jù)部分、與每個(gè)部分和每個(gè)數(shù)據(jù)部
分的傳輸時(shí)間相關(guān)聯(lián)的路由數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)表實(shí)例；
圖8是示出了根據(jù)圖7中數(shù)據(jù)的每個(gè)數(shù)據(jù)部分的傳輸時(shí)間和到達(dá)
時(shí)間的圖表；
圖9示出了列出消息的多個(gè)數(shù)據(jù)部分、與每個(gè)數(shù)據(jù)部分和每個(gè)數(shù) 據(jù)部分的傳輸時(shí)間相關(guān)聯(lián)的路由數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)表的另一示例；
圖IO是示出了根據(jù)圖9中數(shù)據(jù)的每個(gè)數(shù)據(jù)部分的傳輸時(shí)間和到
達(dá)時(shí)間的圖表；以及
圖11例示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的在網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù) 據(jù)的不同路由。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，示出了提供用于在短程網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的節(jié)點(diǎn)的設(shè)備 1。該節(jié)點(diǎn)可以連接到住宅中使用的機(jī)頂盒，用于控制將電子設(shè)備連 在一起的短程網(wǎng)絡(luò)，或者可以是短程網(wǎng)絡(luò)用戶攜帶的便攜設(shè)備的一部 分。設(shè)備1包括用于發(fā)射和接收射頻信號(hào)3的短程收發(fā)機(jī)2、中央處 理單元4、內(nèi)存(ROM) 5、存儲(chǔ)器(RAM) 6和用于與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同 步的內(nèi)部時(shí)鐘7。在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備l還包括用于與用戶進(jìn)行通 信的輸入設(shè)備8和顯示器9。設(shè)備還連接電池(未示出)。網(wǎng)絡(luò)需要 至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)位標(biāo)器。用戶可以使用輸入設(shè)備8和顯示器9 與網(wǎng)絡(luò)位標(biāo)器進(jìn)行通信，籍此控制網(wǎng)絡(luò)?？商鎿Q地，用戶可以使用移 動(dòng)電話或Bluetooth (藍(lán)牙)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)位標(biāo)器進(jìn)行通信。因此，在 替換實(shí)施例中，位標(biāo)器不必包括輸入設(shè)備8和顯示器9。
設(shè)備l可以用作網(wǎng)絡(luò)位標(biāo)器。網(wǎng)絡(luò)位標(biāo)器可以擁有與網(wǎng)絡(luò)的另一 個(gè)節(jié)點(diǎn)相比增強(qiáng)的功能。例如，網(wǎng)絡(luò)位標(biāo)器需要更多的內(nèi)存和存儲(chǔ)器， 以便設(shè)置網(wǎng)絡(luò)、初始化連接于網(wǎng)絡(luò)且存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的有關(guān)信息 的設(shè)備。參照?qǐng)D2，示出了未充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)位標(biāo)器的設(shè)備的示例。設(shè)備IO 包括用于接收和發(fā)射射頻信號(hào)3的短程收發(fā)機(jī)11、中央處理單元12、 內(nèi)存(ROM) 13、存儲(chǔ)器(RAM) 14和時(shí)鐘15。然而，處理單元12可 以具有比設(shè)備l的處理單元4低的處理能力，而且設(shè)備10的內(nèi)存13 和存儲(chǔ)器14小于設(shè)備1的內(nèi)存5和存儲(chǔ)器6。因此，設(shè)備10可以具 有比設(shè)備l低的功耗，從而其元件可以更便宜。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)備l 和設(shè)備10在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信，即，每個(gè)設(shè)備，I或IO，可以與 傳輸范圍內(nèi)的另一設(shè)備，10或l，直接進(jìn)行通信。
