用于配置節(jié)點(diǎn)的方法和因此配置的節(jié)點(diǎn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及調(diào)試節(jié)點(diǎn)和創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)的方法的領(lǐng)域，并且涉及這樣的節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明例 如與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)，并且特別地與其中存在多個不同協(xié)議的家庭自動化網(wǎng)絡(luò)相關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002] 家庭自動化利用無線網(wǎng)絡(luò)。在過去幾年中，已經(jīng)提出且正在使用眾多類型的網(wǎng)絡(luò)。 作為示例，ZigBee是低成本、低功率、無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。低成本允許該技術(shù)廣泛地部署在 無線控制和監(jiān)視應(yīng)用中。低功率使用允許在較小電池的情況下的較長壽命。ZigBee基于 IEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)。盡管是低功率的，但是ZigBee設(shè)備通常通過借由中間設(shè)備傳遞數(shù)據(jù) 以到達(dá)更遠(yuǎn)的設(shè)備來在較長距離之上傳送數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)建網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)；即能夠到達(dá)所有聯(lián)網(wǎng) 設(shè)備的沒有高功率傳送器/接收器的網(wǎng)絡(luò)。這樣的無線自組織網(wǎng)絡(luò)的分散化性質(zhì)使其適合 于其中不能依靠中心節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用。
[0003] 為了使應(yīng)用進(jìn)行通信，它們的組成設(shè)備必須使用公共應(yīng)用協(xié)議(消息的類型、格式 等)。這些約定集合被分組在所謂簡檔中。另外，綁定是通過匹配輸入和輸出集群標(biāo)識符來 決定的，輸入和輸出集群標(biāo)識符在給定簡檔的情境內(nèi)是唯一的并且與設(shè)備中的傳入或傳出 數(shù)據(jù)流相關(guān)聯(lián)。綁定表包含源和目的地對。ZigBee可用作兩個特征集合，ZigBeePRO和 ZigBee，并且它們限定ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)如何操作。ZigBeePRO,最廣泛的使用的規(guī)范，針對 低功率消耗而被優(yōu)化并且支持具有數(shù)千個設(shè)備的大型網(wǎng)絡(luò)。ZigBeePRO提出可以在相同區(qū) 域中共存的若干簡檔。然而，目前，存在一些不兼容性，其阻礙來自不同簡檔的節(jié)點(diǎn)形成單 個網(wǎng)絡(luò)。
[0004] ZigBee家庭自動化（ZHA)是幫助創(chuàng)建針對消費(fèi)者增強(qiáng)舒適性、便利性、安全性和 能量管理的更智能的家庭的工業(yè)全球標(biāo)準(zhǔn)。另外，ZigBee光鏈路（ZLL)給予照明工業(yè)用于 可互操作且非常易于使用的消費(fèi)者照明和控制產(chǎn)品的全球標(biāo)準(zhǔn)。它允許消費(fèi)者經(jīng)由定時 器、遙控和開關(guān)而獲得對所有它們的LED燈具、燈泡的無線控制。典型的情況由ZHA簡檔和 ZLL簡檔設(shè)備表示。這里的主要差距由所牽涉的簡檔的不同性質(zhì)表示。即，ZHA在中心協(xié)調(diào) 器周圍構(gòu)建，而ZLL設(shè)備可以在利用接觸鏈接（Touchlink)機(jī)制以添加組件并且管理照明 網(wǎng)絡(luò)的分布式網(wǎng)絡(luò)中操作。
