用于在無線個域網(wpan)中分配裝置地址的方法及wpan裝置的制作方法

專利名稱：用于在無線個域網(wpan)中分配裝置地址的方法及wpan裝置的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及一種在無線個域網(WPAN)中高效地分配地址的方 法以及一種WPAN裝置，并且更具體地，涉及如下一種在WPAN中高效 地分配地址的方法以及一種WPAN裝置，其可以在WPAN環境中高效地 分發各個裝置的邏輯地址值，并且可以在不對服務模型施加限制的情況下， 基于最終地址值來分配地址值，從而實現可擴展性和靈活性。
背景技術：
通常，無線個域網(后文中稱為"WPAN")技術是泛在網絡(ubiquitous network)的核心技術之一，在該網絡中通過單個結構將人、計算機和物體 相互連接。WPAN技術的應用的代表性實例是用來將現有傳感器網絡環境 與實際物理環境進行組合的傳感器網絡。
傳感器網絡在實現泛在產生階段(ubiquitous generation)中占據重要 角色。具體地，當在家庭中實現泛在組網時，將提供強烈動機來構建國家 級的基礎設施，因此，在家庭中構建泛在組網環境是非常重要的。此外， 在泛在產生階段，作為泛在組網技術之一的家庭組網技術已經顯現為克服 目前家電市場非常低迷的嚴峻形勢的核心技術，而傳感器網絡是這種家庭 組網技術的中心。
可以預料到的是，期望由數百或數千個小傳感器模塊組成的傳感器網 絡將被應用于各種領域，例如，智能家庭網絡中的遠程監控、自動制造工 藝控制、庫存和物流管理、醫院內的遠程病人監控、以及用于檢測非法入 侵的安全系統。'.
同時，WPAN可以用來實現這種技術，并且表征為具有多種優點，例 如，傳輸距離小于10m、低功耗、以及尺寸足夠小從而可以安裝在傳感器 內等等。對于這種WPAN技術，目前引人注意的技術包括ZigBee，其是一種低速并且低功率WPAN技術。然而，當前的ZigBee技術有限地應用 于網絡并且要忍受網絡的不穩定性。
圖1是示出由ZigBee中單個節點發送的信標之間的發送間隔的示圖。 單個節點具有如下時間段，在該時間段中在發送信標之后發送或接收數據， 然后具有睡眠時間段以減小功耗。此時的間隔被規則地指定并且被同樣地 應用于下一信標發送時間段、下一數據發送/接收時間段以及下一睡眠時間 段。即，以規則的間隔重復信標發送時間段、數據發送/接收時間段和睡眠 時間段。
在睡眠時間段期間，發送數據是可能的，但是接收數據是不可能的。 需要發送信標以便連接參考節點下面的節點，從而網絡配置中存在的最后 的節點在經過了特定時間段后不需要發送信標。
圖2是示出在第一節點和第二節點之間發送信標時在兩個節點之間出 現的信標發送的狀態的圖。第一節點將信標發送給第二節點，并將范圍從 該信標的發送到下一信標的發送的時隙發送給第二節點。己經接收到該時 隙的第二節點在未被第一節點使用的時間段的開始部分發送其自己的信 標，以避免與第一節點發送的信標沖突。
同時，ZigBee網絡協議的主要功能之一是分配邏輯地址來構建簇樹 (cluster tree)。以如下方式形成該簇樹，所述方式即將ZigBee協調器設置 為最上層根，并在更下層的樹結構中將ZigBee網絡中存在的所有節點連接 到該ZigBee協調器。當形成了 ZigBee網絡并且構建了樹時，由各個節點 的父節點向各個節點分配邏輯地址，這些邏輯地址能夠使各個裝置相互區 分，并允許確定數據傳輸路由等。
下面描述了若干術語，用來描述分配地址的常規方法。首先，Cm是父 節點可以具有的最大子節點數。即，這意味著最多可以將Cm個裝置連接 到單個裝置。然而，由Cm定義的裝置不能再被連接到更下層的裝置。這 些裝置被稱為"端裝置"。
Lm是樹結構的最大層數或深度。圖3示出了Lm的實例。g卩，當Lm為
2時，將要連接的裝置的深度可以延伸至兩跳，如圖3中所示。
Rm是連接到參考節點的下層裝置的數目，其與Cm類似。然而，和Cm 不同，由Rm定義的裝置具有連接比該下層裝置更低的其它裝置的功能。
8這種功能被稱為協調器功能。
因為上述值Cm、 Lm和Rm是確定的，所以傳感器網絡的無限延伸可能 受到限制。當選擇了單個服務模型并實現了適合于該服務模型的傳感器網 絡時，適合于該服務模型的裝置數可能受到限制。S卩，可以將這些值設置 為與屬于同一 WPAN的裝置相等的值。
同時，ZigBee協調器確定每個父節點可以具有的最大子節點數"Cm"， 和樹結構的最大層數或深度"Lm"，以便當形成ZigBee網絡時分配邏輯地
址。每個父節點基于值"Cm"和"Lm"來計算塊大小和地址塊值(Cskip)，
并由ZigBee協調器分配一個邏輯地址塊，該邏輯地址塊將由其子節點使用。
地址塊值以與其對應的數字來標示可以連接到參考裝置的其它下層裝 置的數目。即，當地址塊值為0時，即使是用作協調器的裝置也不能再向 其下的裝置分配地址值，這意味著沒有下層裝置可以連接到該裝置。
圖4是示出用于獲得地址塊值Cskip(d)的等式的示圖，該等式示出 對于深度為d的參考裝置，可以檢測如下的下層裝置的數目，該下層裝置 可以連接到該參考裝置并且包括深度為d+l的下層裝置。此外，因為端裝 置不執行將下層裝置連接到該端裝置的功能，所以不需要向用作端裝置的 裝置分配地址塊。因此，僅為端裝置分配由端裝置自己使用的單個地址。
通過圖5中示出的等式，可以獲得將被分配給以第n個次序被連接的 端裝置的地址值。通過這種方法，可以在基于服務模型形成的WPAN裝置 之間分配地址。在圖5的等式中，An是端裝置中以第n個次序被連接的端 裝置的地址，A ^是期望被連接的參考裝置的更上層裝置的地址值，Cskip(d) 是期望被連接的參考裝置的更上層裝置的地址塊值。
