CN101803309A - 在公共事业智能网格网络中进行路由的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及在公共事业智能网格网络中进行路由的方法和系统。无线公共事业网络包括在无线公共事业网络内通信的多个公共事业节点。到无线公共事业网络的网关与无线公共事业网络中的公共事业节点通信，并且连接无线公共事业网络与至少一个其它网络。根据包括在所传送的分组中的路由将分组从一个公共事业节点传送到另一公共事业节点。用所接收的网络信息更新包括在所传送的分组中的路由以确定所包括的路由的更新路径成本，并且将其与替代路由相比以基于路径成本选择优选的路由。所选择的优选的路由包括于分组中，并且，分组根据所选择的优选的路由被传送到另一节点。

Description

在公共事业智能网格网络中进行路由的方法和系统

技术领域

本发明的领域涉及使用通信系统在商品配送系统上进行监视、控制和报告。

发明内容

公开了一种用于监视和控制公共事业智能网格的不同部件和装置的集成网络平台。平台包括一个或多个无线网络和至少一个广域网，通过大量网关将几个系列的网络化智能网格监视和控制装置与网络管理服务器(“服务器”)互连。每个网关配备有控制器、分组格式化器、至少一个rf收发器、网络路由器和存储器。每个网络节点与公共事业网格部件(例如，变压器、子站、馈送器、消费者位置仪表)接口并通过无线网络中的网关中的一个与服务器通信。网络节点中的每一个具有至少一个唯一的网络地址，该网络地址优选地为IPv4或IIPv6地址和层2MAC地址。节点被配置成执行以下功能中的任一种：(a)从多个智能网格装置中的一个接收传感器或公共事业仪表读取数据信号并且通过使用分组通信协议传送数据消息；(b)接收并执行来自智能网格管理服务器的命令信号并送回状态报告；(c)接收并执行装置重新配置、软件更新、安全更新等，并且送回状态信号；(d)通过响应轮询、事件报告等参与智能网格的断供(outage)检测功能。

网络装置和网关都可针对装置开发和使用优化的路由信息，以向/从出口点(网关)发送/接收其数据消息。由网络装置开发的优化的路由信息可被称为“局部(local)”路由信息。由网关克服和优化并使得每个网络节点可用的信息被称为“集中式(centralized)”路由信息。通过每个网络节点进行的路由优化过程包括基于所公开的新型技术来分析并利用实际链路和路径成本。节点基于最少可能跳跃、最健壮跳跃、最低业务量跳跃、最快跳跃中的一种或基于链路/路径成本算法的结果选择路由。

网关还针对无线网络中向其注册的网络节点中的每一个收集可用的路由信息以便外出。网关还收集并分析与节点中的每一个相关的链路和路径成本，并且基于高级的链路/路径成本计算的分析，优化路由表。网关将基于最少可能跳跃、最健壮跳跃、最低业务量跳跃、最快跳跃中的一种，或基于链路/路径成本算法的结果而选择路由。网关还基于通过一个或多个中间节点从不同的节点接收的分组的分析，更新路由表中的路由信息。网关在单播(unicast)模式中或响应于来自节点的对于最新路由信息的请求，向无线网络中的节点中的每一个传播最新路由信息。

在“局域”路由信息优化期间，以电池操作的节点可基于电池电荷影响而选择到出口的一个或多个跳跃的路由，并且基于最低电池电荷影响利用路由。除在紧急情况下以外，作为“网络策略”，节点还可利用恒定供电节点作为中间跳跃，来替代电池供电的中间节点。路由选择还可基于关于电池的状况(最新/未用过、完全充电-电荷低等)的有关电池操作节点的信息。在一个特定的实施例中，通过源节点和网关进行的路由选择可基于通过源节点和网关接收的邻近节点的最新链路状况信息。

网关维护路由表中的关于电池供电节点的标识的信息，并且每个节点可随意地在路由选择中利用该信息。

每个节点和网关可测量并在路由优化中利用的另一个关键的链路和网络参数包括环境噪声水平。网络中的该参数影响整体网络效率，并且大部分与网络中的所有节点的传送功率水平相关联。较低的传送功率水平共同导致较低的环境噪声，并且有助于以较小的传送功率水平实现良好的链路质量，并且还实现改善的网络吞吐量，其也被称为“网络效率”。

在这里描述的优选实施例中，可以向一个或多个无线网络的一部分和相关的网关注册网络节点，并且网络节点可以是一个或多个无线网络的一部分和相关的网关。因此，节点具有用于其数据消息的一个或多个出口点，并且将具有用于其所属的无线网络中的每一个的单独的优化路由信息。每个节点将具有用于其所属的网络中的每一个的唯一的层2和MAC网络地址。这被称为多出口/多入口网络配置。

附图说明

图1是描述根据一个可能的实施例的与智能网格物理基础结构重叠的网络配置的智能网格网络的图形表示。

图2是根据一个可能的实施例的公共事业无线网络中的节点的路由图。

图3是根据一个可能的实施例的公共事业网络节点的功能图。

图4是根据一个可能的实施例的无线网络网关的功能图。

图5是根据一个可能的实施例的网络公告(NADV)消息格式的例子。

图6是根据一个可能的实施例的源节点处的路由表的例子。

图7是根据一个可能的实施例的具有网关的源节点注册消息的格子的例子。

图8是根据一个可能的实施例的由智能网格网络中的节点进行的路由发现的例子。

图9是根据一个可能的实施例的网络节点处的路由选择过程的描述。

图10是根据一个可能的实施例的智能网格无线网络中的路由发现和优化过程的例子。

图11是根据一个可能的实施例的在路由发现和优化过程期间开发(develop)的示例路由表。

图12是根据一个可能的实施例的由示例智能网格无线网络中的节点发现用于外出的优选网关的例子。

图13、图14和图15是根据一个可能的实施例的由示例智能网格无线网络中的三个节点进行的路由优化处理的三个例子。

图16描述根据一个可能的实施例的由网关进行的到示例智能网格无线网络中的源节点的返回(下游)路由选择的例子。

图17是根据一个可能的实施例的逐步路由建立过程的流程图。

图18是根据一个可能的实施例的用于节点注册的网关处理控制的描述。

图19是根据一个可能的实施例的在路由过程期间的网关处理控制的描述。

图20是根据一个可能的实施例的对于为了路由而进行的分组处理的节点控制器处理控制的例子。

图21是根据一个可能的实施例的对于分组处理的节点RF接口处理控制的例子。

图22是根据一个可能的实施例的网关路由表更新过程的例子。

具体实施方式

智能网格网络

电气设施网格一般包括：

-发电(分布式源)

-传输和交换(非常高的电压)

-配送网络(较低电压)

