基于阶层式的RPL网络的网络地址指配和回收制造技术

本发明专利技术为基于阶层式Do‑Dag的RPL(H‑DOC)网络配置的改进，其中每一节点的网络地址对应于其在阶层式网络内的位置。网络地址被分阶层地初始化(600)。候选父节点信号可用性(602)。候选子节点选择候选父节点(603)并且以临时地址进行响应(604)。所选择的候选父节点确认选择，并在传输中将子节点的阶层式地址传送到临时地址(605)。子节点将其地址改变成来自父节点的阶层式地址(606)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于阶层式的RPL网络的网络地址指配和回收
本专利技术涉及包含具有可变地址的节点的网络通信。
技术介绍
自组无线通信网络在节点进入现有网络资源的范围内时动态地形成。这些网络可用于许多应用中以在该网络上的下层(lowerlevel)装置(诸如传感器)和与这些传感器通信的上层(uppertier)装置之间提供通信。传感器通常以有限的处理和内存操作，且通常受各种技术限制约束。此类限制可包含与功耗、小形状因数以及用于形成相应的网络的通信挑战(低速、高误差率等等)相关的问题。由于问题间可能存在相互依赖，因此挑战被进一步复杂化。例如，网络内的通信水平影响网络装置中的功耗。本公开涉及用于此类自组通信网络的地址生成。网络包含采用路由协议以跨网络进行通信的至少两个节点。路由协议可以为例如低功率路由(RPL)网络协议。节点中的一个是父节点，且其它节点是父节点的子节点。在一些情况下，父节点可为在阶层式(hierarchical)网络的顶部处的根节点。在其它情况下，父节点还可为中间节点，该中间节点在根节点下游还可以具有与其通信的其它子节点，该其它子节点有时被称为叶节点。
技术实现思路
地址生成器通过将多个位的地址值附加到父节点的父地址以创建子节点的唯一网络地址从而对每个节点指配唯一的网络地址。以此方式，当经由本文中公开的各种指配协议创建唯一的网络地址时，网络中的每一节点可以部分地从其相应的父节点假设其身份。地址指配协议允许每一节点知道哪一个节点是自组网络中用于消息路由的下一跳(hop)，因为每一节点可以基于其推导出的父地址指配来确定是向上游还是向下游路由消息。这减少对常规系统所需的路由表的需要，并且由此节约系统的相应节点中的内存。此外，网络中的握手减少，因为遇到新子节点的每一中间节点不必将额外的地址通知传送到网络，因为即将到来的节点已经为父节点地址的一部分。减少握手通信减少系统中消耗的功率。附图说明图1(现有技术)为示例节点的框图。图2(现有技术)图示说明节点的阶层式网络。图3(现有技术)为阶层式网络地址技术中的地址段的视图。图4为图示说明在采用图3的阶层式网络地址技术时的消息路由的流程图。图5为图示说明根据本专利技术的在网络地址初始化中的可能的父节点的动作的流程图。图6为图示说明根据本专利技术的在网络地址初始化中的可能的子节点的动作的流程图。图7为图示说明根据本专利技术的在网络地址初始化中的所选父节点的动作的流程图。图8为图示说明根据本专利技术的在改变父节点时的子节点的动作的流程图。图9为图示说明根据本专利技术的在改变父节点时的旧父节点的动作的流程图。图10为图示说明根据本专利技术的在改变父节点时的新父节点的动作的流程图。具体实施方式图1(现有技术)为示例节点100的流程图。节点100为通常采用的多个节点中的一个。节点100包含通信收发器101。通信收发器101实现与其它节点的双向通信。根据已知技术，每一节点设置有通信地址。节点100仅响应于具有消息标头(header)的通信，该消息标头将节点100识别为目标节点。此识别通常通过目标节点的通信地址进行。下文更完全地描述节点通信地址。图1中图示说明的节点100并不限于特定通信媒介。通常经由低功率射频信号在节点间提供无线通信。节点100包含节点控制器102。节点控制器102通常包含可编程微处理器。节点控制器102的该微处理器提供节点100的操作特征。节点控制器102可以经由到通信收发器101的双向连接来与其它节点交换消息。如所属领域中已知，节点控制器102的微处理器通过存储在存储器103中的指令被编程。存储器103通常包含非易失性存储器以及易失性存储器两者，非易失性存储器的内容不依赖于连续的电功率，诸如只读存储器(ROM)或闪速存储器，易失性存储器通常被称为随机存取存储器(RAM)，易失性存储器的内容在电功率的中断时丢失。通常，程序指令存储在非易失性存储器中，并且更加临时的数据存储在易失性存储器中。节点控制器102与传感器105和致动器106(下文描述)通信，并且经由通信收发器101与其它节点通信。如图1中所图示说明，存储器103包含专用于存储指配给节点100的网络地址的至少一部分104。