為了示出地址塊分配方法的實例，意圖通過使用諸如Cm=4、 Rm-3和 Lm=3這樣的值向服務模型分配地址來實現WPAN的配置。
首先，必須使用首先產生的參考裝置來獲得可以連接到該參考裝置的 裝置的最大數目。在首先產生的參考裝置的情況中，其深度為d=0，從而 使用圖4來獲得地址塊值，如圖6中所示。通過該等式，得到諸如Cskip (1) =5、 Cskip (2) = 1和Cskip (3) = 0這樣的地址塊值。即，該服務模型表明 深度為1的裝置可以連接到最多五個深度為2或更大的裝置，深度為2的裝置可以連接到深度為3的單個裝置，而深度為3的裝置作為不能再連接
到任何裝置的端裝置。
圖7是示出使用上述實施例形成的網絡配置的實例的示圖。 在圖7中，因為第一裝置具有地址塊值CskiP(l)=5，所以被連接到該
第一裝置的下層裝置(包括第二裝置)的數目不能超過5。
上述地址分配方法在這種網絡配置中看似沒有任何特別的問題，然而，
在實際中存在許多如下情況，即其中，在傳感器網絡情況下，在小空間內
可能存在太多裝置。'因此，盡管圖7的網絡配置所需要的地址塊的總數為
17，但是如圖7所示，由于存在地址值為52的節點，所以可以看到分發效
率降低。
此外，因為在ZigBee技術中使用的地址值是16比特的，所以在單個 WPAN區域中，最多可以向65，536個裝置分配地址，其中該ZigBee技術 被廣泛地作為用于無線個人通信的傳感器網絡技術。然而，現有地址分配 方法的問題在于，因為連接到參考裝置的裝置數目是預先計算的，并且參 考裝置具有與所計算的裝置數相對應的多個地址塊，所以，如果沒有裝置 被連接到參考裝置，則參考裝置不必要地浪費了其擁有的地址塊，即使該 參考裝置具有大量地址塊。
此外，當分配給另一協調器的所有地址塊被用盡時，其可能不再允許 任何連接。即，地址分發中的平衡被打破，該平衡通過向連接了大量裝置 的裝置分配大地址i來在WPAN區域中允許盡可能多的裝置來嘗試進行 連接。
因此，這干擾了泛在傳感器網絡中各種傳感器裝置之間的連接，并且
當指定了上述值Cm、 ^和Lm時，可允許的裝置數也受到限制，從而導致
不屬于指定服務模型的不同裝置之間的可擴展性和效率的降低。因此，現 有方法導致服務模型自身中的變化的問題，該問題不符合泛在組網技術， 在該技術中各種類型的服務必須共存。

發明內容
技術問題
因此，在考慮現有技術中出現的上述問題的情況下創造了本發明，本發明的目標是提供一種在WPAN中高效分配地址的方法以及一種WPAN 裝置，其可以在WPAN環境中高效地分發各個裝置的邏輯地址值，并且可 以在不對服務模型施加限制的情況下實現可歸因于這種地址值的高效分發 的可擴展性和靈活性。
本發明的另一目標是提供如下一種在WPAN中高效分配地址的方法 以及一種WPAN裝置，其基于首先產生的裝置，即最上層節點，來管理地 址值，從而改進了向WPAN區域中存在的所有裝置進行地址分發的可擴展 性和穩定性。
技術方案
根據實現上述目標的本發明的方案，提供有一種在支持樹結構的無線 個域網(WPAN)中高效分配地址的方法，所述方法由最上層裝置執行，
所述方法包括第一步驟，管理為確定將要分配給下層裝置的地址值所需
要的地址分配信息；第二步驟，參照所述地址分配信息將地址值分配給向 所述最上層裝置請求連接的下層裝置；第三步驟，當在所述第二步驟處分 配所述地址值時，將所述地址分配信息更新為下一地址值，并將所更新的 地址分配信息發送給下層裝置；以及第四步驟，如果一個裝置請求更新地 址分配信息，其中所述裝置向比其更低的裝置分配了地址值，則將所述地 址分配信息更新為下一地址值，并將所更新的地址分配信息發送給下層裝 置。
優選地，在所述第一步驟處管理的所述地址分配信息可以是先前分配 的最終地址值，或者是下一要分配的地址值。
優選地，所述第四步驟可以包括以下步驟如果確定多個下層裝置分 配了同一地址值，則將地址重新分配命令發送給所述下層裝置，使得所述 下層裝置按順序分配地址值。
根據實現上述目標的本發明的另一方案，提供有一種在支持樹結構的 無線個域網(WPAN)中高效分配地址的方法，所述方法由最上層裝置執 行，所述方法包括第一步驟，將所述最上層裝置的地址值作為最終地址 值來管理；第二步驟，參照所述最終地址值，根據向所述最上層裝置請求 連接的下層裝置的連接順序來按順序分配下一地址值，將所述最終地址值 更新為最終分配的地址值，并將所更新的最終地址值發送給所述下層裝置；以及第三步驟，如果具有從所述最上層裝置接收的所述最終地址值的裝置 將下一地址值分配給比其更低的裝置，并將包含所分配的地址值的更新信 息發送給所述最上層裝置，則基于所述更新信息來更新所述最終地址值， 并將所更新的最終地址值發送給所述下層裝置。
優選地，在所述第三步驟處，所述最上層裝置可以將所述最終地址值 發送給所述下層裝置中除發送了所述更新信息的裝置之外的下層裝置。
優選地，所述第三步驟可以包括以下步驟(3-1)如果所述最上層裝 置從兩個或更多下層裝置接收到各段更新信息，則將各段更新信息中包含 的地址值進行相互比較，并確定是否重復并分配了同一地址值；(3-2)如 果確定重復并分配了所述同一地址值，則將地址重新分配命令發送給除分 配了所述同一地址值的任一裝置之外的所述下層裝置；以及(3-3)更新所 述最終地址值。
優選地，在所述步驟(3-2)處，所述最上層裝置可以參照所述更新信 息中包含的所述地址值來確定下一地址值，并可以發送所述地址重新分配 命令，在所述地址重新分配命令中包含有關于所確定的地址值的信息，并 且在所述步驟(3-3)處，所述最上層裝置可以基于在所述地址重新分配命 令中包含并發送的所述地址值信息來更新所述最終地址值。
