建立智能架构小区网状网络的方法

申请号 CN201410063538.7 申请日 2014-02-25 公开(公告)号 CN104219678A 公开(公告)日 2014-12-17
申请人 启碁科技股份有限公司; 发明人 J.C.特兰; G.萨尼;
摘要 本 发明 提供一种建立智能架构小区网状(Smart Architecture Cell Mesh,SACM)网络的方法。该方法包含有部署多个网状 节点 ,每一网状节点具有一网状节点能 力 以和其他网状节点通信以及一网关能力以接入一服务网络,其中该服务网络提供一无线通信服务;于该多个网状节点间建立多个链结,每一链结连接该多个网状节点的二个网状节点;从该多个网状节点中搜寻以及选择多个动态网关节点,并建立该多个动态网关节点以及该服务网络间的多个连线;执行一路由规划以及一路径最佳化,以取得全部该多个网状节点接入该服务网络的一最佳化路径。
权利要求

1.一种建立一智能架构小区网状(Smart Architecture Cell Mesh,SACM)网络的方法,该方法包含有:
部署多个网状节点(mesh nodes),每一网状节点具有一网状节点能以和其他网状节点通信以及一网关能力以接入一服务网络,其中该服务网络提供一无线通信服务;
在该多个网状节点间建立多个链结,每一链结连接该多个网状节点的二个网状节点;
从该多个网状节点中搜寻以及选择多个动态网关节点,并建立该多个动态网关节点以及该服务网络间的多个连线;以及
执行一路由规划以及一路径最佳化,以对该全部的多个网状节点取得接入该服务网络的一最佳化路径。
2.如权利要求1所述的方法,其还包含将该多个网状节点分成多个微网
(micro-meshes)。
3.如权利要求1所述的方法,其还包含执行一自我修复以及一负载平衡。
4.如权利要求3所述的方法,其中执行该负载平衡包含:
对该多个微网执行一自我分割(self-partitioning)。
5.如权利要求3所述的方法,其中执行该自我修复包含下列至少一个:
根据一重选准则,动态重选该多个网关节点;
在该最佳化路径中的任何链结中断或不稳时,重新选择至该服务网络的该最佳路径;
以及
对该多个网状节点执行一节点迁移,以从一第一微网移至一第二微网。
6.如权利要求5所述的方法,其中该重选准则包含下列至少一个:一网络拥塞、一节点连线失败、一效能评估以及一微网同化(micro-mesh osmosis)。
7.如权利要求1所述的方法,其还包含监控与该服务网络连线的一状态以及在该服务网络发生故障时通过一网状节点故障转移(mesh fail-over)执行一网关备份(gateway backup)。
8.如权利要求1所述的方法,其还包含连接该多个网状节点以及多个电子装置。
9.如权利要求1所述的方法,其中该多个网状节点组态设定为一机器类型
(Machine-to-Machine,M2M)通信。
10.如权利要求1所述的方法,其还包含交换该多个网状节点间的加密金钥
(cryptographic key),以执行一点对点(end-to-end)安全性。
11.如权利要求1所述的方法,其中该服务网络为一蜂窝式网络、一卫星网络或一有线/光纤网络。
12.如权利要求1所述的方法,其中从该多个网状节点中搜寻以及选择该多个动态网关节点的步骤包含在一第一微网中搜寻以及选择至少一动态网关节点。
13.如权利要求12所述的方法,其中在该第一微网中搜寻以及选择该至少一动态网关节点的步骤包含:
根据一小区射频信号准则对该第一微网中的多个网关候选者排名,并产生一排名结果,其中该多个网关候选者为在该第一微网中符合该小区射频准则的网状节点;
根据该排名结果选择前N个网关候选者,其中N为在该第一微网中的一动态网关节点最大数量;
根据一微网路由规划准则,以该N个网关候选者为起点执行一路由规划;以及判断在该第一微网中的该所有多个网状节点皆在一涵盖范围内;以及
回报该N个网关候选者为该第一微网的动态网关节点。
14.如权利要求13所述的方法,其中该小区射频信号准则包含下列至少一个:一接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)、一参考信号接收功率(Reference Signal Received Power,RSRP)、一参考信号接收质量(Reference Signal Received Quality,RSRQ)、一通道质量指示(Channel Quality Indicator,CQI)、一数据产能(Data Throughput)、一调制编码机制(Modulation and Coding Scheme,MCS)。
15.如权利要求13所述的方法,其还包含:根据该排名结果,以其他网关候选者取代该选择的网关候选者,以涵盖该第一微网的该所有多个网状节点。
16.如权利要求13所述的方法,其中该微网路由规划准则包含下列至少一个:
从一终端网状节点至该服务网络包含最少网状节点的一微网路由;
具有一最佳微网射频信号的一微网路由;以及
具有一最佳数据率的一微网路由。
17.一种用于一网状节点加入/重新加入一第一微网的方法,该方法包含有:
