自动抄表(Automated Meter Reading，AMR)系统和自动仪表设 施系统(AMI)提供监视和/或报告商品，比如水、电、气等的用量(或消 耗量)的服务和能力。这种系统提供商品仪表和一个或多个系统之间的 通信，以便报告、记账等。一般从与仪表相关的网络设备向报告和记 账系统报告商品抄表信息以及其它信息。
本发明设法克服常规公用事业网(utility network)的局限性。

本发明提供公用事业网中基于IP的通信系统和方法。公用事业 网内的节点可通过发现进程，识别其近邻和能够提供脱离LAN的出 口的无线LAN接入点。节点随后经由提供最低路径成本的下一跳相 邻节点，建立到优选的出口用接入点的一组最佳路由。节点可向一个 或多个接入点设备发送登记请求。端节点使用从一个或多个接入点设 备接收的接入点设备的网络地址的IP网络地址前缀，用程序产生该 公用事业节点的唯一网络地址。公用事业节点向DNS服务器登记。 通过与用于产生公用事业节点的网络地址的前缀对应的接入点路由 发送给公用事业节点的消息。公用事业节点和接入点的网络地址可以 是IPv6地址，以及网络地址前缀可以是IPv6前缀。
附图说明
图1是按照本发明的一个实施例，可用于实现本发明的计算机系 统的一般方框图。
图2是按照本发明的一个实施例，可用于实现本发明的计算机系 统的一般方框图。
图3是按照一个可能的实施例，图解说明为局域网中的节点提供 网络地址的过程的一般流程图。
图4是按照本发明的一个实施例，图解说明向接入点登记节点设 备的一般通信流程图。
图5是按照本发明的一个实施例，图解说明向接入点登记可再充 电的混合动力汽车的一般方框图。
图6是按照本发明的一个实施例，可在通信网络中见到的节点的 一般方框图。
图7是按照本发明的一个实施例，可在通信网络中见到的接入点 的一般方框图。
图8是按照本发明的一个实施例，可在通信网络中见到的后台管 理系统(back office system)的一般方框图。
图9是按照一个可能的实施例，图解说明公用事业节点的子网的 一般方框图。
图10是按照本发明的一个实施例，图解说明其中IPv4隧道连接 IPv6LAN和IPv6后台管理系统的网络的一般方框图。
图11是按照本发明的一个实施例，图解说明通过IPv4WAN的 与IPv6LAN相关的接入点和BOS之间的分组流的一般方框图。
图12是按照一个可能的实施例，图解说明其中IPv6分组经过 IPv4WAN的网络的一般方框图。
图13是按照一个可能的实施例，图解说明其中IPv4分组经过 IPv6LAN的网络的一般方框图。

关于具体实施例说明本发明。这样做是为了便于理解本发明的特 征和原理，本发明并不局限于该实施例。特别地，关于远程读取、控 制和管理公用事业网中的电子设备的系统描述本发明。本发明适用于 电子设备和商品仪表的其它基于网络的管理系统。
例证的实施例提供一种监视和控制公用事业网中的公用事业仪 表的基于网络的系统和方法。
图1是可用于实现本发明的实施例的公用事业网100的一般方框 图。公用事业网100可包括一个或多个电子设备101。在一个优选实 施例中，电子设备101可通过无线局域网(LAN)102连接。在公用事 业网的例子中，LAN可以是与公用事业的社区或服务区域对应的社区 区域网(neighborhood area network，NAN)。如例证的实施例中所示， 可以使用多个LAN，所述多个LAN可以重叠或不重叠，以致指定的 电子设备能够只与一个无线LAN或者与多个无线LAN连接(或者成 为其一部分)。电子设备可以是任意类型的电子设备。电子设备的例子 包括公用事业节点，它可包括公用事业仪表或者可与公用事业仪表连 接。公用事业仪表是能够测量计量数量，一般是比如电、水、天然气 等的商品的计量数量的设备。与公用事业仪表连接的公用事业节点可 包括用于在网络上通信的网络接口卡(NIC)，以及可包括用于在一个 或多个无线LAN上通信的一个或多个RF收发机。电子设备的其它 例子包括通信设备，比如机顶盒(可用于有线电视或卫星电视传输)， 家用电器(例如，冰箱、加热器、灯、厨房电器等)，计算机或计算设 备(例如，游戏控制台、存储设备、PC、服务器等)，诸如中继器、网 关、接入点、路由器或者其它连网设备之类的连网设备，电话机或蜂 窝电话机，蓄电设备，运输设备，运输车辆(例如：电动或混合动力汽 车或者其它车辆)，娱乐设备(例如，TV、DVD播放机、机顶盒、游 戏控制台等)，或者可在家里、企业、道路或停车场、或者其它场所找 到的其它设备。中继器可处理电子设备101和无线LAN 102之间的通 信。例如，中继器可提供电子设备和无线网络的基础设施之间的通信。 除非另有说明，否则网络中的其它设备，比如仪表、电子设备、网关 等也可起中继器作用，并且中继器可实现网络上的其它设备或软件的 功能。
无线LAN 102可以是任意类型的无线网络，并且可以使用任意 频率、通信信道或通信协议。
LAN 102一般与一个或多个接入点(AP)103连接。指定的LAN 可以与仅仅一个AP连接，或者可以与两个或者更多的接入点连接。 接入点103可以与一个或多个广域网(WAN)104连接。WAN 104可以 与一个或多个后台管理系统(BOS)105连接。后台管理系统可以处理 各种商业或管理任务，包括参与抄表信息的收集，管理计量设备，网 络安全，或者AMI网络中需要的其它功能。后台管理系统的例子包 括记账和核算(accounting)系统，代理服务器，储运损耗检测系统(可 用在公用事业网中)，数据存储系统等。
通信网络(可以是LAN或WAN，或者二者的组合)内的节点可利 用一个或多个协议通信。节点可包括电子设备、中继器、接入点、路 由器或者BOS。一些节点能够利用IPv6通信，一些节点能够借助IPv4 通信，而一些节点能够借助IPv4或IPv6通信。一些节点能够把IPv6 分组封装在IPv4分组中。另外，一些节点能够建立通过IPv6网络的 IPv4隧道。下面更充分地描述节点之间的通信。
在通信网络中分配和登记网络地址