優選地，在所述步驟(3-2)處，所述最上層裝置可以使用所述更新信 息中包含的路由信息以單播通信方式，將所述地址重新分配命令發送給需 要重新分配地址值的裝置。
根據實現上述目標的本發明的另一方案，提供有一種在支持樹結構的 無線個域網(WPAN)中高效分配裝置的地址的方法，包括第一步驟， 每個參考裝置由上層裝置來分配地址值，并被連接到樹結構中的所述上層 裝置，所述參考裝置從所述上層裝置接收最終地址值并管理所述最終地址 值；第二步驟，當下層裝置請求連接時，參照所述最終地址值將下一地址 值分配給請求所述連接的所述下層裝置；以及第三步驟，將包含在所述第 二步驟處分配的所述地址值的更新信息發送給最上層裝置，使得通信區域 中存在的所有裝置可以通過所述最上層裝置來更新最終地址值。
優選地，所述方法在所述第三步驟之后還可以包括第四步驟當從所 述最上層裝置接收到所述最終地址值時，更新由所述參考裝置管理的所述
12最終地址值。
優選地，所述方法在所述第四步驟之后還可以包括第五步驟將從所 述最上層裝置接收到的所述最終地址值發送給下層裝置。
優選地，所述方法在所述第三步驟之后還可以包括第四步驟如果響 應于兩個或更多下層裝置分配同一地址值，而從所述最上層裝置接收到地 址重新分配命令，則重新分配在所述第二步驟處分配給所述下層裝置的所 述地址值。
優選地，所述第四步驟可以包括以下步驟從所述最上層裝置接收包 含下一要分配的地址值的地址重新分配命令；以及將在所述第二步驟處分 配給所述下層裝置的地址值重新分配為所述地址重新分配命令中包含的地 址值。
優選地，發送所述更新信息的所述裝置可以發送如下更新信息，在該 更新信息中包含有路由信息。
根據實現上述目標的本發明的另一方案，提供有一種無線個域網 (WPAN)裝置，包括通信單元，用于在支持樹結構的WPAN上執行裝 置之間的信標和數據的發送或接收；以及控制單元，用于管理為確定將要
分配給下層裝置的地址值所需要的地址分配信息，參照所述地址分配信息 來通過所述通信單元將地址值分配給請求連接的下層裝置，將所述地址分 配信息更新為下一地址值，將所更新的地址分配信息發送給下層裝置，并 且當分配了地址值的下層裝置請求更新地址分配信息時，將所述地址分配 信息更新為下一地址值并通過所述通信單元將所更新的地址分配信息發送 給所述下層裝置。
優選地，所述控制單元可以將先前已經分配的最終地址值或下一要分 配的地址作為所述地址分配信息來管理。
優選地，當分配了所述地址值的所述下層裝置請求更新地址分配信息 時，所述控制單元可以確定多個下層裝置是否分配了同一地址值，并且如 果確定所述多個下層裝置分配了同一地址值，則將地址重新分配命令發送 給所述下層裝置，使得所述下層裝置按順序分配地址值。
根據實現上述目標的本發明的另一方案，提供有一種無線個域網
(WPAN)裝置，包括通信單元，用于在支持樹結構的WPAN上在裝置之間執行信標和數據的發送或接收；以及控制單元，用于將最終分配給網
絡中產生的裝置的地址值作為最終地址值來管理，并且當所述網絡中新產 生的裝置通過所述通信單元請求連接時，參照所述最終地址值將下一地址 值分配給請求連接的所述新產生的裝置。
優選地，當將所述地址值分配給請求連接的所述裝置時，所述控制單 元可以更新所述最終地址值，并通過所述通信單元將當前更新的最終地址 值發送給比包含所述控制單元的所述裝置更高或更低的裝置。
優選地，當通過所述通信單元從比包含所述控制單元的所述裝置更高 或更低的裝置接收到所述最終地址值時，所述控制單元可以將由其管理的 最終地址值更新為所接收的最終地址值。
優選地，所述控制單元可以被配置為使得如果響應于兩個或更多下 層裝置將同一地址值分配給比其更低的裝置，而從所述兩個或更多下層裝 置接收到包含所述同一地址值的更新信息，則所述控制單元更新最終地址 值信息，并將地址重新分配命令發送給除分配了所述同一地址值的任一裝 置之外的所述下層裝置。
優選地，當接收到所述地址重新分配命令時，所述控制單元可以向下 層裝置重新分配地址值。
技術效果
因此，根據本發明在WPAN中高效分配地址的方法的優點在于因為 根據在WPAN環境中的連接順序來按順序分發各個裝置的邏輯地址值，所 以可以高效使用地址值；并且在于因為不會發生具有不同服務模型的各 個裝置的地址之間的沖突，所以可以配置穩定的網絡。
此外，本發明的優點在于因為在未對服務模型施加限制的情況下分
配地址值，所以網絡可以擴展至更廣的范圍，而不是僅連接與指定的地址 塊數目相對應的多個裝置，由此實現可擴展性和靈活性。
此外，本發明的優點在于因為基于首先產生的裝置，即最上層裝置，
來管理地址值，所以可以改進對WPAN區域中存在的所有裝置進行地址分
配的效率和穩定性。
此外，本發明的優點在于因為當將最終的地址值的更新信息發送給 上層裝置時一同發送路由建立信息，所以當要求信息的改變時，可以立即并且穩定地發送數據，而無需在從上層裝置到下層裝置的方向上執行的獨 立的路由建立過程。


圖1是示出單個節點發送的信標的發送間隔的示圖2是示出兩個節點之間的信標發送狀態的示圖3是示出樹結構的深度(LJ的示圖4是用于獲得地址塊值的等式的示圖5是用于獲得端裝置的地址值的等式的示圖6是用于示出地址塊值的實施例的等式的示圖7是示出使用常規地址分配方法實現的網絡配置的實例的示圖8是示出根據本發明在WPAN中高效分配地址的方法的網絡配置