如下文将描述，节点100仅响应于具有与存储在存储器103中的网络地址104匹配的目标地址的消息。节点100可选地包含一个或多个传感器105或致动器106。通常复数个节点(诸如节点100)用在一起。传感器105检测环境条件以供节点的网络使用。这些环境条件可为环境温度、风速、压力及类似条件。致动器106可以用于根据从节点的网络接收到的命令来控制环境。致动器可以包含电气开关、流体阀或节点100的运动部分(motiveparts)的控件。节点的任何特定示例可以包含一个或多个传感器以及一个或多个致动器，仅一个传感器或仅一个致动器。节点100包含电源107。在典型的应用中，节点100经设计以采用极小的电功率。电源107可以为小型电池。在其它应用中，电源107经设计以从环境获取功率。此电源可为具有备用电容器的太阳能电池或用于黑暗间隔(darkintervals)的其它功率存储装置。替代地，此电源可以为某种运动捕捉装置，该运动捕捉装置从环境运动生成电功率。示例为从波浪运动生成电功率的气象浮标。图2图示说明在此类节点的网络中在节点间的现有技术优选通信。在优选实施例中，节点安置在阶层式网络中。网络200图示说明单个层级(level)0节点N1，也被称为根节点。层级0节点N1直接地与层级1节点N2和N3通信。层级1节点N2直接地与层级2节点N4和N5通信。层级1节点N3直接地与层级2节点N6和N7通信。层级N节点N16至N63直接地与层级N-l节点(未示出)通信。顶层级节点N1因此直接地仅与子节点N2和N3通信。层级1节点N2与父节点N1以及子节点N4和N5通信。层级1节点N3直接地与父节点N1以及与子节点N6和N7通信。在底层级(层级N)处，每一节点N16至N64直接地与其相应的父节点(未示出)通信。如上文所提及，根据本专利技术的节点的网络通常采用经由低功率射频信号的节点间无线通信。因此父节点不硬接线(hardwired)到其子节点。所有无线通信可以共享一个或仅少量射频。此环境需要用于节点的某一方式来确定通信是否打算用于该节点。此类网络通常采用网络地址来区分通信。网络中的每一节点指配有网络地址。网络中的每一通信包含对目标节点的网络地址的参照。此目标节点网络地址通常在消息标头中指定。在接收到通信后，每一节点从消息提取目标节点网络地址。节点将此目标节点网络地址与其自身的网络地址进行比较。如果目标节点网络地址与其自身的网络地址匹配，则节点对消息进行响应。如果目标节点网络地址与其自身的网络地址不匹配，则节点忽略此通信。节点还可以将消息路由到其父节点或路由到其子节点中的一个以试图到达目标节点。节点通常仅处置(处理(service)或路由)来自其父节点或来自其子节点中的一个的消息。目标节点的网络地址的提供识别期望的节点。目标网络地址不自动地提供关于路由的信息。在将低功率射频信号用于通信的优选实施例中，并非所有节点都将在所有其它节点的范围中。在优选实施例中，仅父节点和其(多个)子节点被保证进行通信。因此，指向另一节点的通信必须沿着阶层向上发送到父节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在有向无环图即DODAG网络配置中的网络地址初始化的方法，所述网络配置包含包括根节点的多个节点，所述网络地址具有对应于复数个阶层式层级的节点的预定层级子集，所述方法包括：所述根节点向至少一个候选子节点播送DODAG信息对象请求信号即DIO信号，所述DIO信号指示作为父节点的可用性和根节点地址，所述根节点地址包含具有预定的根节点位集合的第一层级地址子集和各自具有预定的空位集合的至少一个额外层级的地址子集；在候选子节点处接收所述DIO信号；将目标广告对象信号即DAO信号从所述候选子节点传输到在所述根节点地址处的所述根节点，所述DAO信号指示变成所述根节点的子节点的期望和所述子节点将对其进行响应的临时网络地址；在所述根节点处接收所述DAO信号；在所述根节点处选择所述候选子节点的阶层式地址，所述阶层式地址包含：所述第一层级地址子集、选择为对所述候选子节点为唯一的第二层级地址子集，以及具有所述预定的空位集合的所述额外层级的地址子集中的每一个；将包含所述阶层式地址的指示的DAO_ACK信号从所述根节点传输到在所述临时地址处的所述子节点；在所述子节点处接收所述DAO_ACK信号；以及在所述子节点处将所述子节点对其进行响应的所述地址从所述临时地址改变成包含在所述DAO_ACK信号中的所述阶层式地址。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.28 US 62/211,5121.