图2是包括LAN 200和LAN 206的通信网络的一般方框图。LAN 连接节点202和接入点201。如图所示，LAN 200具有两个接入点， LAN 206具有一个接入点。域名服务器(DNS)203通过接入点201与 LAN 200和LAN 206连接，并与通信网络204连接。在目前优选的 实施例中，DNS服务器203能够接收和处理动态更新，从而提供动态 DNS服务。DNS的动态更新是按照IETF RFC 2136进行的。通信网 络204可以是任意类型的通信网络，包括但不限于LAN、WAN、无 线、固定线路、专用网络、虚拟专用网络等。在目前优选的实施例中， 通信网络204是广域网，并且可以使用一种或多种通信协议，比如IPv4 或IPv6。一个或多个计算设备205与通信网络204连接。从计算设备 205给节点202的消息可利用该节点的网络地址来发送。计算设备205 可以是任意设备、设备的组合、网络管理系统、服务器、后台管理系 统(BOS)、计算机、网络设备、通信设备、应用软件或者通过经由通 信网络204与接入点或节点通信的组件。第二LAN 206也可与DNS 服务器203和通信网络204连接。DNS服务器可以专用于单个LAN， 或者两个或者更多的LAN可共享一个DNS服务器。如图所示，LAN 200和LAN 206不重叠，因为所示的任意一个节点，和任意一个接入 点都不同时是LAN 200和LAN 206的成员。备选实施例可以具有重 叠的一个或多个LAN，其中一个或多个节点和/或接入点为一个或多 个LAN所共有。备选实施例可以具有另外的LAN，所述另外的LAN 可以相互重叠或者相互不重叠。在目前优选的实施例中，节点的网络 地址是按照下面结合图3说明的过程获得的。
DNS服务器203保持与之相关的LAN网络的节点的网络地址。 如上所述，DNS服务器可以与一个或多个LAN关联，并保持一个或 多个LAN内的节点的网络地址。在一个优选实施例中，向几个接入 点登记的节点可至少具有一样多的网络地址。节点的网络地址可包括 在DNS服务器，或者节点路由注册表中。另外，DNS服务器还可保 持地址分配信息，比如节点地址分配指示符(或者节点优先选择指示 符)。下表1表示在保持LAN中的节点的网络地址时可包括的一些信 息。保持在DNS服务器中的资源记录可包括：
表1
  资源记录类型   节点网络地址   节点名称   节点地址优先选择指示符   AAAA   ADDR1   ADDR2   ADDR2   MAC1   50   30   10   AAAA   ADDR4   MAC2   80   AAAA   ADDR5   ADDR6   MAC3   44   20
如表1中所示，在目前优选的实施例中，节点名称是节点的MAC 地址。不过，其它实施例可以使用节点的其它名称，所述其它名称可 以包括或不包括MAC地址，或者可以基于或不基于MAC地址。此 外，表1中资源记录(RR)类型可以是IPv6类型。
可按照多种标准，包括定期地或者在一个或多个标准被满足的情 况下更新路由注册表中的信息。
为了便于举例说明，下面只表示和讨论一个DNA服务器。不过， 备选实施例可以使用多个DNS服务器。
DNS资源记录的备选实施例可以包括另外的信息，或者可以排 除包括在表1中的一些信息。另外，尽管表1只包括关于三个节点的 信息，不过路由注册表的备选实施例可以具有关于更多或更少节点的 信息。尽管表1包括指定节点的多达3个网络地址，不过路由注册表 的备选实施例可以具有每个节点的任意数目的地址。
图3是获得节点的网络地址的过程300的一般流程图。在步骤 301，意图向一个节点发送分组或消息的节点向DNS服务器发出DNS 解析请求。DNS解析请求包括节点标识符，一般是节点名称。节点标 识符可以是字母、数字、符号或字符的任意组合。如上关于表1所述， 在一个目前优选的实施例中，节点标识符是预定节点的MAC地址。 如表1中所示，源节点或请求节点包括指定节点的标识符、节点的网 络地址、网络地址优先选择等的信息。在步骤302，DNS服务器接收 关于预定节点的DNS解析请求。在步骤303，DNS服务器以与节点 标识符相关的节点的网络地址做出答复。在目前优选的实施例中，网 络地址是IP地址。在一个目前优选的实施例中，资源记录AAAA与 IPv6地址相关。IPv4资源记录(RR)可以是A、PTR、CNAME类型。 DNS服务器可以具有指定节点的一个以上的网络地址。例如，多个 IPv6地址可以与一个指定节点(或接入点，或BOS，或者网络上的任 何其它设备)相关。如果多个地址与一个指定节点关联，那么在步骤 302，DNS服务器可提供特定RR的所有可用网络地址。另一方面， DNS服务器可以选择与预定节点相关的网络地址的子集。例如，DNS 服务器可以选择一个网络地址包括在给电子设备的响应中。如果选择 与预定节点相关的网络地址的子集，那么所述选择可以基于连接成 本、基于预置的选择标准、基于某种策略(例如，意图与节点交换消息 的电子设备，消息的类型、大小或优先权，节点对该消息的使用的一 些方面，或者网络设备的性质，比如服务器、网络管理系统、记账系 统、储运损耗管理系统、公用事业管理系统等)，或者基于一些其它标 准。如果在DNS解析响应中提供多个网络地址，那么所述响应还可 包括对应的节点地址优先选择指示符。在步骤304，节点从DNS服务 器接收DNS解析响应。在步骤305，节点利用从DNS服务器接收的 网络地址发送其消息。
用于从节点和/或电子设备向预定节点或电子设备发送消息的地 址可对应于一个或多个接入点。例如，在IPv6LAN中，网络地址一 般会是IPv6地址。在存在一个以上接入点的情况下，网络地址的IPv6 前缀可以与指定的接入点关联。按照这种方式，IPv6网络地址可允许 指定的接入点被用于向网络目的地传送消息。如果节点位于具有多个 接入点的LAN中，那么该节点可以具有与该节点相关的一个以上的 IPv6地址。
例1-利用IPv6网络寻址的多入口
本例具有指定的节点，该节点具有节点名称Node1。Node1具有 与之相关的两个IPv6网络地址。Node1的路由注册表条目可读取：
DDNS路由注册表
  节点   名称   资源记录   类型   节点网络地址   节点地址优先选择   指示符   ...   ...   ...   ...   MAC1   AAAA   2001:2105:20ae:1:225:3400:208:aa03   2001:2105:20ae:2:225:3400:208:aa03   50   30   ...   ...   ...   ...
