專利名稱：用于可保證安全的無線自組織網狀網絡的無線手持式配置設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體上涉及自組織網狀網絡。特別的，本發(fā)明涉及一種無線手 持式配置設備以及允許該手持式設備與自組織網狀網絡中選定的設備進 行通信的操作模式。
背景技術：
自組織網狀網絡是由被配置成利用其他網絡設備可靠地將數據從一 點傳遞到另一點的單獨設備組成的通信網絡。理想地，每個設備有用于將 數據傳遞到其預定目的地的多條路徑。當新設備加入網絡時，網絡管理器
向新設備提供和網絡中其他設備通信所使用的調度表(schedule)。網絡 中的每個設備都被提供了 "時隙"(特定的時間和無線電頻率)用于傳遞 去往或來自一個或多個"孩子(children)"和一個或多個"父親(parent)"
的數據。對不同時間和頻率的使用允許多個設備在同一地點傳遞消息而不 發(fā)生沖突。跳頻也有助于保護在網絡中傳遞的數據的安全。受保護的自組 織網絡常常使用鑒權和加密進一步保護網絡。雖然這些特征帶來了一個非 常安全和可靠的網絡，但是它們也使得在網絡中利用無線手持式配置設備 變得困難和低效，因為需要花數分鐘配置設備在網絡中被識別以及向被配 置的無線設備建立必要的通信鏈路。網路中這樣"臨時的"參與者的存在 也有可能擾亂網絡，使其在設備加入、來回移動以及脫離網絡時效率較低 并需要更多的功率。
正在被討論的安全自組織網狀網絡的類型使用了所謂的"加入"過程， 以在受保護的網絡中加入新設備。在這個加入過程中，發(fā)生了多個信息交 換和配置。
新設備利用網絡預先確定的信道來發(fā)現無線電范圍內的相似設備。這 些是新設備可用于獲取網絡中成員資格的現有網絡節(jié)點。聽力范圍 (earshot)之內的每個設備的存在被記錄下來。稍后在加入過程中，新設備將其"鄰居"列表提供給網絡管理器，使得網絡管理器能夠確定必須 被建立以允許新設備參與網絡的鏈路。網絡管理器也需要知道新設備在網 絡上通信所不需要的"多余的"鄰居。網絡管理器必須確保新建立的鏈路 不對這些鄰居設備已有的鏈路形成干擾。
新設備利用其預先配置好的安全信息對來自管理器的加入消息進行 解碼，并且與管理器建立從新設備到網絡中其他設備的鏈路所必需的其他 信息一起返回期望的安全響應。
新設備、新的父親以及孩子接收并執(zhí)行來自網絡管理器的信息配置以 建立所需要的鏈路。之后，新設備便完全地加入并參與到網絡中。
在大多數網絡中，上面所描述的加入過程僅僅在新設備加入網絡時才 發(fā)生。該過程可能會花費一些時間(取決于網絡而是15到20分鐘)，但 是由于其很少發(fā)生，因此影響較小。但是，用于詢問和配置網絡中的設備 的無線手持式設備，當其到處移動以配置不同的設備時，可能會多次加入。 對于這種類型的設備來說，好像其是標準的固定位置設備那樣加入網絡是 不可行的。這不僅對于用戶來說等待數分鐘以使該手持式設備加入網絡是 極其不方便的，而且頻繁的加入和離開將會影響網絡性能。存在對一種不 同方法的需求，這種方法允許網絡中非固定的特殊設備(例如無線手持式 配置設備)加入和離開自組織網狀網絡。

發(fā)明內容
提供了一種自組織網狀網絡，其具有適合于手持式和其他非固定的臨 時網絡節(jié)點的輔助操作模式。每個網絡設備均維持配置鏈路，用于檢測手 持式設備的存在。手持式設備利用該配置鏈路來建立臨近網絡設備的"鄰 居"列表。
手持式設備的用戶能夠選擇網絡設備中的一個，并且建立點到點的 子網，通過該子網，手持式設備和所選擇的網絡設備能夠進行通信。 一旦 這個點到點的網絡被建立，手持式設備和網絡設備便能夠安全地傳遞數 據，例如通過利用預先配置的加入密鑰加密數據，或者通過暫時配置加密 密鑰的自動交換。


附圖1是示出自組織網狀網絡的示意圖。
附圖2示出了利用網狀網絡的輔助操作模式與網絡設備中的一個 建立連接的手持式設備。
附圖3顯示了通過點對點子網與網絡設備中的一個進行通信的手 持式設備。
具體實施例方式
附圖卜3示出了自組織網狀網絡10，其包括網絡管理器12和單獨 的設備或節(jié)點14A-14I。自組織網狀網絡10是無線通信網絡，其中單獨 的設備14A-14I通過多條路徑傳遞數據。