優(yōu)選地，設(shè)備10和設(shè)備1兼容ZigBee標(biāo)準(zhǔn)。然而，這些設(shè)備還 可以兼容其他的標(biāo)準(zhǔn)，例如HomeRF、藍(lán)牙和IEEE 802. llx。根據(jù)ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)，可以無(wú)線連接255個(gè)設(shè)備來(lái)形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，不過(guò)可以使用多個(gè) ZigBee網(wǎng)絡(luò)來(lái)無(wú)線連接更多的設(shè)備。設(shè)備可以工作在2. 4GHZ、 915MHz 和/或868MHz的射頻頻帶，分別支持250千比特/秒(kbps ) 、 40 kbps
和20 kbps的原始數(shù)據(jù)傳輸速率，具有一般10-75米之間的傳輸范 圍。然而，為了降低節(jié)點(diǎn)的造價(jià)，傳輸范圍可以在2~5米之間。ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)的概要可以經(jīng)由www. zigbee. org的萬(wàn)維網(wǎng)獲取，或從ZigBee聯(lián) 盟(Bishop Range, 22694 Bishop Drive, Suite 275， San Ramon, CA 94583， USA)中獲取。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備1和設(shè)備IO是根據(jù)ZigBee標(biāo)準(zhǔn) 進(jìn)行操作的ZigBee設(shè)備。ZigBee設(shè)備的協(xié)議層結(jié)構(gòu)如圖3所示。設(shè) 備根據(jù)基于為短程低功率設(shè)備開(kāi)發(fā)的IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議來(lái)工 作。此標(biāo)準(zhǔn)包括控制設(shè)備間通信的物理(PHY)層16。 PHY協(xié)議定義 了在設(shè)備之間發(fā)送的數(shù)據(jù)的整體結(jié)構(gòu)，其也稱為物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (PPDU)，如圖4所示。PPDU包括通過(guò)MAC協(xié)議層17定義的MAC (媒 體訪問(wèn)控制)協(xié)議數(shù)據(jù)單元。Mac協(xié)議層17定義了在數(shù)據(jù)單元中傳輸 的數(shù)據(jù)類型，并提供加密算法。根據(jù)ZigBee標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)議堆棧還包括 網(wǎng)絡(luò)(NWK)層18和應(yīng)用支持(APS)層19。 NWK層18包括用于以下 方面的協(xié)i義建立網(wǎng)絡(luò)、加入和離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)、啟用位才示器分配i殳備的網(wǎng) 絡(luò)地址、將幀路由到它們的預(yù)定目的地、以及對(duì)輸出幀施加安全措施 和去除輸入幀的安全措施。MAC層17處理單跳傳送的安全性，而網(wǎng)絡(luò) 層18處理多跳傳送的安全性。應(yīng)用支持層19控制確定哪些其他的設(shè) 備工作在設(shè)備的個(gè)人工作空間且基于它們的業(yè)務(wù)和需求用于將兩個(gè)或 更多的設(shè)備匹配在一起的能力。最后一層即應(yīng)用層20，允許制造商定 義應(yīng)用對(duì)象和實(shí)現(xiàn)才艮據(jù)ZigBee描述的應(yīng)用說(shuō)明的應(yīng)用。應(yīng)用層還包 括負(fù)責(zé)定義網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的角色的ZigBee設(shè)備對(duì)象，即，網(wǎng)絡(luò)中哪個(gè)節(jié) 點(diǎn)是位標(biāo)器，哪些節(jié)點(diǎn)是端節(jié)點(diǎn)。
數(shù)據(jù)優(yōu)選按照?qǐng)D4所示的物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)在網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)之間發(fā)送。PPDU包括同步報(bào)頭，其包括前同步碼21和幀間隔符22。 前同步碼是一串1和0，用于報(bào)告消息已經(jīng)開(kāi)始傳輸。幀間隔符22宣 布消息的開(kāi)始。物理報(bào)頭包括規(guī)定剩余消息長(zhǎng)度的字段23。數(shù)據(jù)單元 的剩余字節(jié)由MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元24中的MAC協(xié)議17來(lái)定義。它包括 報(bào)頭、有效負(fù)載和注腳。報(bào)頭包括幀控制字段25,用于規(guī)定幀和控制 數(shù)據(jù)的類型。存在四種幀信標(biāo)幀、數(shù)據(jù)幀、確認(rèn)幀和MAC命令幀。 本發(fā)明使用數(shù)據(jù)幀在源節(jié)點(diǎn)與目的地節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)。MAC報(bào)頭還 包括數(shù)據(jù)序列號(hào)26，用于檢查例如響應(yīng)或命令引用了序列消息中的哪