Node1通过两个接入点：AP1和AP2连接通信网络。AP1与IPv6 前缀2001:2105:20ae:1::/64关联，而AP2与IPv6前缀 2001:2105:20ae:2::/64关联。
意图向Node1发送消息的网络设备，例如管理储运损耗检测的 后台管理系统可从DNS服务器的路由注册表接收与Node1相关的任 意一个网络地址(或者可接收两个网络地址)。利用具有前缀 2001:2105:20ae:2::/64的网络地址从储运损耗检测系统发送给Node1 的消息应通过AP2路由。利用具有前缀2001:2105:20ae:1::/64的网络 地址从储运损耗检测系统发送给Node1的消息应通过AP1路由。
图4是图解说明向接入点登记节点设备的过程400的一般通信流 程图。登记节点设备以获得网络地址可适用于网络地址的任意格式或 协议。在一个目前优选的实施例中，LAN可以使用IPv6协议(排他地 或者与IPv4协议并行地)。为了便于讨论，过程400将描述利用IPv6 网络地址的无线LAN的节点。在一个目前优选的实施例中，节点M 发起发现进程，识别其邻近节点和提供出口和入口的一个或多个LAN 的接入点。节点M还可发起路由分析，以识别优选的一组以最低的 路径成本，经一个或多个接入点提供出口的1跳近邻。随后节点M可 以开始与一个或多个AP及关联的DNS服务器的登记进程。在401， 节点M向接入点AP发送层2登记消息。在402，AP以包括与该AP 相关的IPv6前缀的层2确认消息做出答复。另外，该确认消息可包 括配置信息。在一个目前优选的实施例中，配置信息包括允许节点M 向DNS服务器登记的信息。在另一实施例中，AP可代表节点M代 理DNS请求。在403，节点M接收层2确认消息，并向DNS发送层 3IPv6登记消息。在一个目前优选的实施例中，给DNS的IPv6登记 消息包括节点M的IPv6地址，节点M利用从AP接收的IPv6前缀 和唯一的IPv6“后缀”完成节点M的IPv6地址。这是按照RFC 2462 的无状态自动配置步骤完成的。在一个优选实施例中，IPv6后缀以节 点M的MAC地址为基础。备选实施例可以使用不基于MAC地址的 其它后缀来创建节点M的唯一IPv6地址。注意，节点M的IPv6地 址不必是全局唯一的。
在404，层3确认消息从DNS被发送给节点M，并在405被节 点M接收。层3确认消息可包括节点M向DNS服务器登记的登记确 认，并且可以包括另外的信息。
尽管过程400只表示了一个节点向一个接入点的登记，不过在目 前优选的实施例中，所有节点应向至少一个接入点登记。另外，在一 个目前优选的实施例中，在与节点相关的LAN上存在一个以上接入 点的情况下，节点会向其LAN上的一个以上的接入点登记。节点甚 至可以向与之相关的LAN上的所有接入点登记。
在目前优选的实施例中，指定节点可具有与该节点相关的一个以 上的唯一IPv6地址。如上所述，如果节点的IPv6地址是根据接入点 的IPv6前缀和唯一分量(例如，该节点的MAC地址)确定的，那么如 果该节点向多个接入点登记，则该节点将与多个唯一的IPv6地址关 联。按照这种方式，节点可以是多接口的(multihomed)。
在406，节点M可向后台管理系统BOS发送层3SNMP TRAP 或INFORM消息。另一方面，DNS服务器可借助SNMP用信号通知 BOS。优选地，SNMP TRAP或INFORM消息包括节点M的至少一 个IPv6地址(并且可包括与节点M相关的多个网络地址)。在407， BOS接收SNMP TRAP或INFORM消息，并以层3消息做出答复， 比如GMI(一般管理接口)数据查询。GMI数据查询消息可请求关于节 点M的信息。例如，如果节点M是公用事业网中的仪表，那么GMI 数据查询消息可请求关于仪表的配置设置、仪表的状态的信息，关于 计量商品的信息等等。在408，节点M接收数据查询消息，并发送数 据响应消息。在409，BOS接收来自节点M的数据响应消息。
BOS可在任何时间请求指定节点的网络地址。例如，如果当期 待消息时，BOS未从节点M收到消息，那么BOS可询问节点M。如 果BOM尚无节点M的网络地址，或者如一个目前优选的实施例中那 样，如果网络被配置成除非BOS应答收到的消息，否则请求网络地 址，那么BOS可借助DNS服务器进行查寻(即，DNS解析请求)。在 410，BOS把关于节点M的IPv6网络地址查寻消息发送给DNS服务 器。在411，DNS服务器用节点M的IPv6地址答复BOS(如果DNS 服务器具有节点M的网络地址的话，否则DNS服务器可答复它没有 节点M的网络地址)。在412，节点M的IPv6地址被接收。
在节点未被登记的情况下，或者如果BOS未收到节点的网络地 址，那么BOS可尝试用程序推导该IP地址，或者可尝试产生IP地 址。BOS可利用AP的IPv6地址和节点的MAC地址创建ad-hoc(自 组织)IPv6地址(如上所述)。BOS还可向AP发送IPv6消息，请求 AP按照节点的唯一MAC标识符把消息转发给该节点。另一方面， BOS可请求AP查验(ping)该节点，以确定节点的网络地址和/或探 究登记进程的结果。
在节点M遇到问题，例如，失去电力，安全事件，其硬件或软 件的问题，网络问题等等的情况下，节点M可向BOS(或者向节点M 能够取得联系的任何设备)发送指示问题的消息，比如SNMP TRAP 或INFORM消息。在失去电力的情况下，节点M可发送“last gasp” 消息。在413，节点M向AP发送last gasp消息。通常，层2last gasp 消息很短，只具有保存节点和网络的资源的必须信息，从而该消息被 其它邻近节点和对应AP可靠接收。在414，AP接收来自节点M的 last gasp消息，在目前优选的实施例中，用L2“last gasp”消息打包 SNMP TRAP或INFORM PDU(协议数据单元或者SNMP分组)，并 把它们转发给BOS，SNMP TRAP或INFORM PDU指示AP从节点 M收到了last gasp消息。