[0005] 配置設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)特定安裝的需要的任務(wù)被稱為調(diào)試。在其最寬泛的含義 中，調(diào)試涵蓋寬范圍的任務(wù)，包括無線電和物理環(huán)境的調(diào)查、設(shè)備的放置、參數(shù)的配置、應(yīng)用 綁定、網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備參數(shù)的優(yōu)化以及正確操作的測試和驗(yàn)證。通常，需要考慮非技術(shù)問題和半 技術(shù)問題，包括安裝者的技能和工作流實(shí)踐、設(shè)備的標(biāo)識和可接入性的簡易性以及與其它 無線或有線系統(tǒng)的可互操作性和共存性。雖然針對調(diào)試的考慮通常聚焦于安裝者，但是在 開發(fā)和測試以及現(xiàn)場試驗(yàn)期間容易地配置和調(diào)試ZigBee系統(tǒng)的能力也可以顯著地加速開 發(fā)和產(chǎn)品到市場的交付。而且，調(diào)試的簡易性對于自己動手的消費(fèi)者市場也是重要的。
[0006] 調(diào)試過程牽涉一定數(shù)量的步驟，即找到和加入或創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)、建立安全關(guān)聯(lián)、發(fā)現(xiàn) (多個）設(shè)備和(多個）服務(wù)以及建立控制關(guān)系(在ZigBee中被稱為找到和綁定)。
[0007] 在ZigBee聯(lián)盟內(nèi)典型地討論三種不同的調(diào)試模式。第一，A模式（自動模式)，其涉 及設(shè)備的自動調(diào)試。A模式一般允許最小的(或沒有）人類干預(yù)。第二，E模式(簡易模式)， 其涉及設(shè)備上的按鈕或其它物理機(jī)構(gòu)的使用以在調(diào)試期間引導(dǎo)設(shè)備。E模式允許較簡單的 最終用戶或?qū)I(yè)安裝者調(diào)試。它通常以小型安裝(尺寸：典型的家庭)為目標(biāo)。第三，S模式 (系統(tǒng)模式)，其涉及外部工具的使用并且典型地由專家級安裝者使用。S模式表示調(diào)試的最 復(fù)雜的形式并且包括人類干預(yù)的最高水平。它通常以諸如商業(yè)處所和高端住宅環(huán)境之類的 較大安裝為目標(biāo)。另外，S模式是集中式調(diào)試，其是使（中心)設(shè)備執(zhí)行或控制或影響其它設(shè) 備的調(diào)試的手段。這種類型的調(diào)試也被稱為網(wǎng)關(guān)調(diào)試或工具調(diào)試。中心設(shè)備可以是典型地 連接到圖形用戶接口的網(wǎng)關(guān)、家庭控制器或調(diào)試工具。它能夠配置網(wǎng)絡(luò)中其它設(shè)備上的綁 定和報告。為了執(zhí)行集中式調(diào)試，功能不取決于作為ZigBee協(xié)調(diào)器的設(shè)備。事實(shí)上，它也 可以是ZigBee路由器。具有該功能性的ZHA網(wǎng)絡(luò)中的該設(shè)備被定義為調(diào)試引導(dǎo)器（⑶）。
[0008] 用于ZHA簡檔的當(dāng)前規(guī)范限定兩個不同的主調(diào)試模式，即EZ模式調(diào)試(例如推動 按鈕調(diào)試)和集中式調(diào)試(例如亦稱為網(wǎng)關(guān)、工具或S模式調(diào)試)，其中EZ模式和集中式調(diào)試 是互補(bǔ)的并且完全兼容。
[0009] 圖1和2示出表示用于節(jié)點(diǎn)的調(diào)試的常規(guī)方式的流程圖。EZ模式調(diào)試特別地由如 圖1中所示的網(wǎng)絡(luò)操縱過程表征。