-消费者和室内(in-premise)电力传输和监视电子装置

除非另外指出，否则，术语公共事业被用于表示电气设施。公共产业正从链接产生与负载的辐射状系统过渡为具有从能量产生管理到最终消费者能量使用的完全连接性和互操作性的真正交互式数字网络。这种全能力的基于网络的公共事业基础结构已被称为智能网格。支持双向动态信息流动的网络常被称为智能网格网络。除非另外指出，否则，术语智能网格网络将被用于表示可以包括，但未必包括，上面列出的所有四种部件的公共事业网络。一旦被实现，智能网格网络还可支持辅助网络和装置，诸如监视和控制家庭内器具和设施的室内网络。还应注意，可以与例如水和气的被公共事业操作的其它商品配送系统一起使用智能网格网络和/或公共事业网络。给定的公共事业网络可包括多于一种类型的例如电和气的商品，从而允许控制和/或监视两种商品。

在一个优选实施例中，智能网格网络包括通过WAN和专用网与服务器双向通信的一个或多个无线网络中的装置节点和网关。这里描述的一个实施例在智能网格网络的配送段中提供智能双向分组路由能力，该配送段可被灵活扩展以有利于智能网格中的所有部件之间的双向信息流动。

图1描述了与公共事业智能网格基础结构的部件重叠的智能网格网络。位于智能网格的配送监视和控制装置上的网络化装置150是可具有多于一个网关140的无线网络110的一部分。网关140连接无线网络节点150与可通过第二网络WAN 120到达的智能网格服务器130。可存在多于一个WAN 120和多于一个服务器130。在智能网格网络中可能存在提供智能网格的其它部分(例如，能量产生设施、高压变压器站、高压干线传输线和高压交换站)的远程监视和控制的其它无线网络111和112。这些无线网络中的网络化装置152、153、154通过一个或多个网关140和一个或多个WAN 120与智能网格服务器130双向通信。

如示出的那样，智能网格服务器处于第二网络(WAN、因特网、内部网等)中。第二网络可以是IP网络(IPv4或IPv6)。在本发明的能力范围内，也可以利用其它类型的第二网络。可以使用标准路由器、电桥或其它网络接口以使网关140与第二网络和智能网格服务器120连接。

无线网络110可包括一个或多个网关140。在当前优选的实施例中，网关140为第一网络(无线网络)的装置和第二网络(WAN)中的智能网格服务器之间的主接口，并且提供所有需要的分组重新格式化和地址翻译服务。在一个当前优选的实施例中，网关140可被实现为具有RF无线电和无线电控制器的服务器，从而允许网关与无线网络中的具有无线电的其它装置通信。除非另外指示，否则术语网关和访问点应被视为是可互换的。无线网络可利用与第二网络不同类型的分组格式。如果无线网络使用非IP分组结构或与第二网络不同的IP分组结构(例如，IPv6对IPv4、X.25对IPv4等)，那么网关在第一网络和第二网络之间转发分组之前执行必要的协议翻译。

在智能网格网络的配送部分的情况下描述了优选实施例。对于本领域技术人员来说，这里公开的方法和系统可等同地应用于智能网格网络的其它部件或子部件。在图2中描述了智能网格网络的配送部分。无线网络-1230包括网关-1240和多个网络节点250(被描述为251、252、253、...)。网关240通过WAN-1220与智能网格服务器-1210连接。在不同的实施例中，可在无线网络-1中存在多于一个网关。类似地，可在智能网格配送网络中存在多于一个无线网络，多于一个WAN将每个无线网络连接到一个或多个智能网格服务器。

在示例实施例中，存在无线网络中的至少三类网络装置节点。标有CPD的节点是由在装置位置(一般是电表位置)处网格的负载线供电的恒定功率网络节点。标有BPD的节点是一般位于不能由网格负载线供电的装置处的电池供电节点(例子包括：位于水表、气表处的节点和电表处的出于某些原因必须进一步远离该表并且不能从负载线吸取电力的节点)。另一种类型的节点标有R，并且这些节点用作对来自去向网关的上游或去向目标节点的下游的邻近节点的分组主动进行重复、重新确定目标、重新形成的中继器或转发器。中继器可以是杆上中继器并与电源接近，并且可由电池后备(back-up)。一定数量的CPD节点也可以是电池后备的，因此，它们在网格停电的情况下也可继续起作用。在一些实施例中，由于位置进一步远离可设置仪表之处的电源，因此装置节点必须用电池操作。

在图3和图4中描述了装置节点的功能部件和无线网络中的网关。

如图3所示，装置节点300可包括装置接口330、节点数字控制器330、存储器340、无线RF收发器350(或无线电)和天线360。装置接口320可与智能网格装置(未示出)连接。节点数字控制器(或节点控制器)可管理双向信息流动、路由数据分析、路由优化、路由选择、消息产生和处理以及命令/控制/监视功能。在优选实施例中，RF收发器350和天线360在频带902～928MHz频带中操作，并且使用DSSS CDMA、FHSS CDMA和OFMD无线电访问技术中的一种。在本发明的能力范围内，其它频带和调制方案是完全可行的。当前的无线技术很容易提供无线网络中的从＜1kb/s到超过1.0Mb/s的数据速度。注意，节点装置300还可被称为无线网络内的节点，或者，可被称为公共事业节点。节点子系统可被称为节点控制器和节点无线电。

无线网络230包括网关240中的一个或多个，并且，以下在图4中描述了网关。网关400可包括WAN接口/路由器450、存储器440、网关数字控制器(或网关控制器)430和无线RF收发器420。WAN/接口路由器450通过一个或多个WAN 220与一个或多个智能网格服务器210维持双向数字分组通信链路。无线RF收发器420和天线410维持与每个网络装置节点250的双向分组通信链路。网关数字控制器管理与WAN和无线网络的双向信息流动、路由数据分析、路由优化、路由选择、消息产生和处理、经由网络节点进行的智能网格装置的命令/控制/监视、维护所有网络节点的注册和地址表、和相关功能。网关还可在执行智能网格网络内的请求和命令时用作智能网格服务器的代理服务器。在网关被实现为服务器的实施例中，如上所述，网关控制器被称为服务器控制器。另外，在这种实施例中，网关收发器可被称为服务器收发器或服务器无线电。

智能网格无线网络中的分组路由

这里讨论智能网格无线网络中的配送部件中的分组路由的优选实施例，并且提供示例实施例。

路由系统

在优选实施例中，路由系统可包括以下部件：

-路由路径发现

-路径信息维护

-向网关和上游邻居进行的节点注册

-网关处的路由表

-路由优化和更新

路由子系统的当前优选的实施例利用用于层2路由的代码实体DLF(Data Link Forwarder，数据链路转发器)和用于获取邻近节点并维护邻近节点之间的定时信息的代码实体MLME(Media AccessControl Sub-Layer Management Entity，媒体存取控制子层管理实体)。DLF通过一组API与MLME接口。