例2-运输节点的网络寻址
本例具有为如图5中所示的运输设备的指定节点。具体地说，节 点H是混合动力汽车，它可使其电池从电力网充电。当把节点H插 入插座时，节点H试图与称为BOS-HB的公用电力设施记账BOS建 立通信。在本例中，节点H在LAN-7的覆盖范围内，LAN-7是利用 IPv6协议的无线通信网络。节点H向LAN-7内的至少一个接入点发 送层2登记请求消息。AP1(LAN-7的一个接入点)以其IPv6前缀做出 答复，所述IPv6前缀为4ea3。节点H使用从AP1接收的前缀创建唯 一的IPv6地址。节点H使用节点H中的网卡的MAC地址，以及连 同来自AP1的IPv6前缀一起创建唯一的IPv6地址。节点H向与 LAN-7相关的DNS服务器发送层3登记消息，并接收来自DNS服务 器的确认。节点H还向LAN-7上的称为AP2的第二接入点登记。AP1 和AP2都能够通过通信网络与BOS-HB通信。AP2把其IPv6前缀21ff 发送给节点H，节点H使用该前缀创建与AP2相关的第二个唯一IPv6 地址。节点H随后向BOS-HB发送指示它在LAN-7上的SNMP TRAP 或INFORM消息。另外，给BOS-HB的消息包括提醒BOS-HB，节 点H目前与电力网连接并且正在接收电力以对节点H的电池再充电 的信息。BOS-HB向节点H发送调查节点H的电力用量的消息，还 发送检查节点H是否仍在网络上的消息。在向节点H发送消息之前， BOS-HB借助DNS服务器进行节点H的网络地址的查寻。响应与节 点H对应的查寻请求，DNS服务器可确定向BOS-HB提供与节点H 相关的两个唯一IP地址中的哪一个。在本例证实施例中，DNS服务 器的路由注册表包括与对应于节点H的IPv6地址相关的唯一优先选 择指示符。优先选择指示符规定AP2优先于AP1，因为使用AP2与 使用AP1相比，AP2的连接更可靠。从而，DNS服务器用与AP2相 关的网络地址答复BOS-HB。BOS-HB随后使用与AP2相关的网络地 址，随后BOS-HB通过AP2把消息路由给节点H。在通过AP2从 BOS-HB向节点H传送消息失败的情况下，BOS-HB(或者网络上的另 一设备)可请求并接收与节点H相关的下一个最优选网络地址，并利 用节点H的下一个最优选网络地址重新发送失败的消息。由于节点H 的下一个最优选网络地址对应于AP1，失败消息的重试通过AP1被路 由给节点H。响应相对于与AP2相关的网络地址的失败的消息传送， DNS服务器可改变和与节点H相关的一个或多个网络地址关联的优 先选择指示符，并且还可按照一个或多个标准改变其它节点的优先选 择指示符(例如，与节点H的接近度，与AP2的依存关系，与节点H 的依存关系等)。改变DDNS注册表中的优先选择指示符的请求可以 起源于节点H、BOS-HB、AP1、AP2中的任意一个。
节点H通过发送包括节点H的网络地址的分组，应答从AP2接 收的来自BOS-HB的请求。如果所包括的网络地址包括AP1的前缀， 那么包可通过AP1被路由给BOS-HB，从而允许网络地址确定使用多 个接入点中的哪个接入点从LAN-7出去。节点H可选择在从节点H 发送的分组的报头中包括与节点H相关的多个网络地址中的哪个网 络地址。通过根据包括在节点H中的接入点前缀路由分组，可以选择 LAN的出口点，允许多出口实施例中的出口的控制。
由于节点H是能够从一个场所移动到另一场所的移动节点(这可 导致脱离与指定AP、节点或LAN的直接联系)，AP可撤消移动节点 的登记。例如，如果移动节点持续预置的或者可配置的一段时间未与 AP通信，那么它们可被撤消登记。另外，或者另一方面，移动节点 可向一个或多个AP发送不要撤消它们的登记的信息，或者位于AP 的策略可根据一个或多个特性决定不撤消指定移动节点的登记。
支持IPv6公用事业网的系统组件
能够利用IPv6寻址和协议支持通信的公用事业网可以使用优选 地利用IPv6，能够通信的各种设备。在目前优选的实施例中，系统组 件，比如公用事业节点，接入点和后台管理系统会把IPv6功能支持 结合到相应的系统组件中。下面结合图6、7和8表示和说明具有IPv6 能力的系统组件的例证优选实施例。
图6是可在上述通信网络500中发现的节点600的一般方框图。 在一个优选实施例中，节点600可包括设备信息控制器601、存储器 602、LAN无线电控制器和接口603、专用无线电控制器和接口604、 仪表和外部数据接口605、和IPv6协议控制器609。仪表和外部数据 接口605可与从属设备606、本地仪表数据接口607、和/或外部传感 器设备输出接口连接。IPv6协议控制器609可接收和发送IPv6分组， 并还可根据需要创建或保持IPv6隧道或封装/解封分组。
尽管例证节点600不包括计量商品的仪表，不过备选实施例可包 括计量能力。
尽管例证节点600不包括诸如专用网络无线电设备或LAN无线 电设备之类的无线电设备，不过该节点的备选实施例可包括一个或多 个无线电设备。
尽管例证节点600被描述成单一设备，不过备选实施例可以使用 多个计算机、电子设备或无线电设备实现例证节点600。