圖9是示出根據本發明在WPAN中的高效地址分配方法中，當兩個節 點的地址重復時執行的處理過程的實施例的示圖IO是示出根據本發明在WPAN中的高效地址分配方法中，當兩個 節點的地址重復時執行的處理過程的另一實施例的示圖11是示出根據本發明在WPAN中的高效地址分配方法中，當三個 節點的地址重復時執行的處理過程的實施例的示圖12是示出根據本發明實施例在WPAN中的高效地址分配方法中， 當最上層節點向下層裝置分配地址時執行的最上層節點的操作過程的流程 圖13是示出根據本發明另一實施例在WPAN中的高效地址分配方法 中，當下層裝置分配地址時執行的最上層裝置的操作過程的流程圖14是示出根據本發明實施例在WPAN中的高效地址分配方法中， 當由于下層裝置進行地址分配而造成地址重復時執行的最上層裝置的操作 過程的流程圖15是示出根據本發明實施例在WPAN中的高效地址分配方法中， 用于向上層裝置發送更新信息的下層裝置的操作過程的流程圖16是示出根據本發明實施例在WPAN中的高效地址分配方法中，當從上層裝置接收到更新信息時執行的下層裝置的操作過程的流程圖；以
及
圖17是示出根據本發明實施例的WPAN裝置的結構的示圖。
具體實施例方式
根據下面結合附圖進行的詳細描述，將更清晰地理解本發明的上述目 標、技術架構、操作和優點。
圖8是示出根據本發明在無線個域網(WPAN)中高效分配地址的方 法的網絡配置圖。
執行根據本發明的地址分配方法來向裝置分配順序地址值，這些裝置 排列為從初始裝置(即，最上層節點)到被連接到該初始裝置的下層裝置， 以便在向網絡中產生的裝置分配地址時，在不浪費地址值的情況下分配地 址值。
為此，根據本發明的WPAN裝置將之前分配的最終地址值或下一要分 配的地址值作為地址分配信息來進行管理。此外，為了允許每個裝置管理 地址分配信息，在上層裝置和下層裝置之間發送或接收更新信息和地址分 配信息。
下面參照圖8的網絡環境來描述本發明的操作。
在本實施例中，為了便于描述，將在如下假設的基礎上進行描述，即 假設作為最上層節點(初始裝置)的裝置A具有地址值1，并且為隨后連 接到裝置A的裝置分配以1為增量進行增加的地址值。
首先，執行裝置間的發現過程，以用于允許裝置A搜索與其連接的下 層裝置，并且允許裝置B、 C和D通過搜索來發現裝置A并向裝置A請求 連接。
因為首先產生裝置A，所以其對該請求進行響應以將裝置B、 C和D 作為下層裝置來與其連接。裝置A基于根據本發明的順序地址分配方法， 按照裝置B、 C禾n D的順序親自向裝置B、 C禾H D分配地址。當裝置A的 地址值為1并且地址值以1來順序地增加時，裝置B的地址值為2，裝置 C的地址值為3，并且裝置D的地址值為4。
在這種情況中，當裝置A向下層裝置分配地址值時，裝置A更新由其管理的最終地址值。利用在信標凈荷中攜帶最終地址值的方式來發送該最 終地址值，并且只要向裝置分配了地址就將最終地址值增加1。
例如，當裝置A初始向裝置B發送信標時，與該地址分配相關的最終 地址值為l，但是只要裝置A通過到裝置B、 C或D的連接來向裝置B、 C或D分配地址，則該最終地址值就增加l。因此，首先產生的裝置A親 自為向裝置A請求連接的裝置分配地址，只要分配每個地址就將信標凈荷 的最終地址值增加1，并且在完成到裝置D的連接之后獲得最終地址值4。 在這種狀態下，裝置A、 B、 C和D在其信標凈荷中設置相同的最終地址 值4，然后發送這些信標。
此外，在本發明中，上層裝置向下層裝置分配地址值。此時，因為基 于最終地址值來分配地址值，所以各個裝置必須實時更新最終地址值。因 此，當在本發明中更新裝置A (即，初始裝置)的最終地址值時，裝置A 將包括其經過更新的最終地址值的更新信息發送給其下層裝置。這里，更 新信息的發送意味著更新了信標凈荷的最終地址值并且發送了信標。
同時，在完成到裝置B、 C和D的連接之后，當裝置E通過搜索來發 現裝置B并向裝置B請求連接時，裝置B通過其信標凈荷中存在的最終地 址值檢査到已經分配了達到4的地址值，向裝置E分配地址值5，并將更 新信息發送給裝置A，其中該更新信息包含關于由裝置B自己分配的地址 值的信息，即最終地址值信息，該裝置A是比裝置B更高的裝置。
由作為下層裝置的裝置B發送給作為最上層裝置的裝置A的更新信息 是更新命令。最上層裝置基于所接收的更新信息來改變由其管理的最終地 址值，并將所改變的最終地址值發送給下層裝置。
艮P，在從裝置B接收到更新信息之后，裝置A改變其信標凈荷中存在 的最終地址值信息，并發送該信標，從而能夠將該更新信息發送到其它裝 置。因此，裝置C和D通過由裝置A發送的信標來檢査更新信息，改變 其信標凈荷中存在的最終地址值，然后發送這些信標。
在這種情況中，當裝置F上電時，裝置F通過搜索來察覺裝置B和E 的信標。因為裝置B位于比裝置F更高的層，所以裝置F向裝置B請求連 接。裝置B還基于其信標凈荷的最終地址值信息向裝置F分配地址。因為 最終地址值被更新為5，所以將地址值6分配給裝置F。此外，在向裝置F分配地址之后，裝置B將更新信息發送給裝置A， 在其信標凈荷中設置新更新的最終地址值信息，并在裝置B的信標發送時 間段期間將信標發送給下層裝置。裝置A從裝置B接收更新信息，并在其 信息發送時間段(信標發送時間)期間發送新更新的最終地址值信息。因 此，其它裝置(例如，裝置C和D)察覺到從裝置A接收的信息(信標)， 并更新其最終地址值。
到此為止，地址值被分配達到裝置F，并且最終地址值為6。接下來， 當裝置H上電、搜索周圍的裝置、通過該搜索而發現裝置D、并向裝置D 請求連接時，因為裝置D的最終地址值此時為6，所以裝置D將地址值7 分配給裝置H。
此外，裝置D通過將更新信息發送給裝置A來允許裝置A更新最終 地址值。已經從裝置D接收到更新信息的裝置A將其最終地址值更新為7， 并在其發送時間段期間發送信標。