路由路径发现

通过利用图2示出该过程。

当例如出现以下情况时，诸如CPD-7257和R-1255的节点(应用于所有的CPD和R节点)可启动网络发现：

·没有可行的出口节点(不与任何网关相关联)

·在管理上，或者，由于路径失效或传播损失，与上游节点的通信被切断

·到其已注册的无线网络中的网关中的一个的周期性注册消息已失败至少3次

·通过从其它节点进入的消息而公告新的无线网络

例如，如果到它们的指定主节点(CPD节点256和258)的链接已被切断，那么诸如BPD-12561和2581的节点可启动网络发现。

在示例实施例中，节点通过利用两个基本过程发现邻近节点：广播发现和邻居询问。当节点出现时，MLME可通过“广播发现过程”找到节点的所有邻近物(或直接连接的RF链路)。可以随机地执行此过程以确定什么时候应开始发送广播发现帧。在优选实施例中，该过程保证在频带902～928MHz中操作的无线网络上发送广播发现帧。也可以用其它无线电访问方法以及在其它频带中进行该过程。

在示例实施例中，存在两种广播发现模式：主动模式和被动模式。当通电时，装置可进入主动发现模式，在主动发现模式中，装置以可以为毫秒量级的随机化间隔发出发现帧。当主动发现持续时间期满时，装置可进入被动发现模式。在被动发现模式中，节点会在发送广播发现帧之间等待一般为分钟量级的更长的时间。

一旦发现过程找到邻居(邻近物)或一组邻居，MLME然后就可以对于它们的直接邻居(优选地，将在响应中提供所有直接邻居)询问发现的邻居。完成这一过程以更加迅速地发现网络环境(不同于与广播大量的帧以期接触任何一个特定的装置)。邻居询问机制优选地为简单的询问/响应：接收邻居询问的节点优选地将准则应用于其列表中的所有节点，并且优选地在邻居响应中设置“匹配”准则的所有节点。如果没有给定准则，那么可以在邻居响应中设置列表中的所有节点。

MLME可通知DLF发现什么时候结束，即，已对于它们的邻居询问了所有(优选地)节点并且已进行尝试以到达这些邻居。

通过使用由MLME构建的邻居列表，DLF可尝试并找到所公告的外出路由。可通过收听来自MLEM的邻居表中的装置的“网络公告”(NADV)消息来完成该任务。

NADV消息可公告一组出口路由，其可包括出口路由的路径成本和跳跃计数。在所有候选路径中，路径成本是与该出口(AP)相关联的最低成本。跳跃计数是到达该出口必需经过的跳跃的最高次数。跳跃计数被用于防止路由回路，并且不与路径成本一道使用。在图5中示出NADV消息的格式。目的地地址是网络公告最终来源的节点的MAC或层-2IP(IPv4或IPv6)地址。由于网络由它们的出口(网关)节点识别，因此，在大多数情况下，它是出口点(或网关)。

根据以NADV消息的形式接收的公告，每个节点可构建列出可用网络、识别网络中的每一个的出口节点(网关)和到该出口节点的可用路径的路由表。优选地，用跳跃序列、描述路径的类型的标记和链路和路径成本描述可用路径中的每一个。标记表示路由的类型-它是否是表中的永久条目，是否可通过接收节点对其进行公告等。在优选实施例中，节点将决定向到网络的总成本(链路和路径成本)较低的一个或多个上游节点注册。其它实施例可使用其它的准则，包括提供到网络的长期出口时的链路的经验证的可靠性。注册的节点可在路由中得到优先级。作为NADV消息的一部分被接收的其它信息可包括装置的类型(BPD、CPD、R、CD)和安装日期。具有累积的环境网络噪声数据的这些节点还可包括该信息。该噪声阈值是接收范围内的合计网络业务量的指示符。该水平确定在每个节点上以适当的误码率(BER)到达邻居所需要的传送功率。如果所有的节点均在较低的平均合计功率下传送，那么噪声水平将较低，并且允许在频带中容纳更多的节点，由此提高网络效率。在人口稠密的网络中，这是重要的因素。

其它实施例可考虑NADV中的属性，诸如：该节点处的典型的业务量负载、其安装日期和投入服务的日期。其它实施例可包括该节点处的典型的业务量密度、备用电池功率可用性和在由源节点建立可靠的路由映射(routing map)中有用的其它属性。

从图6可以看出，路由表被组织以通过一组路由和关于该路由中的每个跳跃的信息来反映出口的所有路径。例如，可存在注册了源节点的两个网关(出口点)。对于每一个网关，在图6所示的例子中，示出了一个路由。对于每个路由，可存在N个跳跃。对于每个路由的每个跳跃，路由表维护链路成本、路径成本、节点的类型、地址、质量/业务量信息、通过NADV过程接收的其它永久信息。对于每个网络出口点，可存在在路由表中列出的多于一个路由。该信息被不断更新以反映最新的网络状况。

根据路由表信息，节点可用一串目的地地址(L2或MAC)、与每个地址相关联的类型、关于节点的其它相关因素、性能因素和用于出口的路径成本构建分组转发或路由表。在当前优选的实施例中，该类型反映与目的地相关联的选择优先级并且可以为以下几个中的一个：(1)源-路由/局部发现(source-routed/locally discovered)；(2)源-路由/从网关接收(source-routed/received from gateway)；(3)逐次跳跃；(4)直接邻近路由(direct adjacency route)；(4)从跟踪通过网络业务量中获得的面包屑路由(bread-crumb route picked upfrom tracking passing network traffic)。

图6提供可列出的路由类型的例子。在当前优选的源路由类型的实施例情况下，其与来自源节点的下一跳跃(节点1)一起被列出。在源路由类型的目的地的情况下，用转发表中的目的地明确指出跳跃的阵列(节点1、...、N)。可以以通过类型标记、装置类型、消息类型和路径成本确定的优先级的次序，列出用于相同目的地的多个条目。在当前优选的实施例中，当尝试到达目的地地址时，节点将首先使用路由表中的第一条目以便经由优选的网关外出，并且路由表条目以路径成本和链路成本增加的次序被维护在链接的列表中。在其它实施例中，通过构建到目的地地址的一组转发路径，路由算法使得在源节点处维护的路由信息能够产生用于每个目的地的源路由条目。还有，在其它实施例中，节点将在一些时间点上使用它从通过的业务量中获得的面包屑路由。

路径信息维护

在当前优选的实施例中，如路由表中的优选路由的跳跃序列中的节点1或2那样的处于路由表中的上游和下游邻居通过用于使时钟同步并且保证节点仍可相互交换分组的MLME信标或目标周期保持存活消息被恒定地维持。可出于多种目的由L2路由层使用该恒定接触和反馈，这些目的包括：

·在定时更新信标中向下游装置传达邻居更新。

·节点使用MLME以检测是否它们的下游或上游已离开。

例如，当出现以下情况时，节点的上游链路特性可改变：

·上游节点离开

·检测到新的优选的上游

·链路质量改变(在时间上被平滑)