图7是可在上述通信网络500中找到的接入点700的一般方框 图。也可充当诸如无线LAN之类网络中的节点的网关的接入点700 可包括接入点信息控制器701、存储器702、WAN接口703、专用无 线电网络控制器704、无线LAN无线电控制器和接口75、及网络ID IPv6协议控制器706。网络ID IPv6协议控制器706还可包括隧道代 理，或者在利用隧道代理的实施例中，可独立于路由器和“6-in-4” 格式器包括隧道代理。
尽管例证的接入点700不包括无线电设备，比如专用网络无线电 设备、WAN或LAN无线电设备，不过接入点的备选实施例可包括一 个或多个无线电设备。
尽管例证的接入点700不同于仪表或网络中的其它设备(例如， 中继器等)，不过备选实施例可组合节点、仪表、中继器、或者网络中 的任何其它设备或系统的功能。
尽管接入点700被描述成单一设备，不过备选实施例可使用多个 计算机、电子设备或无线电设备来实现接入点700。
图8是可在上述通信网络500中找到的后台管理系统800的一般 方框图。后台管理系统800可包括通信服务器801、无线专用网络通 信控制器802、路由器和“6-in-4”格式器803、应用程序服务器804 和数据库服务器805。无线专用网络通信控制器802可与专用无线网 络通信。路由器和“6-in-4”格式器803可与WAN通信。路由器和 “6-in-4”格式器还可包括隧道代理，或者在利用隧道代理的实施例 中，可独立于路由器和“6-in-4”格式器包括隧道代理。WAN可以是 因特网、企业内部网、或者任何其它类型的广域网。另一方面，格式 器可以是用于IPv6封装的“6 to 4”格式器。应用程序服务器可以是 可在公用事业网中使用的任意类型的应用程序。例子(但不限于)包括 记账应用程序，核算应用程序，储运消耗检测和/或管理应用程序，配 置和/或供应应用程序，网络应用程序(比如代理服务程序，DNS或 DNS服务程序)，存储、备份和/或恢复应用程序，客户接口应用程 序(例如，允许客户控制与节点相关的各个方面，或者控制节点的各个 方面的接口应用程序)，节点管理器，内容管理或传送系统，通信管理 器或通信提供应用程序等。
尽管后台管理系统800被描述成单一实体，不过可在一个或多个 计算机上，例如在数据中心中的多个服务器上实现后台管理系统800。 后台管理系统800的所述组件可在不同的计算机上实现，或者可跨越 多个计算机实现。另外，可跨在多个场所中或者在多个网络上的多个 计算机实现后台管理系统800。后台管理系统800还可集合或包括多 个应用程序。例如，后台管理系统可包括核算系统以及客户记账系统。 作为另一例子，后台管理系统可包括记账系统和代理服务器。另外的 备选实施例中可以包括任何数目的应用程序的其它组合。
公用事业节点子网络
图9是图解说明公用事业子网络900的一般方框图。网络900 可包括公用事业节点901。公用事业节点901可包括商品仪表，或者 可与商品仪表接口。公用事业节点901能够与通信网络902通信。在 一个优选实施例中，公用事业节点901包括能够利用IP协议(IPv4或 IPv6)与无线LAN通信的无线电设备。公用事业节点901还包括建筑 物内(in-premise)设备接口903。建筑物内设备接口903与建筑物内 设备904连接，从而提供公用事业节点和建筑物内设备之间的通信链 路。另外，公用事业节点可提供与之连接的建筑物内设备904和通信 网络902之间的通信链路。
在一个目前优选的实施例中，公用事业节点建筑物内设备接口 903向能够与之通信的建筑物内设备分配网络地址。在一个可能的实 施例中，建筑物内设备接口903分配的网络地址是IP地址。优选地， 分配给建筑物内设备的网络地址在通信网络902内是唯一的。建筑物 内设备接口903也可共享，或者允许共享分配给在建筑物内的子网外 的建筑物内设备的网络地址。从而，能够从建筑物的子网外直接寻址 建筑物内设备。公用事业节点代表对应的建筑物内设备代理分配的IP 地址，允许通信网络中的其它节点利用分配的IP地址与建筑物内设 备通信。例3通过一个可能的实施例举例说明这种情况。
例3-利用IPv6网络寻址的建筑物内通信
本例具有节点名称为Node 31 Cedar Ave的公用事业节点。Node 31 Cedar Ave被部署在居住单元(住宅)中并能够通过多种协议和通信 技术与建筑物内设备(住宅内的设备)通信。例如，公用事业节点31 Cedar Ave可以与利用无线个人局域网(WPAN)，或者利用PLC(电力 线载波)通信的设备通信，具有PLC能力的设备与住宅的电力网连接。 例证的住宅包括5个建筑物内设备，通过WPAN通信的恒温器，通 过WPAN通信的池泵，通过PLC通信的制冷器，和通过WPAN通 信的家庭娱乐系统。
WPAN可以是包括(但不限于)蓝牙、ZigBee(IEEE 802.15.4)、 IrDA、UWB(IEEE 802.15.3)、Dust TSMP、Insteon、基于IEEE802.15 的其它技术等的网络技术或标准中的任意之一或任意组合。
公用事业节点31 Cedar Ave利用IPv6通信协议，与公用事业网 无线通信。公用事业网包括其它公用事业节点和至少一个接入点，以 及用于管理节点31 Cedar Ave的BOS。
公用事业节点31 Cedar Ave包括监视和报告住宅的用电量的电 表。另外，Node 31 Cedar Ave包括其它商品仪表的接口，该接口与 监视和报告住宅的天然气用量的天然气表连接。
Node 31 Cedar Ave向每个建筑物内设备分配IPv6地址。Node 31 Cedar Ave与通信网络共享分配的恒温器、池泵、制冷器和娱乐系统 的IPv6地址。具体地说，与建筑物内管理入口共享建筑物内设备的 网络地址，所述建筑物内管理入口与公用事业网连接并且允许房主监 视和控制建筑物内设备。一个或多个建筑物内设备的网络地址也可由 通信网络内的Node 31 Cedar Ave代理，或者可通过通信网络与Node 31 Cedar Ave通信。