自我评估该网状节点的一网状节点能力以及一网关能力;
搜寻一邻近动态网关节点,以及判断是否搜寻到该邻近动态网关节点;
在搜寻到该邻近动态网关节点时,计算一小区射频信号准则,以及判断是否符合该小区射频信号准则;以及
在不符合该小区射频信号准则时,加入或重新加入该第一微网。
18.如权利要求17所述的方法,其中该小区射频信号准则包含有下列至少一个:一接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)、一参考信号接收功率(Reference Signal Received Power,RSRP)、一参考信号接收质量(Reference Signal Received Quality,RSRQ)、一通道质量指示(Channel Quality Indicator,CQI)、一数据产能(Data Throughput)、一调制编码机制(Modulation and Coding Scheme,MCS)。
19.如权利要求17所述的方法,其还包含在符合该小区射频信号准则时,宣告一网关状态以及准备建立一第二微网。
20.如权利要求17所述的方法,其还包含:
在未搜寻到该邻近动态网关节点时,计算一网关选择准则以及判断是否符合该小区射频信号准则;以及
在符合该小区射频信号准则时,宣告一网关状态以及准备建立一第二微网。
21.如权利要求20所述的方法,其还包含:
在不符合该小区射频信号准则时,宣告一网状节点状态。
22.如权利要求17所述的方法,其中自我评估该网状节点能力以及该网关能力执行于该网状节点开机时、或在一计时器计时期满时、或于一网关备份不可利用时,其中该网关备份为该第一微网中的另一动态网关节点。
23.一种智能架构小区网状(Smart Architecture Cell Mesh,SACM)网络,包含有:
一服务网络,用来提供一无线通信服务;
多个网状节点,用来于该多个网状节点间建立多个链结,每一链结连接该多个网状节点的二个网状节点,每一网状节点具有一网状节点能力以和其他网状节点通信以及一网关能力以接入该服务网络;以及
多个动态网关节点,用来动态接入该服务网络,其中该多个动态网关节点选自于该多个网状节点。
24.如权利要求23所述的智能架构小区网状网络,其中该多个网状节点还用来组成多个微网(micro-meshes)。
25.如权利要求23所述的智能架构小区网状网络,其中该服务网络为一蜂窝式网络、一卫星网络或一有线/光纤网络。
26.如权利要求23所述的智能架构小区网状网络,其中该多个网状节点组态设定为一机器类型(Machine-to-Machine,M2M)通信。
27.如权利要求23所述的智能架构小区网状网络,其中该每一网状节点包含:
一邻近区域网络(Neighborhood Area Network,NAN)通信模,用来连接多个邻近网状节点;
一大区域网络(Wide Area Network,WAN)通信模块,用来连接该服务网络;
一家用区域网络(Home Area Network,HAN)通信模块,用来连接多个电子装置;
一记忆单元,用来存储多个加密金钥以及执行一处理方法所对应的一程序代码;以及一应用处理模块,耦接于该邻近区域网络通信模块、该大区域网络通信模块、该家用区域网络通信模块以及该记忆单元,用来管理该邻近区域网络通信模块、该大区域网络通信模块以及该家用区域网络通信模块,以及处理该程序代码以执行该处理方法。
28.如权利要求23所述的智能架构小区网状网络,其中该多个网状节点还用来搜寻以及选择该多个动态网关节点。
29.如权利要求23所述的智能架构小区网状网络,其中该多个网状节点、该动态网关节点以及该服务网络还用来互相合作以执行一路由规划以及一路径最佳化,以对该全部多个网状节点取得接入该服务网络的一最佳化路径。
30.如权利要求24所述的智能架构小区网状网络,其中该多个网状节点还用来执行一自我修复以及一负载平衡。
31.如权利要求30所述的智能架构小区网状网络,其中执行该负载平衡包含对该多个微网执行一自我分割(self-partitioning)。
32.如权利要求30所述的智能架构小区网状网络,其中执行该自我修复包含下列至少一个:
根据一重选准则,动态重选该多个动态网关节点;
在该最佳化路径中的任何链结中断或不稳时,重新选择至该服务网络的该最佳路径;
以及
对该多个网状节点执行一节点迁移,以从一第一微网移至一第二微网。
33.如权利要求32所述的智能架构小区网状网络,其中该重选准则包含下列至少一个:一网络拥塞、一节点连线失败、一效能评估以及一微网同化(micro-mesh osmosis)。
34.如权利要求27所述的智能架构小区网状网络,其中该处理方法还包含监控与该服务网络连线的一状态以及在该服务网络发生故障时通过一网状节点故障转移(mesh fail-over)执行一网关备份。
35.如权利要求27所述的智能架构小区网状网络,其中该处理方法还包含交换该多个网状节点间的加密金钥(cryptographic key),以执行一点对点(end-to-end)安全性。