個(gè)消息。確認(rèn)幀始終具有與正在確認(rèn)接收的幀相同的數(shù)據(jù)序列號(hào)。MAG 報(bào)頭還包括分別規(guī)定消息的源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)的64位地址的源地 址字段27和目的地地址字段28?？梢允褂酶痰?6位ZigBee地址， 以便降低傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。Mac注腳包括用于錯(cuò)誤校驗(yàn)的幀校驗(yàn)序列。 最后，MAC有效負(fù)載包括實(shí)際數(shù)據(jù)31。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，MAC
有效負(fù)載單元還具有數(shù)據(jù)報(bào)頭，用于規(guī)定與數(shù)據(jù)單元相關(guān)聯(lián)的路由 數(shù)據(jù)29;以及控制數(shù)據(jù)30，用于規(guī)定與傳輸數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的附加數(shù)據(jù)。 下面將更詳細(xì)地論述字段29和字段30。
參照?qǐng)D5，示出了具有位標(biāo)器節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)a-e的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，其中， 位標(biāo)器節(jié)點(diǎn)包括設(shè)備l，節(jié)點(diǎn)a-e包括設(shè)備IO、 33~38。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié) 點(diǎn)通過(guò)常規(guī)方法定期檢查到其他節(jié)點(diǎn)的距離。這些節(jié)點(diǎn)還向位標(biāo)器傳 輸與到其鄰居的距離有關(guān)的信息，而位標(biāo)器存儲(chǔ)有關(guān)網(wǎng)絡(luò)中相鄰節(jié)點(diǎn)
之間距離的信息。如果位標(biāo)器是即將向目的地節(jié)點(diǎn)(d)傳送的消息 的源(s )，則位標(biāo)器使用網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議18來(lái)發(fā)現(xiàn)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)s與節(jié)點(diǎn)d 之間消息路由的算法。根據(jù)常規(guī)方法的示例，它應(yīng)該記下目的地節(jié)點(diǎn) 的Z i gBee地址，根據(jù)MAC層協(xié)議17和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議18加密該消息， 向所有相鄰的設(shè)備傳輸該消息。與源節(jié)點(diǎn)(s)直接通信的節(jié)點(diǎn)接收 該消息，并檢查目的地地址28。如果設(shè)備知道到目的地節(jié)點(diǎn)的路由， 它們就向所有的相鄰設(shè)備傳輸該消息，并向源節(jié)點(diǎn)回送確認(rèn)消息。可 替換地，可以開(kāi)發(fā)源路由，其中，位標(biāo)器鑒于每個(gè)路由的傳輸時(shí)間
(time-of-flight)和每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)速率能力，分析所有可能的路 由，找出最合適的路由，并將路由字段29歸入規(guī)定該路由中包含的 節(jié)點(diǎn)的地址的數(shù)據(jù)報(bào)頭。沿該路由的節(jié)點(diǎn)檢查數(shù)據(jù)路由字段，并將數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給沿該路由的下一節(jié)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，位標(biāo)器使用存儲(chǔ)的距離數(shù)據(jù)來(lái)確定到目的地路由的 多個(gè)可能路由，并計(jì)算數(shù)據(jù)沿每個(gè)具體路由從源節(jié)點(diǎn)到目的地節(jié)點(diǎn)的 傳輸時(shí)間。圖5示出了源節(jié)點(diǎn)s和目的地節(jié)點(diǎn)d之間的五個(gè)不同路由 A-E，其中每個(gè)路由A-E用時(shí)依次變長(zhǎng)。然后位標(biāo)器將消息排列成有 序的數(shù)據(jù)部分序列，這樣標(biāo)記每個(gè)數(shù)據(jù)部分的順序，即可以一起送回
(put back)消息，給每一數(shù)據(jù)部分分配路由，將數(shù)據(jù)部分連同路由 數(shù)據(jù)29 —起添加給MAC數(shù)據(jù)幀的MAC有效負(fù)載31，并在正確的時(shí)間 傳輸每個(gè)數(shù)據(jù)單元，從而數(shù)據(jù)部分按照正確的順序出現(xiàn)在目的地節(jié)點(diǎn)。通過(guò)使用此方法，不需要加密，因?yàn)楦`聽(tīng)者能夠按照正確的順序 接收完整消息的唯一地方就是目的地設(shè)備的精確位置。因此，在目的 地節(jié)點(diǎn)幾乎不需要處理。大部分處理可以在控制器完成，而目的地設(shè) 備可以具有降低的功能和處理能力。