通过建筑物内管理入口，房主(或者其它人)可利用分配的IP地 址与建筑物内设备通信。Node 31 Cedar Ave接收预定给建筑物内设 备的分组，按照分配的IP地址识别预定设备，并通过适当的建筑物 内通信系统(WPAN、PLC等)把分组的有效负载转发给预定设备。类 似地，通过建筑物内通信系统从建筑物内设备接收的通信信号被放入 分组的有效负载中，并被发送给建筑物内管理入口，包括分配给建筑 物内设备的网络地址。
建筑物内设备的建筑物内注册表条目可读取：
建筑物内注册表
  建筑物内设备名称   分配的IPv6网络地址   建筑物内通信技术   本地地址   恒温器   地址1   ZigBee   Z1   制冷器   地址2   PLC   PLC1   池泵   地址3   ZigBee   Z2   娱乐系统   地址4   ZigBee   Z3
Node 31 Cedar Ave使用分配的网络地址和建筑物内通信技术， 以允许建筑物内设备和建筑物外通信网络之间的通信。
在一个优选实施例中，公用事业节点还可保持建筑物内设备的访 问控制列表(ACL)。通过利用ACL，公用事业节点允许按照ACL访 问建筑物内设备。例如，ACL可以规定家庭安全系统只允许来自安全 入口的访问。试图与家庭安全系统通信的任何设备或系统将被拒绝访 问，除非它提供对应于安全入口的在ACL中规定的适当核实信息。
公用事业节点ACL还可规定允许带内和/或带外通信的服务端 口或网络后台驻留程序(daemon)名称。
在一个目前优选的实施例中，公用事业节点可向建筑物内设备分 配可路由的网络地址。建筑物内设备可能不能使用网络地址，如上面 的例3中一样，WPAN和PLC设备使用它们自己的网络地址，并且 具有已分配IP地址。从而，分配给建筑物内设备的网络地址由公用 事业节点代理。在利用IPv6的实施例中，接入点可把它的分配的IPv6 地址的一部分分配给公用事业节点。公用事业节点又可从分配给公用 事业节点的IPv6地址中，向建筑物内设备分配地址。在一个优选实 施例中，AP可向一个或多个公用事业节点分配连续的地址块。公用 事业节点随后可把任意的分配地址，或者分配地址的一部分分配给建 筑物内设备。
分配给设备的网络地址可以部分或者完全基于与设备通信的公 用事业节点，接入点或者设备本身的MAC地址。
另外或者另一方面，规则或策略可被用于确定对建筑物内设备的 地址分配。规则可以基于设备类型，设备属性，设备使用的网络技术 或网络协议，设备的商品使用类型(例如，电、气、水等)，设备的商 品使用历史或特性(例如，高用量，中等用量等)，设备物理上所位于 的建筑物或建筑物的区域，或者设备的指定属性(例如，设备的重要性、 设备的用途、比如医疗设备、灭火设备、安全设备、紧急响应设备等 等)，或者基于设备的用户或建筑物的所有者/运营者指定的属性。规 则还可组合上面列举的多个因素，例如，考虑设备的类型、有形的建 筑物、电力消耗、和设备是否与安全或紧急响应相关。
另外或者另一方面，可为特定的设备、用途、用户等留出一些网 络地址。例如，对于应急救援人员或其设备可以留出一些网络地址。 从而，出现在给定建筑物内子网上的应急情况响应者的移动的建筑物 内设备可被指定为应急情况响应者的这种设备留出的一组地址中的 一个地址。也可按照规则分配从留出的一组地址中给出的地址，例如 根据响应者的类型(警察、消防员、EMT等)，他们的附属关系或组织 (部门，管辖区等)，设备类型，或者组织、目的、设备等的任何其它 属性分配地址。
例4举例说明利用公用事业节点，实现向公用事业节点分配地址 和把分配的地址指定给建筑物内设备的一个可能实施例。
例4-指定建筑物内IPv6网络地址
节点名称为Meter HM的公用事业节点被部署在居住单元(住宅) 中，并能够通过多种协议和通信技术与建筑物内设备(住宅或相邻住宅 内的设备)通信。另外，Meter HM还包括计量住宅中使用的电力的商 品仪表。Meter HM可与利用WPAN或PLC的设备通信，具有PLC 能力的设备与住宅的电力网连接。住宅包括可与Meter HM通信的6 个建筑物内设备：通过WPAN通信的恒温器，通过PLC通信的制冷 器，通过WPAN通信的住宅报警系统，监视住宅的一部分并通过 WPAN通信的摄像机，可监视老年亲属的健康并通过WPAN通信的 健康监测系统，和通过WPAN通信的家庭娱乐系统。
Meter HM利用IPv6通信协议与公用事业网无线通信。公用事 业网包括其它公用事业节点和接入点AP214、AP137和AP8，以及管 理Meter HM的BOS。BOS还包括客户入口，所述客户入口允许房 主监视和/或控制一些或全部的建筑物内设备。
接入点AP214、AP137和AP8均具有IPv6地址的/64分配。接 入点AP 137已把IPv6地址的/125分配给公用事业Meter HM。Meter HM从其IPv6地址的/125分配中选择地址，从而把地址指定给向它 登记的建筑物内设备。Meter HM把地址指定给通过WPAN通信的恒 温器，通过PLC通信的制冷器，通过WPAN通信的住宅报警系统， 通过WPAN通信的摄像机，通过WPAN通信的健康监测系统，和通 过WPAN通信的家庭娱乐系统。在一个或多个建筑物内设备被移除， 或者从Meter HM撤消登记的情况下，Meter HM可把指定给移除的 或者撤消登记的建筑物内设备的网络地址重新指定给另一个建筑物 内设备。
可按照各种标准隔离对公用事业节点的地址块的分配。例如，公 用事业网的地理或逻辑上不同的部分可具有从可用地址块的子集分 配的地址块。