[0010] 根據(jù)圖1，EZ模式網(wǎng)絡(luò)操縱在步驟S101處例如由用戶動作調(diào)用。然后，在步驟S102 處，檢查節(jié)點(diǎn)是否連接到網(wǎng)絡(luò)或者在網(wǎng)絡(luò)中操作。如果是這樣，在步驟S103處檢查是否啟 用準(zhǔn)許加入方法。這由用于確定是否允許設(shè)備加入設(shè)備的準(zhǔn)許加入標(biāo)志指示。如果啟用準(zhǔn) 許加入，在步驟S104處發(fā)起準(zhǔn)許加入廣播子例程，以便還指令其它設(shè)備允許加入。此后，在 步驟S105處發(fā)起準(zhǔn)許加入設(shè)置子例程，其以準(zhǔn)許加入超時為結(jié)束，直到該過程在步驟S108 處結(jié)束。如果在步驟S102處確定節(jié)點(diǎn)未連接到網(wǎng)絡(luò)或者未在網(wǎng)絡(luò)中操作，發(fā)起掃描和加入 過程并且在步驟S106處檢查該過程是否成功。如果是這樣，過程跳到步驟S104并且發(fā)起 準(zhǔn)許加入過程，以允許另外的設(shè)備加入，包括在新加入的設(shè)備處。如果在步驟S106處確定 掃描和加入過程失敗，發(fā)起可選網(wǎng)絡(luò)形成過程并且在步驟S107處可選地檢查網(wǎng)絡(luò)形成過 程是否成功。如果是這樣，過程跳到步驟S105并且發(fā)起準(zhǔn)許加入設(shè)置子例程，以允許另外 的設(shè)備加入該新形成的網(wǎng)絡(luò)。如果在步驟S107處確定網(wǎng)絡(luò)形成過程失敗，過程在步驟S108 處結(jié)束。當(dāng)前EZ模式過程的缺點(diǎn)在于，沒有精確地指示在哪些條件下可以發(fā)生步驟S107的 網(wǎng)絡(luò)形成，以及結(jié)果到底應(yīng)當(dāng)是什么。這將造成網(wǎng)絡(luò)中的不一致的行為，以及非互操作性。 由于該過程是可選的，它可能(在某些場景中）導(dǎo)致根本沒有網(wǎng)絡(luò)形成。
[0011] 同樣，ZLL簡檔規(guī)范（如docs-zll-zigbee-light-link-zll-profile-specificat ion，ZigBee文檔編號11-0037中所公開的）提供作為優(yōu)選調(diào)試機(jī)制的接觸鏈接調(diào)試。ZLL 系統(tǒng)受益于簡化的安裝方法以便迎合消費(fèi)者市場。該方法被稱為接觸鏈接并且最小化用戶 參與，允許現(xiàn)成的產(chǎn)品由消費(fèi)者快速且容易地安裝。接觸鏈接去除對于網(wǎng)絡(luò)形成和加入過 程中的ZigBee協(xié)調(diào)器的需要。該方法使用在節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的特殊的調(diào)試應(yīng)用（基于ZLL調(diào)試 集群)。發(fā)起網(wǎng)絡(luò)形成/加入操作的節(jié)點(diǎn)被稱為"發(fā)起器" 一一該節(jié)點(diǎn)將通常是遠(yuǎn)程控制單 元，但是可以是另一節(jié)點(diǎn)，例如開關(guān)、傳感器或甚至燈。接觸鏈接簡單地要求使發(fā)起器節(jié)點(diǎn) 靠近要包括在網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)并且開始調(diào)試(例如通過按壓按鈕)。被發(fā)起器接觸以執(zhí)行網(wǎng)絡(luò) 形成或加入操作的節(jié)點(diǎn)被稱為"目標(biāo)"。
[0012] 圖2示出概述了在接觸鏈接過程中由ZLL發(fā)起器（ZLL-I)和ZLL目標(biāo)（ZLL-T)執(zhí) 行的步驟的信令圖，如ZLL規(guī)范（ZigBee文檔11-0037-10)中所描述的那樣。
[0013] 在可選用戶干預(yù)或其它觸發(fā)時，過程在步驟201處開始。在步驟202處，發(fā)起器在 每一個主要ZLL信道（11、15、20、25 )上廣播掃描請求PAN間命令幀并且在步驟202a處在切 換到下一信道之前等待預(yù)定的持續(xù)時間以接收任何應(yīng)答。發(fā)起器在第一主要ZLL信道（即 信道11)上廣播前五個連續(xù)的掃描請求PAN間命令幀，并且然后依次在每一個剩余的主要 ZLL信道（即分別為信道15、20和25)上廣播單個掃描請求PAN間命令幀。在每一個傳送之 后，將等待秒以接收任何響應(yīng)。當(dāng)接收到掃描請求時，目標(biāo)設(shè) 備在步驟203處檢查所接收到的掃描請求的RSSI是否在某個預(yù)定義的閾值以上。如果是 這樣，目標(biāo)設(shè)備在步驟204處單播掃描響應(yīng)。