36.如权利要求28所述的智能架构小区网状网络,其中从该多个网状节点中搜寻以及选择该多个动态网关节点包含:在一第一微网中搜寻以及选择至少一动态网关节点。
37.如权利要求36所述的智能架构小区网状网络,其中在该第一微网中搜寻以及选择该至少一动态网关节点包含:
根据一小区射频信号准则对该第一微网中的多个网关候选者排名,并产生一排名结果,其中该多个网关候选者为在该第一微网中符合该小区射频准则的网状节点;
根据该排名结果选择前N个网关候选者,其中N为在该第一微网中的一动态网关节点最大数量;
根据一微网路由规划准则,以该N个网关候选者为起点执行一路由规划;以及判断在该第一微网中的该所有多个网状节点皆在一涵盖范围内;以及
回报该N个网关候选者为该第一微网的动态网关节点。
38.如权利要求37所述的智能架构小区网状网络,其中该小区射频信号准则包含下列至少一个:一接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)、一参考信号接收功率(Reference Signal Received Power,RSRP)、一参考信号接收质量(Reference Signal Received Quality,RSRQ)、一通道质量指示(Channel Quality Indicator,CQI)、一数据产能(Data Throughput)、一调制编码机制(Modulation and Coding Scheme,MCS)。
39.如权利要求36所述的智能架构小区网状网络,其还包含根据该排名结果,以其他网关候选者取代该选择的网关候选者,以涵盖该第一微网的该所有多个网状节点。
40.如权利要求37所述的智能架构小区网状网络,其中该微网路由规划准则包含下列至少一个:
从一终端网状节点至该服务网络包含最少网状节点的一微网路由;
具有一最佳微网射频信号的一微网路由;以及
具有一最佳数据率的一微网路由。
41.如权利要求37所述的智能架构小区网状网络,其中该每一网状节点还用来:
自我评估该网状节点的一网状节点能力以及一网关能力;
搜寻一邻近动态网关节点,以及判断是否搜寻到该邻近动态网关节点;
在搜寻到该邻近网关节点时,计算一小区射频信号准则,以及判断是否符合该小区射频信号准则;以及
在不符合该小区射频信号准则时,加入或重新加入该第一微网。
42.如权利要求41所述的智能架构小区网状网络,其还包含在符合该小区射频信号准则时,宣告一网关状态以及准备建立一第二微网。
43.如权利要求41所述的智能架构小区网状网络,其还包含:
在未搜寻到该邻近动态网关节点时,计算一网关选择准则以及判断是否符合该小区射频信号准则;以及
在符合该小区射频信号准则时,宣告一网关状态以及准备建立一第二微网。
44.如权利要求43所述的智能架构小区网状网络,其还包含:
在不符合该小区射频信号准则时,宣告一网状节点状态。
45.如权利要求41所述的智能架构小区网状网络,其中自我评估该网状节点能力以及该网关能力执行于该网状节点开机时、或于一计时器计时期满时、或于一网关备份不可利用时,其中该网关备份为该第一微网中的另一动态网关节点。

说明书全文

建立智能架构小区网状网络的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种建立一网状网络的方法,尤其涉及一种建立一种用于机器类型通信的智能架构小区网状网络的方法。

背景技术

[0002] 机器类型通信(Machine-Type communication,MTC)是数据通信的其中一种类别,其包含一或多个单元,而无需与使用者互动。也就是,机器类型通信的通信概念可根据一机器类型通信装置所使用的一网络端,例如已存在的GSM/EDGE无线接取网络(以下简称,GERAN)、通信移动通信系统(以下简称,UMTS)、长期演进式系统或类似通信系统,而非使用者所使用的移动基站。在机器类型通信的机器装置可称为机器类型通信装置。目前有多种不同的机器类型通信装置,例如:贩卖机、表等等。机器类型通信装置可广泛地被用于不同领域中。机器类型通信装置具有与一般移动基站不同的特性,因此机器类型通信的最佳化服务不同一般人对人的通信。相较于目前移动网络通信服务,机器类型通信的特征可为不同的市场需求、数据通信、低成本、服务范围广以及低传输数据量。
[0003] 智能电表的发展已行的有年,并等待新的技术、发明以降低实行成本至收益平衡。现实上,在成本以及新颖性上在目前尚未达到平衡的支点
[0004] 在智能电表市场中,已提案及发展某些网状网络(Mesh network,Mesh v1.0),例如:Trilliant的安全网状网络以及Utility IQ的春(Silver Spring)网络。两个网状网络都提出不具备有广域网(Wide Area Network,WAN)连线能的多个简易节点。所有网状网络通过一建立的公众交换电话网络(Public Switched Telephone Network,PSTN)的网关中心节点(gateway concentrator node)连线至软件端。网关中心节点集中所有节点的通信,并传送至一服务器