在当前优选的实施例中，这些规则被递归地应用于路径中的所有上游节点。当出现调整时，节点重新计算其出口节点中的每一个的成本。当节点到其上游的成本以由阈值设定的在统计上显著的方式改变到它路由通过的网络中的一个的成本时，它在下一组MLME信标中将该信息分发到其下游节点。

在当前优选的实施例中，用“邻居列表”消息传播网络信息的变化，并且被设为0x2的协议类型字段指示正在分发的变化的部分列表。在一个实施例中，这可反映增加新的网络或改变现有网络的成本。当上游消失从而导致特定的网络有效地变得不再可路由时，发送具有设为0x3的协议类型的“邻居列表”消息，以指示已从上游节点网络列表中去除了该网络。

在当前优选的实施例中，通过向其单播的周期性网络注册消息，通知网关网络拓扑的变化。这些消息可作为其路由信息传播过程的一部分，通过网关被网关的网络内的每个节点发送，并且可包括它们的上游节点的完整列表和/或到它们中的每一个的链路成本。

在当前优选的实施例中，MLME保持可被DLF出于路由目的使用来确定链路成本的两个平滑后的平均值：平滑后的RSSI和平滑后的信息成功百分比。术语“平滑后的(smoothed)”指的是对数据进行的平均的类型。在当前优选的实施例中，平均使用以下公式：平滑后的平均值＝A＊平均值+B＊样品；B＝(1-A)。这种类型的平均不需要大量的存储器来进行存储(与存储最后N个样品不同)，并且还具有可控制数量的“历史”。术语历史指的是新的值对当前的平滑后的平均值的影响有多大。它可由A和B值控制：与较小的A值相比，大的A值意味着平均值具有更多的历史。其它实施例可使用在流行的网络状况下所希望的其它的平均技术。

RSSI是接收信号强度指示符。可针对从节点接收的所有帧测量该值。优选地，当从节点接收到任意帧时，通过使用平均公式，该帧的RSSI被平均为平滑后的RSSI。

在当前优选的实施例中，作为链路质量的最佳测量与平滑后的RSSI计算一起并因此在进行路由决定时使用“信息”成功百分比准则。“信息”成功百分比是分组成功率的记录。术语“信息”被用于表示除开始通信的帧以外的帧。由于干扰或由于接收器繁忙，向在其跳跃序列上的目标节点发送的第一帧可失败。仅包括目标节点正在收听的那些帧而不包括开始通信时的帧的信息成功百分比提供不随接收器的负载而大大变化的链路质量测量。信息成功百分比被视为链路质量的最佳指示符。

向上游邻居和网关进行的节点注册

每个节点可明确地向它要使用以在网络中路由的上游节点注册。这种注册意味着上游节点现在将尝试保持关于注册节点的最新定时信息，并且保持下游路由表条目。这保证业务量不仅可向出口流动，而且还可向节点回流。

节点通过向其上游节点发送“上游注册”消息而向其注册。“上游注册”消息包括装置ID、装置的类型和邻近成本(邻近健康度量)。邻近健康度量被用于在上游变得过载时剔除下游节点。优选地，具有较低邻近健康度量(并因此可能具有较低的路径差异)的节点在具有较高邻近健康度量的节点之前被选择。邻近成本是基于潜在的和活动的上游节点的数量的组合的邻近健康度量。

潜在的上游节点通过使用“上游注册确认”消息积极或消极地确认“上游注册”消息。节点的“邻近健康(neighborhood health)”基于该确认的值被更新。潜在的上游节点给予比所确认的上游节点低的权重。

“上游注册确认”消息可包括由请求者在“上游注册”消息中发送的序号。响应的状态代码可以是以下的代码中的一个：

·0x0，成功添加的节点

·0x1，添加失败的节点

·0x2，由于较高的负载被拒绝的节点

·0x3，已被维护的节点

节点可通过发送单播“网关注册”消息(GREG)向一个或多个网关注册自身。GREG消息包括注册节点用作上游节点的网关的网络中的节点的地址的列表以及与这些上游节点中的每一个相关联的链路成本。它还可包括其它候选网络(由这些网络的出口节点代表)的列表和它们的成本。基本上，源节点将其路由表信息转发到它已向其注册的每个网关，并且定期地或当出现改变时更新该信息。

在图7中给出GREG消息的格式。类型被设定以表示它是GREG消息。如果存在更多的要发送的数据，那么M位被设定。Seq号是注册消息的序列号。当在多个部分中发送注册消息时，使用消息号。每个GREG路由描述用于该路由的所有路由表条目信息(跳跃的次数、跳跃节点地址、链路和路径成本、节点类型)，并且，通过由注册节点使用的路径中的第一上游节点识别到出口点的所有可能的路由。

当向网关成功注册了节点时，网关将节点放在其路由表中，并且保存该节点的最新状态信息。节点向网关发送周期性注册消息和路由表更新(接近每12小时一次或当在路由表中出现变化时)。当看到来自源节点的随后的网关注册消息时，网关将更新其路由表。如果网关错过三个连续的注册消息，那么将从网关的路由表中剔除该节点，并且该节点将需要重新注册其自身。在一些实施例中，网关可向源节点与其路由表条目一起发送通知消息以要求它重新注册。如以下讨论的那样，在一些实施例中，网关还开发用于其网络中的每个注册的源节点的路由信息，并且，将该信息传播到源节点。该信息被识别为“网关路由表”以将其与“源路由表”区分开。源节点可以在路由优化过程中定期地从表中的任一个中选择路由或合并这两个路由表，并且舍弃冗余的条目。

响应于成功的第一时间注册，网关可向下发送网络配置信息。这可包括网关的全局可路由IPv6前缀、网关的MAC地址、DNS服务器地址、网络传送定时器和与L2/L3路由相关的任何其它变量等。

如果网关由于太多的节点变得过载，那么它可开始剔除具有其它候选网络的节点以及对于受影响节点的这种中断消息。它可通过观察在GREG消息中报告的不同的网络来评价这一点，并且可从网络中去除最健康的候选。在一些实施例中，网关可在单独的文件夹中简单地存储中断节点的路由信息，并且可在节点发送异常消息和进行短形式注册时在某些情况中恢复该信息。这将触发迅速注册过程，并且，网关将提供源节点出口支持，并且还将存储的路由表信息单播到该节点。

路由发现的例子

节点出现并发现路由的当前优选的过程可通过使用图8被概括如下。图8表示通过网关840与WAN 820中的智能网格服务器810连接的无线网络830中的几个节点。节点为：中继R-1851和R-2852；恒定供电装置节点CPD-1861、CPD-2862、CPD-3863、CPD-4864；电池供电装置节点BPD-1871。网络可实际包括大量的节点、一个或多个网关、一个或多个无线网络、一个或多个WAN和一个或多个智能网格服务器。中继器R-1851和R-2852和网关GW-1840被假定为已被启动。该例子描述以下描述其在网络中出现的过程的节点(CPD和BPD)。表1a和表1b列出了检测和建立的所有链路的链路成本。必须注意，随着节点继续它们的使用年限，它们将检测提供改进的出口的附加节点和路由。