網絡管理器12可以包括例如，運行在網絡網關或主機上的軟件 應用。網絡管理器12能夠和設備中的一些(在這里，設備14A、 14B、 14C 以及14F)進行直接通信，并且能和剩下的設備進行間接通信。
當設備14A-141中的每一個加入網絡10時，網絡管理器12給該設 備提供用于和網絡10中的其他設備進行通話的調度表。每個設備被提供 表示特定時間和無線電頻率的時隙，利用該時隙，該設備傳遞去往和來自 對其來說是孩子或父親的臨近設備的數據。
在一個實施例中，設備14A-141是分布式工業(yè)處理系統(tǒng)中的現場設 備?，F場設備可以是變送器，其具有一個(或多個)傳感器以監(jiān)測例如壓 力、溫度、流速或液位的處理參數?？蛇x的，現場設備可以包括致動器， 用于響應通過網絡10接收到的信號而提供控制功能。
附圖1-3還示出了手持式無線通信器或配置設備16，它可以被工 程師或技術員用于詢問和配置網絡10中的單獨的設備14A-141。手持式 配置設備16能夠與節(jié)點14A-14I中的每一個進行無線通信，并且可以移 動使得它在詢問和配置過程中位于特定設備附近。
但是，手持式設備16存在加入和離開網絡10方面的問題。與標準 固定位置的設備(例如設備14A-141)同樣的方式加入網絡IO，對無線手 持式設備16來說是不可行的。加入網絡10所需要的時延以及無線手持式 設備16頻繁的加入和離開網絡10會對網絡10的性能產生消極影響。在附圖1和2所示的實施例中，網絡10具有主操作模式，在這種
模式下設備14A-14I可以與彼此以及網絡管理器12通信，還具有輔助操 作模式，其允許在無線手持式設備16和設備14A-14I中的一個之間建立 網絡10的點到點子網。這種輔助操作模式適合于無線手持式配置設備和 其他手持式或非固定的臨時網絡節(jié)點。網絡10中的每個設備14A-141維 持用于檢測手持式設備16或其他臨時網絡節(jié)點的存在的配置鏈路。這條 鏈路包括所有設備14A-14I共享的特定通信時隙。換句話說，所有設備針 對該特定通信時隙使用相同的時間和頻率。
手持式設備16被編程用于監(jiān)聽特定頻率以與網絡10中的臨近設備 建立聯系。手持式設備16將在比特定通信時隙的持續(xù)時間更長的時間段 內對特定頻率進行監(jiān)聽，因為它最初與網絡10并不是同步的。當手持式 設備16檢測到來自設備14A-141中一個或多個的發(fā)送時，它利用特定通 信鏈路建立類似于標準加入過程中所使用的鄰居列表。
像附圖2所示的那樣，手持式設備16位于節(jié)點14A、 14C和14H 附近。當手持式設備16已經建立了標識有設備14A、 14C和14H的鄰居列 表時，其通過顯示器向手持式設備16的用戶呈現列表。該列表標識出手 持式設備16的聽力范圍內的那些網絡設備。在這個特殊例子中，列表中 將包括設備14A、 14C和14H。然后，用戶可以選擇那些設備中的一個來 建立通信。
像附圖3所示的那樣，用戶選擇了設備14C。僅利用加入密鑰和網 絡ID(兩者均被編程到手持式設備16中)，手持式設備16和網絡設備14C 建立小型點對點子網。該點對點子網的建立是通過網絡10中當前未被使 用的通信時隙的暫時專用為網絡設備14C和手持式設備16彼此間的通信 創(chuàng)造機會來實現的。這個點對點網絡可以在完全沒有網絡管理器12的參 與的情況下建立，并且可以非常迅速地進行。 一旦建立點對點網絡，手持 式設備16和網絡設備14C可以通過利用預先配置的加入密鑰加密數據或 通過暫時配置加密密鑰的自動交換來安全地傳遞數據。
在配置過程完成時，手持式設備16結束點對點子網，然后可以被 移動到另一位置以配置另網絡10中的另一個設備。在點對點子網的存在 期間，網絡10的主操作模式依舊進行。手持式設備16不完全加入或參與到網絡10中。相反，其利用不被網絡10中任意其他設備所使用的通信時
隙，以單獨的方式僅與網絡io中的一個設備通信。
盡管參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，本領域技術人員可以認 識到的是，在不偏離本發(fā)明的精神實質和范圍的情況下，可以進行形式和 細節(jié)上的改變。
權利要求