[0005] 藉由每一网关中心节点支持1000到2000个低成本网状节点,理论上可为部署智能电表之一低成本解决方案。然而,在现实环境中并非正确。在现实的部署上,每个网关中心节点仅能支持20到50个网状节点。因此,此解决方案的经济上的论点并不成立。此外,部署上千个或上百个网关中心节点需要通过谨慎的调查以及详细的部署计划。如此一来,会增加网状网络额外的潜在成本。在部署跨区域/客户端大型架构的最大问题在于实现的简易性。不正确的网关中心节点设定会增加险以及成本。
[0006] 此种网络类别的另一重大缺点在于大型网状网关中心节点突然断电时的相关可靠度以及其对子服务网状节点的影响。典型克服此潜在错误的方法为增加网关中心节点的能力,然而同时也增加了整体部署的成本。

发明内容

[0007] 因此,本发明的主要目的即在于提供一种建立一智能架构小区网状网络的方法。
[0008] 本发明公开一种建立一智能架构小区网状(Smart Architecture Cell Mesh,SACM)网络的方法。该方法包含有部署多个网状节点(mesh nodes),每一网状节点具有一网状节点能力以和其他网状节点通信以及一网关能力以接入一服务网络,其中该服务网络提供一无线通信服务;于该多个网状节点间建立多个链结,每一链结连接该多个网状节点的二个网状节点;从该多个网状节点中搜寻以及选择多个动态网关节点,并建立该多个动态网关节点以及该服务网络间的多个连线;以及执行一路由规划以及一路径最佳化,以取得全部该多个网状节点接入该服务网络的一最佳化路径。
[0009] 本发明另公开一种用于一网状节点加入/重新加入一第一微网的方法。该方法包含有自我评估该网状节点的一网状节点能力以及一网关能力;搜寻一邻近动态网关节点,以及判断是否搜寻到该邻近动态网关节点;在搜寻到该邻近网关节点时,计算一小区射频信号准则,以及判断是否符合该小区射频信号准则;以及在不符合该小区射频信号准则时,加入或重新加入第一微网。附图说明
[0010] 图1为本发明实施例一智能架构小区网状的示意图。
[0011] 图2为本发明实施例一流程的示意图。
[0012] 图3-图5为本发明实施例SACM网络的架构图。
[0013] 图6为本发明实施例一流程的示意图。
[0014] 图7为本发明实施例一流程的示意图。
[0015] 图8为本发明实施例一流程的示意图。
[0016] 图9为本发明实施例一效能型路由的示意图。
[0017] 图10为本发明实施例一通信装置的示意图。
[0018] 【符号说明】
[0019] 10 SACM网络
[0020] 100、X、Y、Z、A、B、C 网状节点
[0021] 101 电子装置
[0022] 120、E、F 动态网关节点
[0023] 140 服务网络
[0024] L1、L2、L3、L1_1、L1_2 连线
[0025] 20、60、70、80 流程
[0026] 200、202、204、206、208、210 步骤
[0027] 600、602、604、606、608、610 步骤
[0028] 612、614、616、618、620 步骤
[0029] 700、702、704、706、708、710 步骤
[0030] 712、714、716、718、720、722 步骤
[0031] 724、726 步骤
[0032] 800、802、804、806、808、810 步骤
[0033] M1、M2、M3、M5、M6 微网
[0034] A、B、C、D、E、F、G、GW 节点
[0035] 1000 通信装置
[0036] 1020 邻近区域网络通信模
[0037] 1040 大区域网络通信模块
[0038] 1060 家用区域网络通信模块
[0039] 1080 记忆单元
[0040] 1100 应用处理模块
[0041] 1120 接口模块

具体实施方式

[0042] 请参考图1,图1为本发明实施例一智能架构小区网状(Smart Architecture Cell Mesh,以下简称SACM)网络10的示意图。如图1所示,SACM网络10包含有多个网状节点100、多个电子装置101、多个动态网关节点120以及一服务网络140。服务网络140可为提供一无线通信服务(例如:数据传输或语音传输)的一蜂窝式网络(cellular network)、一卫星网络(satellite network)以及一有线/光纤网络,或一电力线通信(Power line communication,PLC)网络。若服务网络140为蜂窝式网络,服务网络140可包含有一无线接入网络,其使用一无线接入技术(radio access technology,RAT),例如:全球移动通信系统技术(Global System for Mobile Communication,GSM/2G)、通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System,UMTS/3G)、或长期演进式技术(Long Term Evolved,LTE/4G)。服务网络140的无线接入网络可为使用全球移动通信系统技术的一全球移动通信系统/全球增强型数据传输的无线接入网络(GSM/EDGE Radio Access Network,GERAN)、或使用宽带码分多工接入/高速分组接入(High Speed Packet Access,HSPA)技术的一通用移动通信系统的陆地无线接入网络(UMTS Terrestrial Radio Access Network,UTRAN)、或使用长期演进/长期演进强化技术的一演进通用移动通信系统的陆地无线接入网络(Evolved-UTRAN,E-UTRAN)。