表1a

	WAN-1(820)	GW-1(840)	R-1(851)	R-2(852)	CPD-1(861)	CPD-2(862)	CPD-3(863)	CPD-4(864)	BPD-1(871)
										WAN-1(820)	x	5	--	--	--	--	--	--	--
GW-1(840)	5	x	20	30	--	--	--	--	--
										R-1(851)	--	20	x	10	25	--	--	--	--
R-2(852)	--	30	10	x	45	--	30	25	--

	WAN-1(820)	GW-1(840)	R-1(851)	R-2(852)	CPD-1(861)	CPD-2(862)	CPD-3(863)	CPD-4(864)	BPD-1(871)
										CPD-1(861)	--	--	25	45	x	15	--	--	--
CPD-2(862)	--	--	--	--	15	x	--	--	5
										CPD-3(863)	--	--	--	30	--	--	x	10	--
CPD-4(864)	--	--	--	25	--	--	10	x	--
										BPD-1(871)	--	--	--	--	--	5	--	--	x

表1b

当CPD-1861出现时，MLME邻居扫描在第一步骤中发现R-1851和R-2852邻近关系。一旦建立邻近关系，R-1851和R-2852就发送网络公告消息。具体地，在第二步骤中，R-1851通过GW-1840向WAN-1820发送公告一个出口路由的网络公告消息。该消息包括GW-1840的MAC地址、网络地址类或子网掩码(IPv6或IPv4地址)、由R-1851所见的到CPD-1861的邻近成本、它到达出口节点(2)所需的最大跳跃次数、到网络(50)之外的路径的最低成本。其以[R-1851发送NADV(25，MAC_ADDRESS(GW-1840)，2，40)]的形式注册。应当注意，由于路径成本比通过R-1851公告的路径成本大，因此，R-2852在其到CPD-1861的响应中不向GW-1840公告它具有的直接路由；但是，在随后的询问中使得经由R-2的出口路由的路径成本信息对于CPD-1是可用的。在成熟网络中，CPD-1861可以以链路和路径成本从邻居节点接收多于一个NADV消息。第三步骤导致CPD-1861通过将路径成本和链路成本相加来计算网络的总成本，并产生使用的下一上游跳跃的有序列表，并且以路径成本增加的次序产生每个选项的路由映射。在第四步骤中，CPD-1861尝试通过向R-1851发送报告对于该出口没有其它可能的节点的上游注册消息，向R-1851注册。当R-1851向CPD-1861发送上游注册确认消息以接收它作为用于进行双向的路由支持的节点时，发生第五步骤。由于对于该出口没有其它可行节点，因此接受CPD-1861。在第六步骤中，CPD-1861尝试通过发送网关注册消息向GW-1840注册。它报告R-1851作为它要使用的上游节点。然后是GW-1840通过发送网关注册确认消息接受CPD-1861并使CPD-1861通过网络配置(特别是IPv6地址、NDS地址、GW-1840的网络前缀)的第七步骤。这现在使得CPD-1861能够通过它如上面描述的那样初始确定的路由使用GW-1840作为网络出口。

在成熟的网络中，CPD-1861可针对它所属的无线网络中的它发现可用于路由到相同的网关或其它网关的其它上游节点重复该过程。如果CPD-1861属于多于一个的无线网络，那么类似地重复该过程。

然后，在第八步骤中，CPD-1861通过GW-1840用其IPv6地址向WAN-1DNS服务器发送动态DNS(RFC 2136)UPDATE消息。节点通过提供网络出口支持的网关对于它所属的每个网络重复该DNS注册。

图8可被用于示出关于CPD-4864和BPD-1871的另外两个例子。CPD-4864以75的总成本通过用于外出的CPD-863和R-2852建立到GW-1840的三跳跃路由(参见表1a和表1b)，并且向GW-1840以及用DNS服务器注册。

BPD-1871类似地发现并向GW-1840注册以70的总成本通过CPD-2862、CPD-1861和R-1851的4跳跃路由。作为电池供电节点的BPD-1871将考虑它可实现的最低路径成本。在一个实施例中，BPD-1871依赖于线路供电节点(在这种情况下，CPD-2862)进行路由发现过程和注册。

通过使用由无线网络830中的CPD-4864进行的替代路由发现的例子，示出了当在网络中出现变化时更新路由的方法。在图8中示出改变的路由，差别仅在于虚线表示节点CPD-4864已发现到GW-1840的最低成本2跳跃路由，其中用于外出的总路径成本现在为60而不是先前的3跳跃路由成本75。这种发现发生在由源节点进行的例行邻居维护过程中并且通过收听来自邻居的任何消息或路由公告来实现。

首先，R-2852通过MLME更新CPD-4864并且通知它具有到GW-1840的总路径成本为60的出口路由作为上游转发路径。CPD-4864然后通过将路径成本与链路成本相加重新计算网络的总成本，并且产生要使用的下一上游跳跃的重新排序的列表。上游节点CPD-3863具有75的总成本，而上游节点R-2852具有60的总成本。R-2852因此现在被优选并且在列表中被放在CPD-3863之上。在表1a和1b中示出路由信息的重新排序列表。最后，CPD-4864通过其下一周期性网关注册消息向GW-1840发送更新的信息。

在一个当前优选的实施例中，这里描述的路由协议被设计为除了依赖于无线网络的根源上的一个网关以计算和分配到所有节点的路由以外，还利用网络节点的集体计算资源。源节点选择优选的一组多个有序的上游路由，以基于具有针对每个路由和每个跳跃的相关路径成本的出口路由公告，通过一个或多个网管带出到达WAN网络。一旦主要路由上游失败或到达网关，由于已预先收敛路由，因此，在没有任何对于进行重新收敛的路由算法的等待的情况下立即转而依靠于源节点的数据库中的辅路由和/或网关。

在一个当前优选的实施例中，每个节点向它要使用的所有上游节点注册自身。上游节点现在可保持用于该节点的下游路由表条目。现在可以用来自路由表条目的一组跳跃以及它们的地址路路由目的地为该源节点的业务量。当然，目的地地址被例行地包括。其中在消息报头中由网关明确指示分组必须穿过的节点的整个有序列表的源路由也在该算法的范围内。利用最佳的出口路由方案，在本发明中公开的路由协议允许每个节点具有通过一组优选的邻居节点的多个路由。通过恒定地更新其优选的路径以考虑任何链路失败数据，并且还通过包括源节点通过例行发现过程获知的更好的路由选项来更新路由表条目，并且通过收听来自邻居节点的所有NADV消息，本发明在其源路由技术中避免开放端路由发现回路。源节点还向其下游邻居公告它在路由表中维护的所有出口路由选项。