[0014] 發(fā)起器可以通過在步驟205處單播設(shè)備信息請求來請求關(guān)于目標(biāo)的附加子設(shè)備 的信息。當(dāng)接收到該請求時，該目標(biāo)在步驟206處以設(shè)備信息響應(yīng)回復(fù)。
[0015] 可選地，例如為了讓用戶在所找到的多個設(shè)備之中進(jìn)行選擇，發(fā)起器可以在步驟 207處生成和向目標(biāo)設(shè)備傳送標(biāo)識請求PAN間命令幀，其中標(biāo)識時間字段被設(shè)置成預(yù)定義 的持續(xù)時間。當(dāng)接收到標(biāo)識請求時，目標(biāo)以應(yīng)用特定的方式標(biāo)識自身，但是不生成任何響 應(yīng)。在步驟208處，發(fā)起器可以向目標(biāo)傳送標(biāo)識請求停止。
[0016] 過程中的另外的動作取決于步驟209處的檢查，其中驗(yàn)證發(fā)起器是否是新出廠設(shè) 備。
[0017] 如果發(fā)起器是新出廠的，在步驟210處，它向所選目標(biāo)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)開始請求PAN間 命令幀，并且在步驟210a處，它啟動具有預(yù)定持續(xù)時間的接收窗口以允許目標(biāo)設(shè)備發(fā)送響 應(yīng)。在接收到網(wǎng)絡(luò)啟動請求時，目標(biāo)在步驟211處決定是否允許自身啟動新網(wǎng)絡(luò)。如果目 標(biāo)決定啟動新網(wǎng)絡(luò)，在步驟212處它向發(fā)起器傳送回具有指示成功的狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)啟動響應(yīng) PAN間命令幀。當(dāng)在時間窗口內(nèi)接收到網(wǎng)絡(luò)啟動響應(yīng)時，發(fā)起器在步驟213處啟動新的時間 窗口，其具有預(yù)確定的持續(xù)時間（ap1cMinStartupDelayTime)，以允許目標(biāo)創(chuàng)建新網(wǎng)絡(luò)。在 步驟214處，確定目標(biāo)是否是新出廠的設(shè)備。如果不是，在步驟216處，目標(biāo)在其舊網(wǎng)絡(luò)上 執(zhí)行離開請求并且將新網(wǎng)絡(luò)參數(shù)拷貝到其網(wǎng)絡(luò)信息庫并開始在新的網(wǎng)絡(luò)上操作。如果在步 驟213處啟動的時間窗口消逝，發(fā)起器在步驟215處借助于重加入過程加入新網(wǎng)絡(luò)。
[0018] 如果在步驟209處確定發(fā)起器是非新出廠的設(shè)備，過程在步驟218處繼續(xù)，其中發(fā) 起器取決于目標(biāo)的設(shè)備類型而向目標(biāo)傳送網(wǎng)絡(luò)加入路由器請求PAN間命令幀或網(wǎng)絡(luò)加入 結(jié)束設(shè)備請求PAN間命令幀，并且在步驟218a處，使得其接收器能夠在預(yù)定的持續(xù)時間內(nèi) 等待目標(biāo)響應(yīng)。如果目標(biāo)決定加入網(wǎng)絡(luò)，在步驟219處，它在步驟220處向發(fā)起器傳送回 網(wǎng)絡(luò)加入路由器/結(jié)束設(shè)備響應(yīng)PAN間命令幀。在步驟223處，發(fā)起器等待預(yù)定的持續(xù)時 間(例如以允許目標(biāo)設(shè)備開始在新網(wǎng)絡(luò)中正確地操作。在步驟 221處，檢查目標(biāo)設(shè)備是否是新出廠的。如果目標(biāo)設(shè)備不是新出廠的，它在步驟222處在其 舊網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行離開請求，并且在步驟224處加入新網(wǎng)絡(luò)。
[0019] 另外，為了允許ZLL設(shè)備加入非ZLL網(wǎng)絡(luò)，ZLL設(shè)備還必須支持經(jīng)典調(diào)試過程，其 與接觸鏈接模態(tài)互補(bǔ)。