[0043] 多个网状节点100用于监测系统、远端维护/控制以及测量。多个网状节点100的每一网状节点具有与其他网状节点通信的能力以及扮演其他网状节点的中继站,甚至扮演接入服务网络140的一动态网关节点120。多个网状节点100可设定为机器类型通信(Machine-to-Machine,M2M)。每一网状节点100可连接到多个电子装置101。电子装置101可为电灯、帮浦、水、计算机、烤箱、暖气等等。多个网状节点100与多个电子装置101建立多个连线L3,搜集并回报多个电子装置101的数据。多个连线L3,较佳地,符合一Zigbee、Home Plug以及m-bus标准,其具有低成本以及低功率的特点。
[0044] 通过不同的网络接入技术,例如封巢式技术、卫星通信技术或电力线技术,多个动态网关节点120允许多个网状节点100连接至服务网络140。为了使得所有的网状节点100接入服务网络140,动态网关节点120可利用不同的通信协议,作为不同网络(例如:网状网络以及蜂窝式网络)的接口。动态网关结点120的主要特征在于动态网关节点120并非专属或固定。动态网关节点120可根据运算以及统计,由多个网状节点100中选取,且动态网关节点120可重选以及变更。在此情况下,不需要固定的且昂贵的网关中心节点(gateway concentrator node),因此SACM网络10的成本可相对较低。
[0045] 请参考图2,图2为本发明实施例一流程20的示意图。流程20用来建立机器类型通信的SACM网络10。流程20包含下列步骤:
[0046] 步骤200:开始。
[0047] 步骤202:部署多个网状节点100。
[0048] 步骤204:在多个网状节点100间建立多个链结L1,每一链结L1连接多个网状节点100的二个网状节点。
[0049] 步骤206:从多个网状节点100中搜寻以及选择多个动态网关节点120,并建立多个动态网关节点120以及服务网络140间的多个连线L2。
[0050] 步骤208:执行一路由规划以及一路径最佳化,以对全部网状节点100取得接入服务网络140的一最佳化路径。
[0051] 步骤210:结束。
[0052] 根据流程20,多个网状节点100被部署。每个网状节点100具备和其他网状节点100通信的网状节点能力以及接入服务网络140的网关能力。在多个网状节点100被部署后,多个链结L1建立在每两个网状节点100之间。优选地,多个链结L1符合一Wi-Fi标准。也就是说,多个网状节点100通过Wi-Fi或Wi-Fi替代技术互相通信。SACM网络10可发现连线至服务网络140的网状节点。接着,SACM网络10从多个网状节点100中搜寻以及选择多个动态网关节点120。通过不同的蜂窝式技术(例如:2G/3G/4G)、卫星通信技术或电力线技术,多个动态网关节点120与服务网络140建立多个连线L2。多个动态网关节点120的选择可根据小区射频信号准则。小区射频信号选择包含有下列其中至少一个:
一接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)、一参考信号接收功率(Reference Signal Received Power,RSRP)、一参考信号接收质量(Reference Signal Received Quality,RSRQ)、一通道质量指示(Channel Quality Indicator,CQI)、一数据产能(Data Throughput)、一调制编码机制(Modulation and Coding Scheme,MCS)。根据流程20,在SACM网络内无须指派专属的动态网关节点。换句话说,所有的网状节点100皆具有机会成为动态网关节点120。当多个连线L2被建立后,SACM网络10执行路由规划以及路径最佳化,以对全部网状节点100取得接入服务网络140的最佳化路径。如此一来,SACM网络10可自我形成,无需要或极少涉及使用者介入。
[0053] SACM网络10可将多个网状节点100分成多个微网(micro-mesh)。每个微网中至少存在一动态网关节点120,以提供微网中其他网状节点100接入服务网络140。SACM网络10可增加或减少每个微网中网状节点100的数目,以利用自我分割执行负载平衡。同时,微网中的网状节点100可从目前微网移到另一个微网,以执行自我修复。举例来说,在SACM网络中包含有两个微网M1以及M2,如图3所示。一网状节点X处于微网M1的涵盖范围内。