这里描述的示例路由协议提供“面包屑”路由，其是由节点从穿过它的业务量中搜集到的替代路由。当分配的存储器满了和当它们在特定的时间之后变得陈旧时，从节点的路由表中舍弃“面包屑”路由。这些路由，除了所公告的路由以外，用于扩展节点可用的用于保证分组的成功传送的冗余链路的列表。

这里描述的示例路由协议使得节点可用的下次跳跃的分类和优先次序能够将分组路由到IPv6网络中的目的地。在不同的实现中，分类逻辑会改变。在当前的实施例中，分类逻辑同时使用路由信息的起源以及到目的地的路径成本和到希望的跳跃的链路成本。例如，与被标记为通过提供有吸引力的路径成本并且被源节点常规使用的一个或多个邻居节点被频繁使用的路由相比，从通过使用不频繁的路径从通过的业务量中采集的“面包屑”路由中获得的下一跳跃被赋予较少的优先级。“面包屑”类别或“多次跳跃”类别内的多个下次跳跃根据路径成本被分类到有序的列表中。

通过允许在多个网络上注册节点(导致节点得到多个IP地址)和能够根据用于解析节点的主机名称的可配置策略将这些IP地址分类的DNS服务器，现在存在用于控制业务量进入无线网络中的方法。

网关处的路由表

如上所述，每个源节点向网关注册并且将路由信息(路由)和每个路由的中间“第一节点”转发到网关。该信息还包括链路成本、路径成本、节点类型、路由表中的所有中间节点的地址、优选的路由、环境噪声信息和关于电池操作装置的信息。网关以与图6所示的例子类似的格式存储该信息。也可以使用用于路由表的其它格式，但是，信息内容将相同。通过网关将该信息与它为无线网络中的每个节点开发的路由信息相比较。网关可具有网络拓扑信息和每个节点的位置。最初通过利用最少数量的跳跃构建用于每个节点的工作路由。通过从网络中的每个节点接收的分组的分析，该信息增加。接收到的分组中的路由信息，以及诸如路径和链路成本和节点类型的相关信息与网关针对每个节点具有的初始条目相比较。比较导致更新的路由表。在图22中示出用于更新网关路由表的过程。如果对于一些节点丢失了更新信息，那么网关可向这些节点发送REQ消息并且请求响应。响应将导致路由表更新。如果在三次单独的尝试中没有接收到响应，那么网关可向节点的邻居广播消息并且从它们寻求关于它们是否具有到期望的节点的路径的响应。如果所有的尝试都失败，那么网关从其注册列表中去除节点。该节点将必须重新注册以寻求网络出口。

在单播消息中，网关例行地向网络中的每个节点发送路由表更新。在一些实施例中，任意时间的节点可请求网关提供最新的路由表信息。如果被请求，还使得关于节点外出可用的路由的该信息对于其邻居是可用的。

每个节点将具有可以为本地产生的路由和网关供给路由表的组合的路由表数据库，并且将包括诸如链路/路径成本、节点类型、跳跃的次数、中间节点的特性、环境噪声水平和每个跳跃的信号质量信息的所有有关信息。每个节点可在路由选择、路由优化中使用该信息，以及使用到邻居节点的寻求到网关的出口路由的NADV消息。

路由优化和更新

优化过程因此可包括在智能网格网络环境中存在的几种因素。在一些情况下，新的阻塞会使得一些路由不可操作，阻塞的去除或新邻居或中继器可用会打开新的路径，并且，信号条件会强制使用某些路由，即使它们是多次跳跃的。稳定的网络中的最终目的是有利于通过无线网络中的网关中的一个，健壮地、可靠地从网络节点向智能网格服务器传输分组。如图8所述，节点可以不断地发现具有较低的链路和路径成本的新的路由。每当检测到这种新的路由选项时，就用新路由中的第一转发节点对其进行确认。在例行的注册消息交换中向网关对该信息进行注册。在从网关和新路由的中间的第一节点接收到ACK消息之后，新路由被添加到路由表，并且，从路由表清除所有冗余或不可操作的路由。网关定期地对于所有的节点进行其路由表的类似更新。源节点监视链路和路径条件，并且定期更新路由表中的链路和路径成本和质量参数，并且基于最新的可用信息将列表重新进行优先排序。各种优化过程可供各实施例使用。

路由选择

如图9所述，源节点通过利用路由选择算法对于每个消息选择路由。只有当消息处理器911从节点控制器接收到表示从发送消息的先前时间以来路由表的目的地地址已改变的标记，才需要重复该过程。

节点控制器910启动消息请求，并且还向消息处理器911发送关于任何路由表更新或状态的标记912。消息处理器911挑选出消息优先级920。如果它是正常的消息，那么消息类型和目的地地址信息被开发930。如果它是优先消息，那么特定的标记、消息类型和目的地地址被开发940。930和904的输出被反馈到消息处理器911的路由表更新功能912。如果不存在更新，那么消息附加有预先选择的目的地路由映射(具有中间节点的地址串、标记、目的地地址、链路和路径成本、消息类型、装置类型)，并且返回到节点控制器910以转发到节点RF收发器970。节点RF收发器970可添加任意的MAC地址和原语，并且将消息传送到路由映射中的第一节点。

如果路由表更新功能912接收到已存在路由表更新的标记，那么该消息被转发到路由选择算法960。路由选择算法960定期分析路由表数据库950，并且构建优先级列表，清除陈旧和冗余的路由，更新链路和路径成本，更新装置类型、构建与保存电池电力相关的特定的规则和其它的有关因素。路由数据库950具有每个网络的优先化排序的一组路由和该网络中的每个出口点。路由映射包括跳跃951的数量、链路/路径成本952、路由953的中间节点上的业务量密度、节点特征(线路功率、电池功率、安装日期、可靠性因素)和链路/路径质量信息(RSSI、信息成功率、环境噪声)955。路由选择过程960还在用于路由比较和选择过程的数据库中具有网关提供的路由映射956。

通过考虑以对于网络噪声水平、电池功率、每个中间节点处的业务量平衡的最小影响，以最低的路径成本影响消息的可靠、快速传输的所有因素，路由选择算法选择使用优选的路由映射以将消息路由到目的地。在一些实施例中，路由选择算法可具有关于路由映射中的跳跃的链路条件、局部化功率中断和会影响成功分组传输的其它因素的可用的最新信息，并且，可使其路由选择基于最新的可用信息。

路由选择算法的输出可通过附加的路由映射信息被反馈到节点控制910的消息处理器功能911。适当构建的消息被发送到用于添加任何MAC原语并传送到路由映射中的第一节点的节点RF收发器970。