尽管上面的例证实施例使建筑物内设备与指定给(或者安装在) 公用事业节点的某一建筑物的公用事业节点通信，不过备选实施例可 允许建筑物内设备通过相邻建筑物的公用事业节点通信。
尽管上面的例子按照CIDR(无类别域间路由)符号使用给定大小 的连续块，不过备选实施例可以使用任意大小的连续或不连续的地址 块。
源自IPv6节点的分组经IPv4网络的运送
接入点、后台管理系统或系统的另一组件可确定是否使用通过 IPv4网络的“6 to 4”或“6 in 4”通信。按照节点的类型、网络的类型、 选择的接入点、后台管理系统、消息的类型、消息的内容、希望的安 全级别等，公用事业网中的IPv6节点间的通过IPv4网络的通信可以 或者通过“6 to 4”通信或者通过“6 in 4”通信。例如，为了提高安全性， 可以使用“6 in 4”通信。注意，“6 in 4”通信常常被称为隧穿 (tunneling)，而“6 to 4”通信常常被称为网络地址转换(NAT)或分组 封装。
图10是图解说明其中IPv4隧道连接IPv6LAN和IPv6后台管 理系统的网络1000的一般方框图。网络1000包括两个局域网1001 和1002。LAN 1001和1002包括节点1003。在目前优选的实施例中， 节点1003是公用事业节点。LAN 1002与接入点AP11004连接。LAN 1001与接入点AP21005和AP31006连接。接入点AP11004和接入 点AP21005与通信网络1007连接。接入点AP31006与通信网络1008 连接。在目前优选的实施例中，通信网络1007和1008是广域网。后 台管理系统BOS-11009连接WAN 1007。后台管理系统BOS-21010 连接WAN 1007和WAN 1008。后台管理系统BOS-31011连接WAN 1008。
在该例证实施例中，LAN 1001和1002利用IPv6协议通信。类 似地，WAN 1008利用IPv6通信协议。连接LAN 1001和WAN 1008 的接入点AP31006利用IPv6。后台管理系统BOS-11009、BOS-21010 和BOS-31011都利用IPv6通信协议。
WAN 1007是IPv4网络，而且不支持IPv6。分别使LAN 1001 和1002与WAN 1007连接的接入点1004和1005能够利用IPv6通信， 并参与便利通过WAN 1007把IPv6分组运送到BOS 1009和1010， 并且反之亦然的机构。
通过利用IPv6地址和分组格式，源自LAN 1002上的节点1003 的预定给BOS-11009或BOS-21010的消息被发送给接入点AP1 1004。AP11004创建并使用通过WAN 1007的IPv6隧道(动态或人工 配置的)。从LAN 1001上的节点1003到BOS-21010的IPv6分组可 通过WAN 1007或通过WAN 1008路由。如果该IPv6分组将通过 WAN 1008被路由，那么使用AP31006，并且由于WAN 1008是IPv6 网络，因此不需要进行隧穿、转换或封装。不过，如果通过WAN 1007 路由该分组，那么使用AP21005，来自节点1003的IPv6分组或者通 过“6-in-4”隧道，如图10中所述，或者可被封装在IPv4分组中，以 便在6to4虚拟隧道中通过WAN 1007，如下结合图12所述。
如图11中所示，与IPv6LAN相关的接入点和BOS之间的分组 流通过IPv4WAN。
图12是图解说明其中IPv6分组通过IPv4WAN的网络1200的 一般方框图。网络1200可包括两个局域网1201和1202。LAN 1201 和1202包括节点1203。在目前优选的实施例中，节点1203是公用事 业节点。LAN 1201和1202利用IPv6协议和寻址与节点1203通信。 LAN 1202与接入点AP11204连接。LAN 1201与接入点AP21205 和AP31206连接。接入点AP11204和接入点AP21205与通信网络 1207连接。接入点AP31206与通信网络1208连接。在目前优选的实 施例中，通信网络1207和1208是利用IPv4协议和地址通信的广域 网。后台管理系统BOS-11209连接WAN 1207。后台管理系统BOS-2 1210连接WAN 1208。后台管理系统BOS-31211连接WAN 1208。
LAN 1201或1202上的向一个或多个后台管理系统BOS-1、 BOS-2和BOS-3发送消息的节点1203必须通过一个或多个IPv4 WAN 1207或1208。
LAN 1201或1202上的节点1203把利用IPv6地址的IPv6分组 发送给适当的接入点，以便与预定的后台管理系统通信。在BOS-1 1209是预定后台管理系统的情况下，AP11204可被用于连接WAN 1207。AP11204从节点1203接收IPv6分组，并可把接收的IPv6分 组封装在IPv4分组的有效负载部分中。AP1可具有或获得它自己的 用于此用途的全局IPv4地址。在IPv6分组前追加与协议41一致的 IPv4报头。在以IPv6分组作为有效负载的IPv4分组中(IPv6分组是 IPv4分组内的数据报)，使用与BOS-1相关的IPv4地址。通过提取在 IPv6目的地地址的2002::前缀之后的32位，也能够从封装的分组的 IPv6目的地地址得到追加的分组报头的BOS-1的IPv4地址。在这样 的实施例中，追加的分组中的IPv4源地址是AP1的IPv4地址。分组 IPv4分组随后通过WAN 1207被传给BOS-11209。BOS-11209接收 该IPv4分组，并提取封装的IPv6分组。IPv6分组的有效负载由BOS-1 1209提取。按照这种方式，AP11204和BOS-11209使用通过IPv4 WAN 1207的“6to 4”隧道转换，而不建立显式隧道。