圖6示出了網(wǎng)絡(luò)中每一選定路由A-E的細(xì)節(jié)。大量的不同路由意 味著增強(qiáng)了安全性，因?yàn)槿绻總€(gè)數(shù)據(jù)部分采用不同的路由，則通過(guò) 竊聽(tīng)足夠的數(shù)據(jù)來(lái)理解該消息是更加困難的。而且，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間所 用路由的選擇可以針對(duì)每個(gè)消息進(jìn)行更新，使得竊聽(tīng)消息愈發(fā)困難。 圖6中的表存儲(chǔ)在控制器的RAM中。第一列39列出了每個(gè)路由的標(biāo) 識(shí)數(shù)據(jù)，第二列40列出了沿該路由發(fā)送數(shù)據(jù)要花費(fèi)的時(shí)間。 一般網(wǎng) 絡(luò)平均兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的傳輸時(shí)間為幾個(gè)毫秒。由于沿該路由的節(jié)點(diǎn)只 是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，所以每個(gè)節(jié)點(diǎn)給數(shù)據(jù)增加了微乎其微的傳輸時(shí)間的系統(tǒng) 開(kāi)銷。最快與最慢路由之間的延遲可以小于100ns。列40中的值僅僅 出于直觀的目的，并以納秒為單位給出。第三列41列出了位于每個(gè) 路由中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。分配給每個(gè)部分的路由可以隨機(jī)選擇，或根據(jù)優(yōu) 選算法來(lái)選擇。
圖7示出了列出以下內(nèi)容的數(shù)據(jù)表行42，為所有的部分；行43， 為給它們分配的路由；以及行44，為傳輸時(shí)間。這樣計(jì)算傳輸時(shí)間， 即這些部分按照正確的順序到達(dá)目的地節(jié)點(diǎn)。例如，連續(xù)的數(shù)據(jù)部分 到達(dá)目的地節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間周期，被選擇為至少4ns。為了降低發(fā)送 全套數(shù)據(jù)部分需要花費(fèi)的時(shí)間，首先發(fā)送沿最長(zhǎng)路由發(fā)送的數(shù)據(jù)部 分，而最后發(fā)送沿最短路由發(fā)送的數(shù)據(jù)部分。在圖7的示例中，路由 被隨機(jī)分配，在有序的數(shù)據(jù)部分序列中的第二部分即數(shù)據(jù)部分II，被 分配了最長(zhǎng)的路由E。如果數(shù)據(jù)部分II的傳輸時(shí)間被定義為Ons，則 數(shù)據(jù)部分II就會(huì)在3090ns到達(dá)目的地節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)部分I是有序的數(shù) 據(jù)部分序列中的第一數(shù)據(jù)部分，需要在數(shù)據(jù)部分II之前至少4ns到 達(dá)目的地節(jié)點(diǎn)。因此，它需要在3086 ns到達(dá)。數(shù)據(jù)部分I已被分配 了時(shí)間花費(fèi)3050ns的路由C。因此，數(shù)據(jù)部分I需要在36 ns被傳輸。
采用類似的分析來(lái)計(jì)算部分ni、 IV和V的傳輸時(shí)間。
在發(fā)送消息之前，每個(gè)數(shù)據(jù)部分的順序可以包括在數(shù)據(jù)報(bào)頭中的 數(shù)據(jù)控制字段30中，從而接收設(shè)備可以檢查數(shù)據(jù)部分是按照正確的 順序被接收的。列41中規(guī)定的路由被歸入路由數(shù)據(jù)字段29。因此，
接收數(shù)據(jù)部分的每個(gè)節(jié)點(diǎn)檢查目的地地址字段，而且，如果目的地地
址不對(duì)應(yīng)于該節(jié)點(diǎn)的地址，則它查閱路由數(shù)據(jù)29并將數(shù)據(jù)單元轉(zhuǎn)發(fā) 給沿該路由的下一節(jié)點(diǎn)。
圖8例示了根據(jù)圖7中數(shù)據(jù)的每個(gè)數(shù)據(jù)部分的傳輸時(shí)間和到達(dá)時(shí) 間。為了說(shuō)明實(shí)際的傳輸時(shí)間而斷開(kāi)時(shí)間軸，時(shí)間軸同時(shí)還具有在數(shù) 據(jù)傳輸和接收時(shí)刻時(shí)的高時(shí)間分辨。該圖表表示按照正確的順序在目 的地節(jié)點(diǎn)接收這些數(shù)據(jù)部分。還從圖8中顯示的是，首先發(fā)送沿最慢 路由E發(fā)送的數(shù)據(jù)部分II，而最后發(fā)送沿最快路由A發(fā)送的數(shù)據(jù)部分 IV。在此示例中，在首先傳輸?shù)臄?shù)據(jù)部分的傳輸與所有數(shù)據(jù)部分已被 接收時(shí)的時(shí)間之間的時(shí)間是3000102ns，而如果所有的部分沿最短路 由發(fā)送，則它將是3000030ns。因此，與如果所有的數(shù)據(jù)部分同時(shí)沿 最短路徑發(fā)送相比，消息被延遲72 ns。