已經從裝置A接收到信標的裝置B和C更新其最終地址值并發送其 信標。裝置E和F也察覺到從裝置B接收的信標，并更新其最終地址值。 通過該過程，當前在網絡中工作的所有裝置的最終地址值都變為7。
使用相同的方法，裝置D基于最終地址值向隨后加入網絡的裝置I分 配地址值8來作為裝置I的地址值。通過更新信息的發送和接收將所有裝 置的最終地址值更新為8。
同時，當使用如上面參照圖8所描述的地址分配方法時，可能發生如 下情況，即當裝置同時上電并同時請求連接時，由于網絡特性而造成地址 重復。下面將參照圖9到11來描述該問題的解決方案。
圖9和10是示出當兩個節點的地址重復時執行的處理過程的實施例的 示圖，圖11是示出當三個節點的地址重復時執行的處理過程的實施例的示 圖。
首先，發生重復的情況可以包括在裝置A已經向裝置B、 C和D分配 了地址值之后，裝置E和I幾乎同時向裝置B和D請求連接的情況，如圖 9中所示。
在這種情況中，因為裝置B和D的最終地址值為4，所以裝置B和D 分別向裝置E和I分配地址5，并在此之后將更新信息發送給裝置A。此時，裝置E和I具有重復的地址。
因為作為初始裝置的裝置A具有與地址分配相關的地址表，所以裝置
A基于更新信息將整個信息中包含的新分配給裝置的地址值與最終地址值 進行比較。因此，在上面的情況中，在裝置A從裝置B和D接收到更新 信息時，裝置A知道裝置B和D向裝置E和I分配了相同的地址值。
此時，裝置A選擇裝置B和D中的一個，并向所選擇的裝置發送地 址重新分配命令，該命令指示所選裝置重新分配地址。在裝置A將地址重 新分配命令發送給裝置D的情況中，裝置D通過分配地址值6來解決所述 問題，其中地址值6是裝置A分配給裝置I的新地址。
在這種情況中，因為裝置A知道最終地址值為5，所以其可以發送地 址分配命令，從而指示將要分配地址值6。因為裝置A基于從裝置B和D 接收到的更新信息將其信標凈荷的最終地址值變為5，并發送該信標，所 以裝置D可以察覺到從裝置A接收的信標，并確定將要新分配的地址值。
同時，當將更新信息從下層裝置發送到上層裝置時，優選地通過在地 址更新信息中攜帶路由信息來配置數據，并發送經過配置的數據以便容易 找到網絡通信路由。因此，初始裝置可以參照更新信息，以單播通信方式 向需要重新分配地址的裝置發送重新分配命令數據。當使用該重新分配命 令數據時，對于網絡通信可以忽略獨立的路由建立過程等，由此保證通信 速度和通信靈活性的增加。
圖IO示出了在如下情況中解決裝置X和Y的地址重復的過程，所述 情況即，裝置X和Y幾乎同時分別向裝置E和I請求連接，并且在己經將 地址分配到裝置I之后，裝置E和I參照其自己的信息中存在的最終地址 值將相同的地址值7分配給裝置X和Y。
裝置E和I參照其自己的信息中存在的最終地址值將地址值7分配給 裝置X和Y。此后，裝置E將包含地址值7的更新信息發送給裝置B，并 且接收到該更新信息的裝置B將更新信息發送給裝置A。
此外，裝置I使用相同方法將更新信息發送給裝置A，并且在單獨從 裝置E和I接收到更新信息之后，裝置A知道裝置E和I己經分配了重復 的地址。
此時，裝置A選擇裝置E和I中的一個(在本情況中，假設選擇裝置1)，然后參照更新信息中包含的路由建立數據，將指示裝置I分配地址值8
的地址重新分配命令穩定地發送給裝置I。由此，裝置I接收到地址重新分
配命令，并將裝置Y的地址值變為8。
同時，裝置A從裝置E和I接收更新信息，并且知道到目前為止使用 了總共8個地址值，因此將其自己的信標凈荷的最終地址值變為8。
圖11是示出在如下情況中解決地址重復的過程的示圖，所述情況即， 在已經將地址分配到裝置D之后，裝置E、 G和I幾乎同時分別向裝置B、 C和D請求連接。.
裝置B、 C和D基于其自己的最終地址值信息將地址值5分配給裝置 E、 G和I。之后，裝置B、 C和D將更新信息發送給裝置A。裝置A接收 到該信息，然后知道裝置E、 G和I正在使用重復的地址值。
因此，裝置A從裝置B、 C和D中任意選擇兩個，并向所選擇的裝置 發送地址分配命令，該命令指示將要改變地址值(在本情況中，假設將地 址分配命令發送給裝置C和D)。各個地址重新分配命令包括關于地址值6 和7的信息，并且裝置A將最終地址值更新為7。
接收到地址重新分配命令的裝置C和D將分配給裝置G和I的地址改 變為新的地址值6和7。從而，為各個裝置給定唯一地址，同時避免了地 址值的重復。
接下來，參照圖12到16概括并描述了各個裝置基于根據本發明的地 址分配方法進行的操作過程。
圖12是示出根據本發明實施例在WPAN中的高效地址分配方法中， 當最上層裝置向下層裝置分配地址時執行的最上層節點的操作過程的流程 圖。
如在該圖中所示，最上層裝置，即初始產生的裝置，在步驟S101處 分配其地址值，并且必須將該地址值作為最終地址值來管理。
接下來，當下層裝置在步驟S102處通過裝置間的發現過程來請求連 接時，最上層裝置在步驟S103處基于最終地址值向對應的下層裝置分配 地址。在本發明中，按照樹結構的連接順序來順序分配地址值，并且優選 地按照通過將最上層裝置的地址值依次加1所獲得的值來分配地址值。
同時，在本發明中，分配了地址值的節點必須執行更新過程來更新最終地址值。因此，最上層裝置在步驟S104處根據新分配的地址值來更新 最終地址值。
此外，因為最上層裝置可以連接到多個下層裝置，所以在步驟S105 處，當將最終地址值更新為分配給特定下層裝置的地址時，本發明的最上 層裝置將包含當前更新的最終地址值信息的更新信息發送給該下層裝置。