当网状节点X与微网M1中的一网状节点Y失去连线时,网状节点X移动至微网M2,以尝试连线至微网M2的一网状节点Z。因此,藉由其他可利用的微网,网状节点X可容易地重新连线。如此一来,使得SACM网络更有弹性以及强健。
[0054] 另一方面,SACM网络10可执行其他自我修复,如图4以及图5所示。在图4中,SACM网络10有微网M3以及M4。当网状节点A以及B间的链结L1_1中断或不稳定时(例如:服务质量不良),网状节点A尝试与微网M3中的另一网状节点C连线,以建立新的链结L1_2。即,当最佳路径上的任一链结中断或不稳定时,SACM网络10重新选择至服务网络140的最佳路径。
[0055] 进一步,SACM网络10可根据一特定准则,重选动态网关节点120,以维持最佳的连线质量。动态网关节点120的变更可根据特定准则,例如:一网络拥塞、一节点连线失败、一效能评估(例如:通过其他的动态网关节点具有到服务网络140较佳的路径规划)以及一微网同化(micro-mesh osmosis,例如:当一网状节点成为后备滞留(back-haul stranded)时,其需要与其他相邻微网动态合并的能力,以确保连线稳定性)其中至少一个。请参考图5,在图5中SACM网络10包含微网M5以及M6。当微网M5的一动态网关节点E失去与服务网络140的连线时,SACM网络10从其他的网状节点重选一新的动态网关节点F,以取代动态网关节点E并重新进行连线。SACM网络10的另一特征在于SACM网络10可监控多个连线L2(例如:2G/3G/4G)的一状态以及在服务网络140发生故障时通过一网状节点故障转移(mesh fail-over)执行一网关备份(gateway backup,后援)。
[0056] 请参考图6,图6本发明一流程60的实施例。流程60用于一网状节点,用以加入一微网。流程60包含下列步骤:
[0057] 步骤600:开启电源。
[0058] 步骤602:自我评估该网状节点的一网状节点能力以及一网关能力。
[0059] 步骤604:搜寻一邻近动态网关节点。
[0060] 步骤606:判断是否搜寻到该邻近动态网关节点?若是,执行步骤608;若否,执行步骤616。
[0061] 步骤608:计算一小区射频信号准则。
[0062] 步骤610:判断该网状节点是否符合该小区射频信号准则?若是,执行步骤614;若否,执行步骤612。
[0063] 步骤612:加入一已存在的微网。
[0064] 步骤614:宣告一网关状态,以及准备建立一新微网。
[0065] 步骤616:计算一小区射频信号准则。
[0066] 步骤618:判断该网状节点是否符合该小区射频信号准则?若是,执行步骤614;若否,执行步骤620。
[0067] 步骤620:宣告一网状节点状态。
[0068] 根据流程60,网状节点自我评估本身网状节点能力以及网关能力。接着,网状节点搜寻邻近动态网关节点,并判断是否搜寻到邻近动态网关节点。若搜寻到邻近动态网关节点,网状节点计算小区射频信号准则。小区射频信号准则用来指示从一特定网状节点到一服务网络(如:蜂窝式基站)的射频信号强度。小区射频信号准则包含下列至少一个:一接收信号强度指示、一参考信号接收功率、一参考信号接收质量、一通道质量指示、一数据产能、一调制编码机制。网状节点判断是否符合小区射频信号准则。若不符合小区射频信号准则,网状节点加入已存在的微网。若符合小区射频信号准则,网状节点宣告网关状态,并预备建立新的微网。
[0069] 此外,当一网状节点尝试重新加入一微网,可修改流程60,如图7所示。图7为本发明实施例一流程70的示意图。流程70用于一网状节点,用以重新加入一微网。流程70包含下列步骤:
[0070] 步骤700:操作于一稳定状态并启动一计时器。
[0071] 步骤702A:判断该计时器是否计时期满?若是,执行步骤708;若否,执行步骤700。
[0072] 步骤702B:该网状节点是否失去与服务网络140的连线?若是,执行步骤704;若否,执行步骤700。
[0073] 步骤704:一网关备份是否可利用?若是,执行步骤706;若否,执行步骤708。
[0074] 步骤706:将该网关备份设为一动态网关节点。
[0075] 步骤708:自我评估该网状节点的一网状节点能力以及一网关能力。
[0076] 步骤710:搜寻一邻近动态网关节点。
[0077] 步骤712:判断是否搜寻到该邻近动态网关节点?若是,执行步骤714;若否,执行步骤722。
[0078] 步骤714:计算一小区射频信号准则。
[0079] 步骤716:判断该网状节点是否符合该小区射频信号准则?若是,执行步骤720;若否,执行步骤718。
[0080] 步骤718:加入一已存在的微网。
[0081] 步骤720:宣告一网关状态,以及准备建立一新微网。
[0082] 步骤722:计算一小区射频信号准则。
[0083] 步骤724:判断该网状节点是否符合该小区射频信号准则?若是,执行步骤720;若否,执行步骤726。
[0084] 步骤726:宣告一网状节点状态。