智能网格无线网络中的分组路由的例子

图10提供了智能网格网络和分组路由的例子。示例网络包括与一个或多个广域网(WAN)1020连接的一个或多个智能网格服务器1010。无线网络1030跨过智能网格的配送段的一部分。在实际中，可在智能网格网络中存在多于一个无线网络。在这里给出的例子中，存在三个通过WAN 1020连接智能网格无线网络与服务器1010的三个网关1040。在这里给出的例子中，在无线网络1030中存在约27个装置节点1050。在实际中，可存在数量更多或更少的装置、无线LAN，其限制纯粹基于具有可用带宽的网络架构、智能网格分组业务量和其它的相关因素。这些装置中的一些可在没有任何公共事业仪表接口的情况下简单地为分组重复器/中继器。

每个节点向邻居装置发出DISCOVERY消息，并且通过接收的NADV消息累积来自其邻居的路由信息，以建立最好的、最佳的一组路由以将其数据分组发送到一个或多个网关。该信息被传送到网关。当每个节点建立时，它具有经由一组邻居通往网关或直接通往网关的路由，它在其列表中添加任何寻求路由的装置，并且通知寻求装置和网关。算法迭代，直到所有冗余的信息被消除，使得在网关和装置路由表中不存在用于相同路由的多个条目。任何装置可请求并从它访问的网关获得最新的路由表。每个网关通过该网关维护与寻求网络出口和入口的装置对应的其自身的路由表。已在前面描述了用于建立和例行地优化路由信息的方法。

路由优化方案进一步被描述如下：

图11列出了无线网络1030中的27个节点的到三个网关的所有可能的路由。如上所述，三个网关可以是一个或多个重叠的无线网络的一部分。作为结果，27个节点可以属于一个或多个无线网络，并且可用一个或多个网关建立网络出口/入口和注册。在这里给出的例子中，存在三个网关：GW1、GW2和GW3。

图12表示用于27个节点的三个网关中的优选网关的列表。

图13、图14和图15给出路由优化过程的例子。

图13讨论节点1的情况。其优选的网关为GW1。在初始路由发现过程中，节点1识别到GW1的两个三跳跃路由。在收听其它的邻居节点并且分析接收的NADV消息之后，节点1识别，它具有对于GW1可用的三个2跳跃路由。在进一步的优化之后，节点1通过提供最佳的信号质量和分组传输可靠性的节点5发现2跳跃路由。与后备(fall-back)的路由选项一起作为最优选的路由与GW1共享该信息。

节点1还确定它可通过节点12用2跳跃路由访问GW2，并且少量地通过节点9和16用三跳跃路由访问GW3。基于接收的信号质量和从邻居节点接收的信息送达该信息。节点1存储该信息并且向GW2和GW3注册该信息。GW2是优选的后备，并且，除非GW1和GW2均变得不可用，否则GW3不能被使用。

图14给出其优选的网关是GW2的节点11的例子，并且优化的路由是到GW2的直接路由。优选的后备是GW1，并且二跳跃路由经由节点7。

图15给出其优选的网关是GW3的节点9的例子，并且优化的路由是经由节点16的二跳跃路由。优选的后备是GW2，并且二跳跃路由经由节点13。

在以上给出的所有例子中，以及在本发明的优选实施例中，正是源节点上的图9的节点控制器910中的路由选择算法作出最终的路由条目并且与其它的网络节点共享路由表信息。

可以看出，存在具有到网关的直接跳跃的一组节点(中继节点和选择的一组CPD节点)。这些节点变为寻求到网关的最佳路由的其它组节点的中继器，并且，网关在为每个节点构建优先排序的路由表并与该节点共享它的过程中有利于该路由方案。在另一端，存在可仅实现到网关的多跳跃(2或更多跳跃)路由的一组节点。在这些情况下，可靠性、中继节点的前面的历史、信号强度均在选择节点的优选的路由路径的过程中变为优化过程的一部分。

由每个网关存储的路由表还启发了无线网络中的无源中继器的战略位置是否有助于提高来自网络中的节点的分组的路由，并且还平衡分组业务量的流动。可靠的分组传输、最小的传输功率、路径和链路成本、无错操作、最少数量的跳跃均是路由优化的一部分。

由网关进行的反向路由选择的例子

图16示出网关如何为从LAN装置接收的数据分组建立并使用返回路由的例子。这里给出的例子与在图10中描述并进一步在图13、图14和图15中描述的示例无线网络对应。它们与到网关GW1、GW2和GW3的节点1、19和11的最佳路由对应。如上面解释的那样，对于每个对应的网关，网关控制器记录并维护到无线网络节点的所有最佳路由。在不存在实时路由信息的情况下，网关利用路由表，以为节点提取它转发或发送分组的路由。在大多数的情况下，从网关到节点的实时分组响应遵循如下过程：简单地剥除来自分组的路由地址报头并且使其反转以便获得从网关到期望的节点的返回路由。在图16中示出这一点。如果存在传输失败或者如果网关未从装置接收到ACK响应，那么网关过程利用路由表以识别并使用到期望的目的地装置的替代路由。

路由选择处理流程的例子

图17是简单的路由建立过程的例子。它使用节点1与其邻居2和21通信以建立到GW2的出口路由的例子。节点1向邻居节点2发送邻居“DISCOVERY(发现)”消息1701。节点1还可向一个或多个其它邻居尝试该过程。节点2发送ACK响应消息1702。节点1现在发送“路由信息请求”消息1703。节点2发送询问节点ID等并通知节点1它具有到GW2的路径的“路由信息响应”消息1704。节点1提供其ID信息和认证代码请求消息1705给节点2。节点2在消息1706中与认证代码一起向节点1发送其链路信息。基于它积累的信息，节点1产生初步的源路由图和分组1707并将其转发到节点2。如路由图所示，节点2在发起到节点1的ACK(确认)之后将其转发到节点21。节点21在分组中按路由图将其转发到出口节点GW2。它还产生到节点2的ACK。GW2注册节点1，与其网络地址和前缀(它可以为IPv4或IPv6格式)一起向节点1发送最佳的路由图。在该返回分组通信中，GW2简单地反转路由报头并依次通过节点21和节点2向节点1发送分组。被节点1进一步用于向GW2发送分组的路由图可以是经由节点2和21的相同的初始路由，或者可以是基于GW2在其路由表中具有的更新信息的不同路由。在本例子中，假定被节点1使用的源路由与前面的相同。该例子示出装置寻求到出口点的最佳路由以传送它们的分组的紧密编织路由方法(tight knit routingmethodology)。