此時，當分配了該地址時，該地址所分配到的下層裝置可以將其最終 地址值作為其自己的地址值來管理。因此，最上層裝置可以僅將更新信息 發送到下層裝置中除導致最上層裝置執行更新的裝置(g卩，當前將地址分 配到的下層裝置)之外的下層裝置。當只有分配了地址值的裝置被實現為 能夠管理最終地址值時，最上層裝置需要將更新信息發送給所有下層裝置。
接下來，圖13是示出根據本發明實施例在WPAN中的高效地址分配 方法中，當下層裝置分配地址時執行的最上層裝置的操作過程的流程圖。
如在該圖中所示，最上層裝置，即初始產生的裝置，在步驟S201處 分配其地址值，并將該地址值作為最終地址值管理，并且在步驟S202處 執行用于根據圖2中示出的過程響應于從下層裝置接收到連接請求來分配 地址的過程。
同時，分配了地址值的裝置必須執行本發明中的更新過程，并且地址 值的分配不僅由最上層裝置執行，還由下層裝置所連接到的所有上層裝置 來執行。因此，可以通過從下層裝置接收更新信息來執行對最上層裝置的 最終地址值的更新。
艮P，當連接到最上層裝置的下層裝置向比其更低的裝置分配地址，并 且在步驟S203處最上層裝置從分配了地址的下層裝置接收到更新信息時， 最上層裝置在步驟S204處更新其最終地址值，并在步驟S205處將包含經 過更新的最終地址值的更新信息發送給下層裝置。
將更新信息發送給最上層裝置的下層裝置可以在向比其更低的裝置分 配地址之后親自更新其最終地址值。因此，最上層裝置可以僅將更新信息 發送給下層裝置中除導致最上層裝置執行更新的裝置(即，當前將更新信 息發送給最上層裝置的下層裝置)之外的下層裝置。
然而，在這種情況中，導致執行更新的下層裝置必須親自將更新信息 發送給比其更低的裝置，并且當發生地址重復時可能執行錯誤的更新。因此，從效率角度來看，優選地將從下層裝置發送的更新信息無條件地上傳 到最上層裝置，之后，所有下層裝置通過最上層裝置發送的最終地址值來 改變其最終地址值。'
圖14是示出根據本發明實施例在WPAN中的高效地址分配方法中， 當由于下層裝置進行地址分配而造成地址重復時執行的最上層裝置的操作 過程的流程圖。
如在該圖中所示，當最上層裝置在步驟S301處從多個下層裝置接收 更新信息時，最上層裝置可以確定這多個下層裝置分配給比其更低的裝置 的地址值是否彼此相等。
艮口，當到目前為止分配了地址值的裝置的數目為8，并且從下層裝置 接收的更新信息中包含的最終地址值為7時，最上層裝置識別出將同一地 址分配給了兩個裝置。
因此，當最上層裝置在步驟S302處識別出存在重復地址時，最上層 裝置選擇分配了相同地址值的兩個下層裝置中的任意一個，并在步驟S303 處向所選擇的下層裝置發送地址重新分配命令，在該命令中包含有將要分 配的地址值。
因此，接收到地址重新分配命令的下層裝置使用該地址重新分配命令 中包含的地址值來向比其更低的裝置再次分配地址值，由此防止地址之間 的沖突。
此外，最上層裝置在步驟S304處根據在地址重新分配命令中包含并 發送的地址值信息來更新最終地址值。當更新了最終地址值時，最上層裝 置在步驟S305.處將包含經過更新的最終地址值的更新信息發送給比其更 低的裝置。
圖15是示出根據本發明實施例在WPAN中的高效地址分配方法中，
用于將更新信息發送給上層裝置的下層裝置的操作過程的流程圖。
如在該圖中所示，當向WPAN區域中存在的裝置分配了地址值時，由 上層裝置在步驟S401處分配了地址值的下層裝置，在步驟S402處繼續從 該上層裝置接收包含最終地址值的更新信息，并從而管理該最終地址值信息。
接下來，當如上所述來管理最終地址值信息的下層裝置在步驟S403處從比其更低的裝置接收到連接請求時，接收到該連接請求的下層裝置在
步驟S404處基于最終地址值向進行連接請求的下層裝置分配地址值。艮P， 當最終地址值為2時，下層裝置分配地址值3。
此外，如上所述，分配了地址值的下層裝置必須執行更新過程。為此, 分配了地址值的下層裝置在步驟S405處將更新信息發送給比其更高的裝 置。在這種情況中，更新信息包括關于當前分配的地址值的信息。
此外，當如在本情況中那樣，將更新信息從下層裝置發送到上層裝置 時，下層裝置優選地發送如下更新信息，在該更新信息中包含有路由建立 信息。
同時，在上層裝置是最上層裝置的情況中，當接收到更新信息時，該 上層裝置基于該更新信息來更新最終地址值，并將更新信息發送給下層裝 置。相反，當上層裝置不是最上層裝置時，該上層裝置將更新信息向上發 送直到最上層裝置，從而使最上層裝置能夠更新最終地址值信息。
最后，圖16是示出根據本發明實施例在WPAN中的高效地址分配方 法中，當從上層裝置接收到更新信息時執行的下層裝置的操作過程的流程 圖。
如在該圖中所示，當向WPAN區域中存在的裝置分配了地址值時，由 上層裝置分配了地址值的下層裝置，在步驟S501處繼續從該上層裝置接 收包含最終地址值的更新信息，并從而管理該最終地址值信息。
之后，當在步驟S502處從上層裝置接收到更新信息時，下層裝置在 步驟S503處將由其管理的最終地址值更新為該更新信息中包含的最終地 址值，并存儲經過更新的最終地址值。當存在附加的下層裝置連接到該上 層裝置時，該上層裝置還在步驟S504處將更新信息發送給這些下層裝置， 從而使所有裝置能夠實時更新并管理最終地址值。
同時，在上面的實施例中，已經描述了將最終分配的地址值(即，最 終地址值)作為由每個裝置管理的地址分配信息來進行管理的情況，但是 本發明的地址分配信息可以是最終地址值或者是下一要分配的地址值。
艮P，為了將最終地址值的下一地址值分配給請求連接的新裝置，每個 裝置可以管理先前分配的最終地址值或下一要分配的地址值。
本發明的地址分配方法適用于一種WPAN裝置，所述WPAN裝置用于在支持樹結構的WPAN上執行信標和數據的發送或接收。