此時(shí)間延遲可以被進(jìn)一步降低，如果根據(jù)數(shù)據(jù)部分在有序數(shù)據(jù)部 分序列中的順序給它們分配路由的話。因?yàn)橛行驍?shù)據(jù)部分序列中的第 一個(gè)數(shù)據(jù)部分應(yīng)該是在目的地節(jié)點(diǎn)接收的第一個(gè)數(shù)據(jù)部分，所以可以
用最長(zhǎng)的路由發(fā)送第一個(gè)數(shù)據(jù)部分來(lái)降低時(shí)間延遲。來(lái)自有序序列結(jié) 尾的數(shù)據(jù)部分可以沿依次縮短的路由傳輸。圖9和圖IO例示了根據(jù) 此算法發(fā)送不同數(shù)據(jù)部分時(shí)它們的傳輸和到達(dá)時(shí)間。延遲的實(shí)際時(shí)間 將是最慢的部分到達(dá)需要花費(fèi)的時(shí)間，如圖10所示。
圖ll還示出了網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的許多路由，其中，消息的源 節(jié)點(diǎn)或目的地源都不是位標(biāo)器。源節(jié)點(diǎn)包括類似于設(shè)備10的設(shè)備35， 而目的地節(jié)點(diǎn)包括設(shè)備IO。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，設(shè)備35從位 標(biāo)器即設(shè)備1請(qǐng)求路由信息。位標(biāo)器向設(shè)備35發(fā)送包括圖9所示的 表的信號(hào)45。源節(jié)點(diǎn)將消息排列為數(shù)據(jù)的五個(gè)部分，并根據(jù)在從位標(biāo) 器接收的表中所包含的路由信息傳輸每個(gè)數(shù)據(jù)部分?？商鎿Q地，位標(biāo) 器可以向源節(jié)點(diǎn)只發(fā)送圖6所示的表，如果源節(jié)點(diǎn)具有計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù) 部分的傳輸時(shí)間以及分配有關(guān)路由的足夠處理能力的話。
根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備能被使用的示例涉及節(jié)點(diǎn)附著到建筑物 中的照明開(kāi)關(guān)、門鎖和電子器具的辦公建筑物。網(wǎng)絡(luò)的位標(biāo)節(jié)點(diǎn)可以 附著到這建筑物中央位置的設(shè)備上。在建筑物工作的人這樣配置她的 個(gè)人設(shè)備35，即當(dāng)她早晨進(jìn)入建筑物時(shí)，她辦公室的門被開(kāi)啟，電燈 被打開(kāi)。同樣地，當(dāng)她離開(kāi)建筑物時(shí)，她辦公室的門被鎖上，電燈被
關(guān)掉。因此，她的便攜設(shè)備需要向她辦公室的門所附著的節(jié)點(diǎn)發(fā)送安 全口令，以便使門鎖上/開(kāi)啟。因此，當(dāng)辦公室人員進(jìn)入建筑物的大 門時(shí)，消息被傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)的位標(biāo)器，請(qǐng)求便攜節(jié)點(diǎn)與辦公室門所附著
的節(jié)點(diǎn)之間的路由信息。位標(biāo)器向便攜設(shè)備35發(fā)送更新的路由信息。 可以在工作人員改變其最后工作位置時(shí)改變網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在建筑物中的位 置，繼而路由信息可以改變。便攜設(shè)備35沿路由A~E向辦公室門所 連接的目的地節(jié)點(diǎn)IO發(fā)送口令和指令。節(jié)點(diǎn)IO按照正確的順序接收 這些部分，并讀取口令和指令。因此，當(dāng)用戶到達(dá)他的辦公室時(shí)，門 #1開(kāi)啟，電燈被打開(kāi)。
本發(fā)明實(shí)施例的示例只是意味著說(shuō)明本發(fā)明而非進(jìn)行限制?？梢?在所有各種專門網(wǎng)絡(luò)中采用本發(fā)明，而設(shè)備不需要根據(jù)ZigBee標(biāo)準(zhǔn) 來(lái)工作。
雖然權(quán)利要求在本申請(qǐng)中被明確表達(dá)為特征的特定組合，但是應(yīng) 該理解，本發(fā)明公開(kāi)的范圍包括任何新穎特征，或在此明確或隱含公 開(kāi)的特征的任何新穎組合，或特征的歸納，而不論它是否與如任一權(quán) 利要求中目前所要求的相同的發(fā)明有關(guān)，并且不論它是否緩解了與本 發(fā)明所解決的相同的任何或全部技術(shù)問(wèn)題。本申請(qǐng)?jiān)诖寺暶髟诒旧?請(qǐng)或從其導(dǎo)出的任何進(jìn)一步的申請(qǐng)的提交期間，新的權(quán)利要求可以被 明確表達(dá)成這種特征和/或這種特征的組合。
權(quán)利要求