1.一種無線自組織網絡，包括多個設備，被配置成使用其他設備通過所述網絡傳遞數據，每個設備具有公共通信時隙；以及手持式無線通信器，使用所述公共通信時隙與所述設備之一建立暫時的點到點子網，從而能夠與所述設備進行通信。
2. 權利要求l所述的網絡，其中，所述配置時隙是所述設備用于與 所述手持式無線通信器建立通信而共享的公共時間和頻率。
3. 權利要求l所述的網絡，其中，所述手持式無線通信器建立已在 所述公共通信時隙上被檢測到存在的設備的鄰居列表。
4. 權利要求3所述的網絡，其中，所述手持式無線通信器顯示該鄰 居列表，以便用戶選擇與之建立暫時的點到點子網的設備。
5. 權利要求4所述的網絡，其中，所述手持式無線通信器向所選擇 的設備提供加入密鑰和網絡ID。
6. 權利要求l所述的網絡，其中，所述暫時的點到點網絡使用當前 未被用于在所述多個設備之間傳遞數據的通信時隙。
7. —種包括單獨設備的無線自組織網狀網絡，所述網絡包括網絡管理器，用于建立使用所述單獨設備在所述網狀網絡上傳遞數據的主操作模式；以及配置設備，能夠使用所述網狀網絡的輔助操作模式與所述單獨設備中 所選擇的一個設備建立暫時的點到點連接。
8. 權利要求7所述的網狀網絡，其中，所述單獨設備中的每一個均 包括用于與所述配置設備建立通信的配置時隙。
9. 權利要求8所述的網狀網絡，其中，所述配置時隙包括由所述單 獨設備共享的時間和頻率。
10. 權利要求7所述的網狀網絡，其中，每個單獨設備包括允許在沒 有所述網絡管理器參與的情況下在所述單獨設備和所述配置設備之間建 立暫時的點到點連接的軟件。
11. 權利要求7所述的網狀網絡，其中，通過使用網絡加密密鑰，來保證通過所述單獨設備和所述配置設備之間的所述點到點連接進行的通 信的安全。
12. —種提供無線網狀網絡中的固定網絡節(jié)點與非固定臨時節(jié)點之間 的通信的方法，所述方法包括將所述非固定臨時節(jié)點置于所述固定網絡節(jié)點中至少一個的附近； 在所述非固定臨時節(jié)點處，檢測來自所述固定網絡節(jié)點中至少一個的無線發(fā)射；以及在所述非固定臨時節(jié)點與所述固定網絡節(jié)點中被檢測到無線發(fā)射的 一個固定網絡節(jié)點之間，建立用于通信的暫時的點到點子網。
13. 權利要求12所述的方法，其中，所述固定網絡節(jié)點具有用于建立與所述非固定臨時節(jié)點之間的通信的公共通信時隙。
14. 權利要求13所述的方法，還包括建立已在所述通信時隙上被檢測到無線發(fā)射的固定網絡節(jié)點的鄰居 列表。
15. 權利要求14所述的方法，還包括顯示所述鄰居列表。
16. 權利要求15所述的方法，其中，建立暫時的點對點子網的步驟響應于用戶對所顯示的鄰居列表中示出的節(jié)點的選擇。
17. 權利要求12所述的方法，還包括將加入密鑰和網絡ID從所述非固定臨時節(jié)點提供給將與之建立暫時的點對點子網的固定網絡節(jié)點。
18. 權利要求17所述的方法，其中，使用所述加入密鑰對通過所述 暫時的點到點子網進行的通信進行加密。
19. 權利要求12所述的方法，其中，通過使用加密密鑰，來保證通過所述暫時的點到點子網進行的通信的安全。
20. 權利要求12所述的方法，其中，所述非固定臨時節(jié)點包括手持式無線配置設備，并且所述方法還包括使用通過所述暫時的點到點子網進行的通信，利用所述手持式無線配 置設備對所述固定網絡節(jié)點中的一個進行配置。
全文摘要
自組織網狀網絡(10)是由被配置成利用其他網絡設備從一點到另一點傳送數據的獨立設備(14A-14I)組成的。網絡(10)還包括適合于手持式或其他非固定臨時網絡節(jié)點的輔助操作模式。網絡(10)中的每個設備(14A-14I)維持用于檢測手持式設備(16)的存在的配置鏈路。手持式設備(16)利用配置鏈路識別附近的網絡設備(14A，14C，14H)。然后便攜設備(16)的用戶可以選擇網絡設備中的一個(14C)并且在手持式設備(16)和所選擇的網絡設備(14C)之間建立小型點到點子網。
文檔編號H04W84/18GK101543108SQ200780040159
公開日2009年9月23日 申請日期2007年9月6日 優(yōu)先權日2006年9月29日
發(fā)明者荻奧多·H·施奈爾 申請人:羅斯蒙德公司