如在圖17中所示，本發明的地址分配方法適用于的WPAN裝置100 可以包括通信單元110，用于在支持樹結構的WPAN上在裝置之間執行 信標和數據的發送或接收；和控制單元120，用于控制并處理與地址的分 配相關的整個操作以便支持裝置之間的連接。即，控制單元120用來執行 本發明的上述地址分配方法，并將在下面進行概述。
首先，控制單元120對為確定將要分配給下層裝置的地址值所需要的 地址分配信息進行管理。如上所述，地址分配信息可以是先前分配的最終 地址值或者是下一要分配的地址值。
當WPAN裝置是最上層裝置時，控制單元120參照地址分配信息來通 過通信單元110向進行請求連接的下層裝置分配地址值，將地址分配信息 更新為下一地址值，并將經過更新的地址分配信息發送給下層裝置。
當WPAN裝置不是最上層裝置時，控制單元120將地址值分配給下層 裝置，并將地址分配信息(更新信息)發送給最上層裝置，從而使得能夠 通過最上層裝置將該地址分配信息發送給網絡中存在的所有下層裝置。
此外，當WPAN裝置是最上層裝置時，在分配了地址值的下層裝置請 求更新地址分配信息時，控制單元120將地址分配信息更新為下一地址值， 并通過通信單元110將經過更新的地址分配信息發送給比其更低的裝置。 當WPAN裝置不是最上層裝置時，控制單元120可以將從下層裝置接收到 的地址分配信息更新請求發送給最上層裝置，可以將其地址分配信息更新 為從上層裝置接收的地址分配信息，或者可以將其地址分配信息發送給下 層裝置。
同時，當多個裝置將同一地址值分配給比其更低的裝置時，控制單元 120可以接收包含該同一地址值信息的地址分配信息更新請求。因此，當 從分配了地址值的下層裝置接收到地址分配信息更新請求時，控制單元 120確定這多個下層裝置是否分配了同一地址值。如果確定這多個下層裝 置分配了同一地址值，則控制單元120發送地址重新分配命令，以指示這 些下層裝置按順序分配地址值，從而防止將同一地址值分配給多個裝置。
在這種情況中，控制單元120使得將地址重新分配命令發送給除分配 了同一地址值的任一裝置之外的下層裝置。此外，在接收到地址重新分配命令的每個下層裝置中，控制單元120基于該地址重新分配命令中包含的 地址值或經過更新的最終地址值，來執行重新分配地址值的操作。
同時，當從上層裝置或下層裝置接收到最終地址值時，控制單元120 可以將由其管理的最終地址值更新為所接收的最終地址值。
因為本領域技術人員可以在不改變本發明的技術精神或基本特征的情
況下，以其它優選實施例來實現本發明，所以應該理解，上述實施例并不
旨在限制本發明，而是旨在在所有方案中示例本發明。本發明的范圍由所
附權利要求而非上面詳述的說明書來定義，并且所附權利要求的意義和范 圍以及從其等同物導出的所有改變或修改應該被解釋為包括在本發明的范圍內。
行業應用性
如上所述，本發明可以應用于WPAN裝置，該WPAN裝置在支持樹 結構的WPAN中將地址值分配給請求連接的下層裝置，在WPAN環境中 高效地分發各個裝置的邏輯地址值，并在不對服務模型施加限制的情況下 基于最終地址值來分配地址值，由此本發明可以用來實現可擴展性和靈活 性。
權利要求
1、一種在支持樹結構的無線個域網(WPAN)中高效分配地址的方法，所述方法由最上層裝置執行，所述方法包括第一步驟，管理為確定將要分配給下層裝置的地址值所需要的地址分配信息；第二步驟，參照所述地址分配信息將地址值分配給向所述最上層裝置請求連接的下層裝置；第三步驟，當在所述第二步驟處分配所述地址值時，將所述地址分配信息更新為下一地址值，并將所更新的地址分配信息發送給下層裝置；以及第四步驟，如果一個裝置請求更新地址分配信息，其中所述裝置向比其更低的裝置分配了地址值，則將所述地址分配信息更新為下一地址值，并將所更新的地址分配信息發送給下層裝置。
2、 根據權利要求1所述的方法，其中，在所述第一步驟處管理的所述 地址分配信息是先前分配的最終地址值。
3、 根據權利要求1所述的方法，其中，在所述第一步驟處管理的所述 地址分配信息是下一要分配的地址值。
4、 根據權利要求1所述的方法，其中，所述第四步驟包括以下步驟-如果確定多個下層裝置分配了同一地址值，則將地址重新分配命令發送給 所述下層裝置，使得所述下層裝置按順序分配地址值。
5、 一種在支持樹結構的無線個域網(WPAN)中高效分配地址的方法， 所述方法由最上層裝置執行，所述方法包括第一步驟，將所述最上層裝置的地址值作為最終地址值來管理； 第二步驟，參照所述最終地址值，根據向所述最上層裝置請求連接的 下層裝置的連接順序來按順序分配下一地址值，將所述最終地址值更新為最終分配的地址值，并將所更新的最終地址值發送給所述下層裝置；以及 第三步驟，如果具有從所述最上層裝置接收的所述最終地址值的裝置 將下一地址值分配給比其更低的裝置，并將包含所分配的地址值的更新信 息發送給所述最上層裝置，則基于所述更新信息來更新所述最終地址值， 并將所更新的最終地址值發送給所述下層裝置。
6、 根據權利要求5所述的方法，其中，在所述第三步驟處，所述最上 層裝置將所述最終地址值發送給所述下層裝置中除發送了所述更新信息的 裝置之外的下層裝置。
7、 根據權利要求5所述的方法，其中，所述第三步驟包括以下步驟 (3-l)如果所述最上層裝置從兩個或更多下層裝置接收到各段更新信息，則將各段更新信息中包含的地址值進行相互比較，并確定是否重復并 分配了同一地址值；(3-2)如果確定重復并分配了所述同一地址值，則將地址重新分配命 令發送給除分配了所述同一地址值的任一裝置之外的所述下層裝置；以及(3-3)更新所述最終地址值。