另一方面，AP11204从节点1203接收IPv6分组，并把IPv6分 组封装在UDP分组中，以便利用WAN 1207传输给BOS-11209。如 上所述，按照这种方式，AP11204和BOS-11209能够通过IPv4WAN 1207交换IPv6分组。
意图通过IPv4WAN和IPv6LAN向节点1203发送消息的 BOS-11209可通过WAN 1207向AP11204发送IPv4分组。AP11204 可在从BOS-11209接收的预定给节点1203的分组的IPv4地址前追 加IPv6前缀，从而允许有效地转换IPv4地址，以便通过IPv6LAN 1201传送接收的分组。
在另一个备选实施例中，如上结合图10所述，可通过一个或多 个IPv4WAN创建IPv6“显式隧道”(或者可通过给定的IPv4WAN创 建一个以上的IPv6隧道)。例如，LAN 1201或1202上的节点1203 把利用IPv6地址的IPv6分组发送给适当的接入点，以便与预定的后 台管理系统通信。在BOS-11209是预定的后台管理系统的情况下， AP11204可被用于连接WAN 1207。AP11204接收来自节点1203的 IPv6分组，并建立通过IPv4WAN 1207的IPv6隧道(或者可访问建 立的IPv6隧道)。隧道代理(未示出)可建立通过IPv4WAN 1207的 IPv6隧道。这是一个配置的隧道(称为“6 in 4”隧道)，其中在目前优 选的实施例中，两边的节点，即预定的BOS节点和AP节点之间的通 信将总是使用该隧道。在建立通过广域网的隧道时，可在公用事业网 的接入点和后台管理系统之间交换配置脚本。在一个优选实施例中， AP11204建立到BOS-11209的IPv6隧道。不过，备选实施例可使一 个或多个后台管理系统建立通过WAN到一个或多个接入点的“6 in 4”隧道。“6 in 4”隧道是配置的隧道。在备选实施例中，也可使用 IPv6分组的UDP封装来避免经过WAN 1207的传送分组不会受到可 能存在于WAN 1207中的任意NAT(网络地址转换)设备的阻碍。 AP11204接收的IPv6分组IPv4经通过WAN 1207的“6 in 4”隧 道被传给BOS-11209。BOS-11209接收并处理IPv6分组。类似地， BOS-11209可利用通过WAN 1207的“6 in 4”隧道，经AP11204把 IPv6分组发送给节点1203。
IPv4分组经IPv6公用事业LAN网络的运送
图13是图解说明其中IPv4分组通过IPv6LAN的网络1300的 一般方框图。网络1300可包括两个局域网1301和1302。LAN 1301 和1302包括节点1303。在目前优选的实施例中，节点1303是公用事 业节点。LAN 1302与接入点AP11304连接。LAN 1301与接入点AP2 1305和AP31306连接。接入点1304和接入点1305与通信网络1307 连接。接入点1306与通信网络1308连接。在目前优选的实施例中， 通信网络1307和1308是广域网。后台管理系统BOS-11309与WAN 1307连接。后台管理系统BOS-21310与WAN 1307和WAN 1308连 接。后台管理系统BOS-31311与WAN 1308连接。
LAN 1301上的节点1312是利用IPv4通信的IPv4节点，而LAN 1301利用IPv6。向通过IPv6WAN和接入点与LAN 1301连接的BOS 1310发送消息的节点1312可由LAN 1301上发送IPv4分组的节点 1312实现。
节点1312把其IPv4分组发送给AP2以便转发给BOS-11309。 这种情况下，AP2具有读取IPv4分组中的目的地报头，但不重新格 式化该分组的能力；分组通过IPv4WAN 1307到达BOS-11309或 BOS-21310。BOS-11309或BOS-21310都具有剥离IPv4分组，读 取源信息和有效负载的能力；BOS-11309或BOS-21310还产生预定 给IPv4节点1312的IPv4分组，以便经过WAN 1307，并由AP21305 转发给节点1312。
在一个可能的备选实施例中，AP21305具有把IPv4地址和报头 映射和转换成IPv6，另外读取有效负载并将其映射到IPv6分组的能 力。之后，类似于所有其它IPv6分组，该IPv6分组在6to4或6in4 隧道中通过WAN 1307；BOS 1309和BOS 1310接收和处理重新格式 化的IPv6分组，还在给节点1312的任意响应或者与节点1312的任 意通信中产生IPv6分组。返回的IPv6分组由AP21305转换回IPv4 格式，之后被转发给节点1312。
在又一个可能的实施例中，从节点1312经IPv6WAN向BOS 1310或BOS 1311前进的IPv4分组由AP21305或AP31306转换成 IPv6格式，并被转发给BOS 1310或BOS 1311(按照这种方式，不需 要涉及“6in 4”或“6to 4”隧穿)。
上面关于具体实施例说明了本发明。不过，对本领域的技术人员 来说，显然能够用除上述优选实施例之外的特定形式具体体现本发 明，而不脱离本发明的精神。
从而，优选的实施例仅仅是例证性的，不应被视为对本发明的限 制。本发明的范围由附加权利要求限定，而不是由前述说明限定，落 入权利要求范围内的所有变化和等同物包含于其中。