一种在有向无环图即DODAG网络配置中的网络地址初始化的方法，所述网络配置包含包括根节点的多个节点，所述网络地址具有对应于复数个阶层式层级的节点的预定层级子集，所述方法包括：所述根节点向至少一个候选子节点播送DODAG信息对象请求信号即DIO信号，所述DIO信号指示作为父节点的可用性和根节点地址，所述根节点地址包含具有预定的根节点位集合的第一层级地址子集和各自具有预定的空位集合的至少一个额外层级的地址子集；在候选子节点处接收所述DIO信号；将目标广告对象信号即DAO信号从所述候选子节点传输到在所述根节点地址处的所述根节点，所述DAO信号指示变成所述根节点的子节点的期望和所述子节点将对其进行响应的临时网络地址；在所述根节点处接收所述DAO信号；在所述根节点处选择所述候选子节点的阶层式地址，所述阶层式地址包含：所述第一层级地址子集、选择为对所述候选子节点为唯一的第二层级地址子集，以及具有所述预定的空位集合的所述额外层级的地址子集中的每一个；将包含所述阶层式地址的指示的DAO_ACK信号从所述根节点传输到在所述临时地址处的所述子节点；在所述子节点处接收所述DAO_ACK信号；以及在所述子节点处将所述子节点对其进行响应的所述地址从所述临时地址改变成包含在所述DAO_ACK信号中的所述阶层式地址。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：在通过改变子节点对其进行响应的所述地址而确认为所述子节点后，每一节点向至少一个候选子节点播送DODAG信息对象请求信号即DIO信号，所述DIO信号指示作为父节点的可用性，以及等于其地址的节点地址层级地址子集，以及各自具有预定的空位集合的至少一个额外层级的地址子集，在候选子节点处接收所述DIO信号，将目标广告对象信号即DAO信号从所述候选子节点传输到在所述节点地址处的所述节点，所述DAO信号指示变成所述节点的子节点的期望和所述子节点将对其进行响应的临时网络地址，在所述节点处接收所述DAO信号，选择所述候选子节点的阶层式地址，所述阶层式地址包含：所述第一层级地址子集、选择为对所述候选子节点为唯一的第二层级地址子集，以及具有所述预定的空位集合的所述额外层级的地址子集中的每一个，将包含所述阶层式地址的指示的DAO_ACK信号从所述节点传输到在所述临时地址处的所述子节点，在所述子节点处接收所述DAO_ACK信号，以及在所述子节点处将所述子节点对其进行响应的地址从所述临时地址改变成包含在所述DAO_ACK信号中的所述阶层式地址。3.一种在有向无环图即DODAG网络配置中改变阶层式网络地址的方法，所述网络配置包含组织为父节点和子节点的多个节点，所述方法包括：在要改变的子节点处确定网络地址；在所述子节点处确定优选的新父节点；将DAO_NO_PATH信号从所述子节点传输到旧父节点，所述DAO_NO_PATH信号指示确定不再是所述旧父节点的子节点；在所述旧父节点处接收所述DAO_NO_PATH信号；在所述旧父节点处对传输所述DAO_NO_PATH信号的节点的子状态解除分配；将目标广告对象信号即DAO信号从所述子节点传输到所选择的候选父节点，所述DAO信号指示变成所述节点的子节点的期望和所述子节点将对其进行响应的临时网络地址；在所述候选父节点处接收所述DAO信号；在所述候选父节点处选择所述子节点的阶层式地址，所述阶层式地址包含：对应于所述候选父节点的网络地址的至少一个层级地址子集，选择为对所述候选子节点为唯一的第二层级地址子集，以及具有所述预定的空位集合的所述额外层级的地址子集中的每一个；将包含所述所选择的阶层式地址的指示的DAO_ACK信号从所述候选父节点传输到在所述临时地址处的所述子节点；在所述子节点处接收所述DAO_ACK信号；以及在所述子节点处将所述子节点对其进行响应的地址从所述临时地址改变成包含在所述DAO_ACK信号中的所述阶层式地址。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述子节点的所述临时地址为所述子节点的先前地址。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述子节点的所述临时地址为从为临时地址留出的地址的集合中选择的地址。6.一种在有向无环图即DODAG网络配置中的网络通信的方法，所述网络配置包含包括根节点的多个阶层式安置的节点，所述网络地址具有对应于复数个阶层式层级的节点的预定层级子集，所述方法包括：将在节点处接收的通信的目标地址与所述节点的所述网络地址进行比较；如果对应于所述节点的所述网络地址的所述阶层式层级的所述目标地址的所述子集与所述节点的所述网络地址的所述阶层式层级...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·维丹萨姆，K·维亚雅撒克尔，A·K·瑞格胡，A·E·哈发，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US