1.一種在網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點(diǎn)(s)和目的地節(jié)點(diǎn)(d)之間傳輸包括有序數(shù)據(jù)部分序列(I-V)的消息的方法，所述方法包括向每個(gè)數(shù)據(jù)部分(I-V)分配多個(gè)不同路由(A-E)中的一個(gè)路由；以及基于分配的路由和順序在特定的時(shí)間傳輸每個(gè)數(shù)據(jù)部分(I-V)，從而在目的地節(jié)點(diǎn)(d)按照有序的序列接收這些數(shù)據(jù)部分。
2. 權(quán)利要求l的方法，還包括源節(jié)點(diǎn)(s)未處于目的地節(jié)點(diǎn)(d) 的傳輸范圍內(nèi)，并且每個(gè)路由(A-E)包括至少一個(gè)用于轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)部 分的節(jié)點(diǎn)(a-c、 e-g)。
3. 權(quán)利要求2的方法，其中，所述數(shù)據(jù)部分包括規(guī)定了沿路由 (a-c、 e-g)的至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址的路由數(shù)據(jù)(29)。
4. 權(quán)利要求3的方法，還包括每個(gè)沿所述路由的至少一個(gè)節(jié)點(diǎn) (a-c、 e-g)接收數(shù)據(jù)部分(I-V)，檢查與數(shù)據(jù)部分相關(guān)聯(lián)的所述路由數(shù)據(jù)(29),并向所述路由數(shù)據(jù)指示的下一節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)所述部分。
5. 權(quán)利要求4或5的方法，其中，數(shù)據(jù)部分和路由數(shù)據(jù)被包含 在媒體存取控制的數(shù)據(jù)幀(25-32 )中。
6. 前述任一權(quán)利要求的方法，其中，每個(gè)路由(A-E)通過(guò)考慮 到有關(guān)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間距離的信息來(lái)選擇。
7. 前述任一權(quán)利要求的方法，其中，網(wǎng)絡(luò)具有位標(biāo)器節(jié)點(diǎn)(1)， 而所述位標(biāo)器在位標(biāo)器節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)器(6)中存儲(chǔ)了關(guān)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之 間《巨離的信息。
8. 權(quán)利要求7的方法，其中，存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)位標(biāo)器的所述信息響 應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置的變化而進(jìn)行變化。
9. 權(quán)利要求7或8的方法，其中，所述源節(jié)點(diǎn)(s)不是網(wǎng)絡(luò)位 標(biāo)器，源節(jié)點(diǎn)(s)請(qǐng)求從網(wǎng)絡(luò)位標(biāo)器(1)向目的地節(jié)點(diǎn)(d)的路 由數(shù)據(jù)，并且位標(biāo)器向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送路由數(shù)據(jù)。
10. 權(quán)利要求9的方法，其中，路由數(shù)據(jù)包括多個(gè)源節(jié)點(diǎn)與目的 地節(jié)點(diǎn)之間的可用路由以及數(shù)據(jù)沿多個(gè)路由(39、 40、 41)中每個(gè)路 由的傳輸時(shí)間。
11. 權(quán)利要求10的方法，其中，路由數(shù)據(jù)還包括有關(guān)哪個(gè)路由 被分配給每個(gè)數(shù)據(jù)部分以及何時(shí)傳輸數(shù)據(jù)部分(42、 43、 44)中的每 個(gè)數(shù)據(jù)部分的信息。
12. 任何前述權(quán)利要求的方法，其中，首先傳輸分配了最長(zhǎng)路由 的數(shù)據(jù)部分。
13. 任何前述權(quán)利要求的方法，其中，最后傳輸分配了最短路由 的數(shù)據(jù)部分。
14. 根據(jù)任何前述權(quán)利要求的方法，其中，路由根據(jù)數(shù)據(jù)部分在 有序的序列中的所述順序被分配給數(shù)據(jù)部分。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中，給來(lái)自有序序列開(kāi)端的數(shù) 據(jù)部分分配比來(lái)自有序序列結(jié)尾的數(shù)據(jù)部分更長(zhǎng)的路由。
16. 根據(jù)任何前述權(quán)利要求的方法，其中，數(shù)據(jù)使用IEEE 802. 15. 4 的協(xié)議(16、 17)發(fā)送。
17. 根據(jù)任何前述權(quán)利要求的方法，其中，數(shù)據(jù)使用ZigBee標(biāo) 準(zhǔn)發(fā)送。