[0085] 根据流程70,网状节点初始时操作于稳定状态并启动计时器。网状节点判断计时器是否计时期满或与一服务网络(例如:服务网络140)失去连线。若计时器计时期满,网状节点执行步骤708-726。若否,返回稳定状态。若与服务网络140失去连线,网状节点判断网关备份是否可利用。在网关备份可利用的情况下,网状节点将网关备份设定为一状态网关节点。否则,网状节点执行步骤708-726。此外,网状节点可根据一标志lost_GW或一标志GW_reset,判断与服务网络140失去连线。若标志lost_GW或标志GW_reset的数值为真,代表网状节点失去与服务网络的连线。
[0086] 关于在一微网中搜寻以及选择一或多个动态网关节点,可参考一流程80。流程80包含下列步骤:
[0087] 步骤800:根据一小区射频信号准则对一微网中的全部的网关候选者排名,并产生一候选者表单,其中网关候选者为在该微网中符合该小区射频准则的网状节点。
[0088] 步骤802:根据该候选者表单选择前N个网关候选者,其中N为在该微网中的一动态网关节点最大数量。
[0089] 步骤804:根据一微网路由规划准则,以该N个网关候选者为起点执行一路由规划。
[0090] 步骤806:判断在该微网中的所有网状节点是否皆在一涵盖范围内?若是,执行步骤808;若否,执行步骤810。
[0091] 步骤808:回报该N个网关候选者为该微网的动态网关节点。
[0092] 步骤810:以该候选者表单中的其他网关候选者取代该选择的网关候选者,以涵盖该微网的所有网状节点并返回步骤804。
[0093] 根据流程80,微网中所有的网关候选者根据小区射频信号准则进行排名。小区射频信号准则用来指示从一特定网状节点到一服务网络(如:蜂窝式基站)的射频信号强度。小区射频信号准则包含下列至少一个:一接收信号强度指示、一参考信号接收功率、一参考信号接收质量、一通道质量指示、一数据产能、一调制编码机制。排名前N个网关候选者从候选者表单中被选取,N为一可编程参数,代表为微网中动态网关节点的最大数目。根据微网路由规划准则可对被选取的N个网关候选者执行路由规划,以涵盖微网中所有的网状节点。若微网中所有的网状节点皆在涵盖范围内,回报N个所选取的网关候选者为微网的动态网关节点。若微网中所有的节点没有在涵盖范围内,则从候选者表单中选择其他的网关候选者取代原本的网关候选者。
[0094] 上述微网路由规划准则包含下列至少一个:搜寻从一终端网状节点至服务网络包含最少网状节点的一微网路由(即,较少分享器(hop))、具有一最佳微网射频信号的一微网路由以及具有一最佳数据率的一微网路由。请参考图9,图9为本发明实施例一效能型的路由规划。在图9中,对节点B、C以及D来说,节点A具有可见性。为了连线至动态网关节点,节点A具有下列路由规划:A,B,D,E,F,GW或A,C,D,E,G,GW或A,D,E,GW等等。然而,在应用效能型路由规划,仅路由:A,D,E,GW被选择,因为其符合最快、最少分享器的准则。
[0095] 流程80的实现方式可参考下列简单叙述。一微网M3中具有35个网状节点。微网M3的一可编程参数Max_nodes设定为40,其代表微网M3内一最多网状节点数量。其中,35个网状节点的30个网状节点为网关候选者。网关候选者根据小区射频信号准则排名网关候选者,因而产生一候选者名单L。微网M3内一最大动态网关节点数量被设定为2,因此选取在候选者名单L中的前两名网关候选者G1以及G2(具有最佳的信号强度的前两名),并回报为微网M3中动态网关节点。若从网关候选者G1以及G2为起点的路由可涵盖微网M3中所有的网状节点,则回报所选取的网关候选者G1以及G2为微网M3中动态网关节点。
若从网关候选者G1以及G2为起点的路由无法涵盖微网M3中所有的网状节点,则选择候选者名单L中其他的网关候选者,以取代先前选择的网关候选者G1以及G2。接着,重新计算从新的网关候选者的路由规划,并重复上述步骤。
[0096] 在本发明实施例中,需考虑到数个参数,其包含有一分享器最大数量、一节点接收信号强度指示、一节点数据产能(throughout,TP)、一路由路径、一最佳路径、一最佳路由、一次佳路由、一偏好路由、一选择路由,而不限于此。分享器最大数量可为0、1、2、…、H,其中H为可编程数值。节点接收信号强度指示代表从一目标网状节点至下一个可联系网状节点的接收信号强度指示。节点数据产能代表从目标网状节点起始的每条路由所测量到的数据产能。路由路径代表从终端网状节点至动态网关节点的路径上的网状节点。最佳路由代表根据微网路由准则的最佳化路由。次佳路由代表最佳路由的候补路由。偏好路由代表一网络/厂商设定的路由。选择路由代表用于网状网络的路由。在一般操作下,选择路由等同于最佳路由,除非当偏好路由被选择时,选择路由则会等同于偏好路由。
[0097] 简单的来说,SACM网络10可执行网状节点故障转移以确保整体效能以及确保蜂窝式网状架构的年限以及能力,同时使得移动网络厂商对网络技术升级具有弹性度,而不需影响到现有建立的移动IP标准(例如:2G/3G/LTE)。动态之故障转移是SACM网络10必要需求,此能力使得系统具有灵活度,其为目前移动通信网络所缺乏的。由于服务网络140的网络架构以及能力已经原本存在,因此服务网络140用来致能用于应付目前能机器类型通信市场剧增的枢链中心(backbone,骨干网)通信连线,是合乎常理的选择。