8、 根據權利要求7所述的方法，其中在所述步驟(3-2)處，所述最上層裝置參照所述更新信息中包含的所 述地址值來確定下一地址值，并發送所述地址重新分配命令，在所述地址 重新分配命令中包含有關于所確定的地址值的信息，并且在所述步驟(3-3)處，所述最上層裝置基于在所述地址重新分配命令 中包含并發送的所述地址值信息來更新所述最終地址值。
9、 根據權利要求7所述的方法，其中，在所述步驟(3-2)處，所述 最上層裝置使用所述更新信息中包含的路由信息以單播通信方式，將所述 地址重新分配命令發送給需要重新分配地址值的裝置。
10、 一種在支持樹結構的無線個域網(WPAN)中高效分配裝置的地址的方法，包括第一步驟，每個參考裝置由上層裝置來分配地址值，并被連接到樹結 構中的所述上層裝置，所述參考裝置從所述上層裝置接收最終地址值并管 理所述最終地址值；第二步驟，當下層裝置請求連接時，每個參考裝置參照所述最終地址值將下一地址值分配給請求所述連接的所述下層裝置；以及第三步驟，將包含在所述第二步驟處分配的所述地址值的更新信息發 送給最上層裝置，使得通信區域中存在的所有裝置可以通過所述最上層裝 置來更新最終地址值。
11、 根據權利要求io所述的方法，在所述第三步驟之后還包括第四步驟當從所述最上層裝置接收到所述最終地址值時，更新由所述參考裝置 管理的所述最終地址值。
12、 根據權利要求11所述的方法，在所述第四步驟之后還包括第五步驟將從所述最上層裝置接收到的所述最終地址值發送給下層裝置。
13、 根據權利要求IO所述的方法，在所述第三步驟之后還包括第四步驟如果響應于兩個或更多下層裝置分配同一地址值，而從所述最上層裝 置接收到地址重新分配命令，則重新分配在所述第二步驟處分配給所述下 層裝置的所述地址值。
14、 根據權利要求13所述的方法，其中，所述第四步驟包括以下步驟 從所述最上層裝置接收包含下一要分配的地址值的地址重新分配命令；以及將在所述第二步驟處分配給所述下層裝置的地址值重新分配為所述地 址重新分配命令中包含的地址值。
15、 根據權利要求10所述的方法，其中，在所述第三步驟處，發送所 述更新信息的所述泰置發送如下更新信息，在該更新信息中包含有路由信息。
16、 一種無線個域網(WPAN)裝置，包括通信單元，用于在支持樹結構的WPAN上執行裝置之間的信標和數據 的發送或接收；以及控制單元，用于管理為確定將要分配給下層裝置的地址值所需要的地 址分配信息，參照所述地址分配信息來通過所述通信單元將地址值分配給 請求連接的下層裝置，將所述地址分配信息更新為下一地址值，將所更新 的地址分配信息發送給下層裝置，并且當分配了地址值的下層裝置請求更 新地址分配信息時，將所述地址分配信息更新為下一地址值并通過所述通 信單元將所更新的地址分配信息發送給所述下層裝置。
17、 根據權利要求16所述的WPAN裝置，其中，所述控制單元將先 前已經分配的最終地址值作為所述地址分配信息來管理。
18、 根據權利要求16所述的WPAN裝置，其中，所述控制單元將下 一要分配的地址作為所述地址分配信息來管理。
19、 根據權利要求16所述的WPAN裝置，其中，當分配了所述地址 值的所述下層裝置請求更新地址分配信息時，所述控制單元確定多個下層 裝置是否分配了同一地址值，并且如果確定所述多個下層裝置分配了同一 地址值，則將地址重新分配命令發送給所述下層裝置，使得所述下層裝置 按順序分配地址值。
20、 一種無線個域網(WPAN)裝置，包括通信單元，用于在支持樹結構的WPAN上在裝置之間執行信標和數據 的發送或接收；以及控制單元，用于將最終分配給網絡中產生的裝置的地址值作為最終地 址值來管理，并且當所述網絡中新產生的裝置通過所述通信單元請求連接 時，參照所述最終地址值將下一地址值分配給請求連接的所述新產生的裝置。
21、 根據權利要求20所述的WPAN裝置，其中，當將所述地址值分 配給請求連接的所述裝置時，所述控制單元更新所述最終地址值，并通過 所述通信單元將當前更新的最終地址值發送給比包含所述控制單元的所述 裝置更高或更低的裝置。
22、 根據權利要求20所述的WPAN裝置，其中，當通過所述通信單 元從比包含所述控制單元的所述裝置更高或更低的裝置接收到所述最終地 址值時，所述控制單元將由其管理的最終地址值更新為所接收的最終地址 值。
23、 根據權利要求20所述的WPAN裝置，其中，所述控制單元被配 置為使得如果響應于兩個或更多下層裝置將同一地址值分配給比其更低 的裝置，而從所述兩個或更多下層裝置接收到包含所述同一地址值的更新 信息，則所述控制單元更新最終地址值信息，并將地址重新分配命令發送 給除分配了所述同 一地址值的任一裝置之外的所述下層裝置。
24、 根據權利要求23所述的WPAN裝置，其中，當接收到所述地址 重新分配命令時，所述控制單元向下層裝置重新分配地址值。
全文摘要
本發明涉及一種在WPAN中高效分配地址的方法以及一種WPAN裝置。本發明的地址分配方法由最上層裝置執行。對為確定將要分配給下層裝置的地址值所需要的地址分配信息進行管理。參照該地址分配信息將地址值分配給向最上層裝置請求連接的下層裝置。當分配了地址值時，將該地址分配信息更新為下一地址值，并且將經過更新的地址分配信息發送給下層裝置。如果一個裝置請求更新地址分配信息，則將地址分配信息更新為下一地址值，并且將經過更新的地址分配信息發送給下層裝置，其中該裝置向比其更低的裝置分配了地址值。
文檔編號H04L12/28GK101589578SQ200880003062
公開日2009年11月25日 申請日期2008年2月13日 優先權日2007年2月13日
發明者任鐘太, 劉載榥, 樸鏞吉, 沈遇真, 田皓仁, 申容式 申請人:Sk電信有限公司