18. —種適于在包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中使用的設(shè)備(l、 10)， 所述節(jié)點(diǎn)用于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向目的地節(jié)點(diǎn)(d)傳輸包括有序的數(shù)據(jù)部分 序列(I-V)的消息，所述設(shè)備包括傳輸裝置(2、 11)，用于基于所述路由和順序沿不同的路由(A-E) 和在不同的時(shí)間傳輸每個(gè)數(shù)據(jù)部分(I-V)，從而在目的地節(jié)點(diǎn)(d) 按照有序的序列接收數(shù)據(jù)部分(i-v)。
19. 如權(quán)利要求18中的設(shè)備(1、 10)，還具有存儲(chǔ)裝置(6、 14)，用于儲(chǔ)存有關(guān)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間距離的數(shù)據(jù)；計(jì)算裝置(4、 12)，用于計(jì)算沿網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點(diǎn)與目的地節(jié)點(diǎn)之間多個(gè)路由的傳輸時(shí)間；以及選擇裝置(4、 12)，用于為每個(gè)所述數(shù)據(jù)部分選擇路由；其中， 計(jì)算裝置還被配置成這樣計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)部分的傳輸時(shí)間，即所述部分按照有序的序列達(dá)到目的地節(jié)點(diǎn)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或19的設(shè)備(1、 10)，其中，所述設(shè)備 是ZigBee設(shè)備或藍(lán)牙設(shè)備。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18或19的設(shè)備(1、 10)，其中，所述設(shè)備 根據(jù)IEEE 802. 15. 4的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)工作。
22. —種包括如權(quán)利要求18-22中任一權(quán)利要求所要求的多個(gè) 節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。
23. 如權(quán)利要求22中的網(wǎng)絡(luò)，其包括網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。
24. 如權(quán)利要求22或23中的網(wǎng)絡(luò)，其中，所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)包括位 標(biāo)節(jié)點(diǎn)，用于在被請(qǐng)求時(shí)給其他節(jié)點(diǎn)提供路由信息。
全文摘要
網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)(a-g，e)，其被配置成將數(shù)據(jù)直接傳送給傳輸范圍內(nèi)所有的其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(a-g，e)。本發(fā)明提供了一種使安全數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送的方法。每個(gè)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)測(cè)量了到其鄰居的準(zhǔn)確傳輸時(shí)間，并且此信息已被提供給位標(biāo)器節(jié)點(diǎn)(1)或被提供給傳輸節(jié)點(diǎn)(s)。傳輸節(jié)點(diǎn)(s)可以確定沿若干通過(guò)網(wǎng)狀網(wǎng)的不同路由(A-E)的傳輸時(shí)間。這樣切割即將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，即首先發(fā)送采用最長(zhǎng)路由(E)的數(shù)據(jù)，而最后發(fā)送采用最短路由(A)的數(shù)據(jù)。在接收端，數(shù)據(jù)按照重新安排的時(shí)間準(zhǔn)確到達(dá)，因此不必采取解碼。這樣的好處在于，即使發(fā)送端(s)受到監(jiān)控，數(shù)據(jù)(I-V)在其傳輸時(shí)就已經(jīng)被分割，并且在接收端(d)，數(shù)據(jù)不能被翻譯，除非共同位于相同的接收點(diǎn)，因?yàn)槟鞘菙?shù)據(jù)在準(zhǔn)確的時(shí)間同步瞬間到達(dá)的唯一地方。
文檔編號(hào)H04L29/06GK101099344SQ200580008467
公開(kāi)日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月17日
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