[0098] 针对安全性,SACM网络10可在网状节点间交换加密金钥,以执行点对点(end-to-end)安全性。安全性被包含在加密算法以及硬件中。不同级别的安全性可动态的根据应用类别或使用类别被动态分配:
[0099] (1)消费性级别
[0100] 用于消费性服务的应用管理,例如:家用自动化、需求内容、需求回应管理等等。此环境必须提供取决于消费性的“推播及存取(push-pull)”安全性认证解决方法。
[0101] (2)商业级别
[0102] 商业导向性服务,例如:大楼/家用安全性、银行、信用管理、法律服务、需要认证等级的所有服务等等,以确保合适操作环境。所有安全性以及数据分组会由服务提供商所管理,而非网络商。
[0103] (3)政府级别
[0104] 一专属、弹性关键网络架构(Critical Network Infrastructure,CNI)可实现全民计划,对全民皆可利用的“永不关机”网络。建议的应用包含有从电子医疗(eHealth)到投票以及法规。安全性由推行全民计划的网络以及认证的机构设计。
[0105] (4)敏感性级别
[0106] 公众安全计划,当通过一协议(例如:back-to-back)使用通信网络时,部署完整的有弹性的安全流程以及技术通过网络以及机构。
[0107] 图10为本发明实施例一通信装置1000的示意图。通信装置1000可用来实现图1中的多个网状节点100。通信装置1000包含一邻近区域(Neighborhood Area Network,NAN)网络通信模块1020、一大区域网络(Wide Area Network,WAN)通信模块1040、一家用区域网络(Home Area Network,HAN)通信模块1060、一记忆单元1080以及一应用处理模块
1100以及一接口模块1120。邻近区域网络通信模块1020用来建立多个邻近网状节点间的连线L1。邻近区域网络通信模块1020提供从通信装置到通信装置、从家庭到家庭间的一弹性链结。大区域网络通信模块1040用来建立与服务网络140间的连线L2。大区域网络通信模块1040包含任何长距离、网络接入技术,例如:普遍的2G/3G/4G或电力线技术或卫星通信(Satellite Communication,Satcom)模块,其提供SACM网络10一进入闸口。家用区域网络通信模块1060用来建立与电子装置101的连线L3,电子装置101可与通信装置1000进行通信,且位于家中或离通信装置1000不远处。记忆单元180用来存储多个加密金钥,以及执行流程20所对应的一程序代码。记忆单元180可为一快闪存储器(flash memory)、一随机存取存储器(random-access memory,RAM),但不限于此。应用处理模块1100耦接于邻近区域网络通信模块1020、大区域网络通信模块1040、家用区域网络通信模块1060以及记忆单元1080,用来管理邻近区域网络通信模块1020、大区域网络通信模块1040以及家用区域网络通信模块1060,以及处理该程序代码以执行流程20。接口模块1120包含有所有接口标准端口,包含有RS232、通用总线(Universal Serial Bus,USB)、以太网络(Ethernet)等等。在本发明实施例中,通信装置1000连接一智能电表,以从邻近区域网络通信模块1020读取并收集数据,且通过大区域网络通信模块1040回传至服务网络140。通信装置1000可管理并控制智能电表,执行选择功能,例如:启动、供给、固件更新等。通信装置1000也可通过家用区域网络通信模块1060,连线到其他装置,例如:家用显示器(InHome Display,IHD),提供视觉信息。
[0108] 请注意以上所提流程20的步骤,包含有建议步骤,可以由硬件、固件或是一电子系统实现。固件被认知为一硬件装置和计算机指令,以及数据是存在于该硬件装置上的只读软件。硬件的范例可以包括模拟、数字以及混合电路,混合电路被认知为微电路、微芯片或芯片。该电子系统的范例可以包含系统单芯片(system on chip,SOC)、系统级封装(system in package,Sip)、计算机模块化(computer on module,COM)以及该通信装置1000。
[0109] 综上所述,一稳健以及弹性网络根据本发明实施例被建立。本发明实施例的网状节点可工作如动态网关,提供对服务网络的接入。因此,本发明实施例无须固定、高价的网关中心节点。本发明实施例提供一种更动态、更便宜以及更聪明的网状网络架构。相较于已知,本发明实施例的SACM网络具有多种优点,例如网关分派、弹性以及稳健通信网络、自订安全性、动态以及高带宽以及产能的路由效能。
[0110] 以上所述仅为本发明的优选实施例,凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
QQ群二维码
意见反馈