路由处理控制

图18描述了网关路由处理控制中的节点注册功能1800。借助于LAN和WAN接口模块，该功能大部分驻留于网关数字控制器和存储器中。第一过程包括节点注册。节点注册功能1800包括处理从无线网络1810中的节点接收的分组；识别节点1820；如果节点在发送注册请求并且当前没有被注册，则更新注册表1840；向其分配网络地址1853；将具有注册信息的ACK消息发送到输出处理控制缓冲器1860以便将注册信息传送到源节点及其邻居。如果节点已被注册，那么过程移动到由装置处理特定的请求和信息的下一步骤。在预定的“序列超时”内实现处理控制。这将触发“RETRY(重试)”模式。

图19描述网关处理控制的路由信息处理功能。该功能读取从每个节点1910接收的分组，并且，如果分组报头中的路由ID不同，那么触发更新路由表的过程1940。在该过程1940中，路由树被分析以识别变化，并且，新的路由信息被键入路由表中，并且，旧的条目被舍弃。该信息然后被发送到用于存储并进一步分发(dissemination)到无线网络节点的LAN管理模块。分组然后被回传到分组处理模块1930。如果路由信息相同，那么该分组被直接发送到分组处理模块1930。如果其是数据分组，那么将其发送给用于传送到具有适当的地址标签的目的地的GW传送缓冲器。如果分组是信息请求类型，那么请求在1960中被处理，并且，装置的所请求的信息被发送到输出处理控制缓冲器。在每个操作序列结束时，序列超时1962被检查，并且激起RETRY触发。

在一个优选实施例中，由于它们的谱效率和干扰容限，使用扩频调制解调器(spread spectrum modem)。但是，可以用其它类型的无线电(TDMA、DSSS-CDMA、FHSS-CDMA、OFDM/OFDMA等)实践本发明。并且，可以在较大的频率范围(例如，900MHz、1.9GHz、2.4GHz、5.1GHz)上在无线网络上实践本发明。

可以使用标准的安全方案(例如，AES 256、SHA、RSA 2048)以封装分组。

图20描述处理进入和离开的分组的装置处理控制。离开的分组可包括：

-初始的发现、签名(sign-on)、注册、ACK消息、预先确定的状态消息、最后喘息(1ast gasp)消息等

-被发送以询问无线网络节点和网关的响应和ACK消息

-路由建立和更新消息

-网络地址更新消息

-正常的操作双向消息处理

模块2071(路由信息)、2072(仪表数据、装置状态)、2073(路由信息和网络地址)支持离开的数据和管理分组的构造。装置传送/接收缓冲器2010支持装置数字控制器(DDC)2020。接收的分组在DDC的分组处理功能2030中被识别和处理。来自其它装置的分组在“其它装置分组”功能2041中被识别和处理，并且网关分组在网关分组功能2042中被处理。来自其它装置的路由信息和消息更新在功能2051中被处理，并且，实际的数据分组在功能2052中被处理。用于存储和/或作用的信息条目被转发到输入/输出处理模块2060。类似地，来自网关的路由更新和消息响应在功能2053中被处理。数据分组在功能2054中被处理。用于存储和/或作用的信息项被转发到输入/输出处理模块2060。输入/输出处理模块与DDC的分组处理功能2030接口以产生用于转发到装置传送模块的适当的分组报头、有效载荷信息。

图21示出装置RF接口中的处理控制。RF接口处理控制2112与装置数字控制器2111和装置传送/接收模块2113交互。RF接口处理控制2112执行以下的三种消息功能：

-处理定时响应消息2120。在这种模式中，该过程处理状态和ID消息的预编程的传送，并从网关处理控制接收确认。

-处理来自公共事业服务器、网关或其它装置的询问2130。

-处理数据消息2140并向上游发送它们以用于传送(例子：仪表读数、中断条件)。

在定时响应模式2120中，初始化过程在2121开始。确定事件的定时2122。在2123中，响应消息被构建并被发送到上游以进行传送。来自目的地源的ACK消息的接收在2124中被处理。如果ACK是正的，那么时钟对于下一事件向后循环。如果接收到负的响应，那么它将触发RETRY动作2125。如果出现超时或者重复的RETRY消息失败，那么消息认证过程2150被调用。这将触发关于该条件的存在的广播警告消息2160。

询问2130和数据消息2140的处理遵循类似的逐步过程。如果重复的RETEY失败，那么广播警告消息2160再一次被触发。

很显然，网关控制器用作第二网络中的公共事业服务器的中介和代理服务器。它在无线网络中从/向公共事业服务器向/从装置路由所有的数据消息。另外，网关维护网络地址、ID信息和无线网络中的将其用作网络出口/入口点的所有装置的状态。网关控制器还执行由公共事业服务器委派给它的特定功能(例如：轮询、状态监视、网络注册、路由表维护、DNS接口、信息分发、网络控制)。为了有效地执行其监视任务，网关控制器定期执行一系列的调度任务，这些任务包括装置ID和网络地址维护(MAC和IP地址)、路由维护、状态维护、轮询、管理功能、问题检测和验证和网络性能控制。

网关控制器使用超时周期以控制重复命令消息的触发。如果它在一定的时间窗口内接收到负的ACK消息或者根本未接收到消息，那么网关控制器记录该条件(直到它改变)并且用特定的时间窗口发出REPEAT(重复)或RETRY(重试)消息。重复尝试的次数可被预设。如果装置无法响应多次重复，那么网关可探索(ping)静默节点的邻居以评估节点是否已与它们中的任一个通信。在它达到节点全部失败的严格结论并且将该条件传达到公共事业服务器以采取补救动作之前，存在被网关控制器使用的过程。因此，网关控制器记录并存储与无线网络中的所有装置有关的所有信息。网关控制器还执行节点数据库、软件配置/设置、安全设置等的更新、并向第二网络中的公共事业服务器定期报告无线网络节点状态。可以从数据库中删除节点，并且定期添加新的节点和它们的ID和地址。

基于优先级处理到节点、网关和公共事业服务器的紧急事件消息，并且，它们在网络内的传送优先于所有例行的业务量(例如，轮询)。

在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型的优选实施例。在说明书中和附图中使用的术语和例子纯粹仅具有说明的意义，不应被解释为限制在以下的权利要求中阐述的本发明的范围。本领域技术人员很容易理解，在这里公开的本发明的范围和精神以及在本文件中提供的其说明书内，可以做出其它的修改、改变和表示。因此，应在最宽的包括意义上解释以下的权利要求。

Claims (25)

1.一种进行路由的方法，包括：

从无线公共事业网络中的至少一个其它节点接收更新链路信息；

从无线公共事业网络中的一个节点接收分组，该分组包括到目的地地址的路由，该路由规定了通过无线公共事业网络中的一个或多个节点的路径；

确定是否存在到目的地地址的替代路由；

在确定存在到目的地地址的至少一个替代路由的情况下，将至少一个替代路由与包括在分组中的路由相比较以确定优选的路由；

在优选的路由是至少一个替代路由的情况下，用优选的路由代替包括在分组中的路由；以及

根据所包括的路由传送分组，

其中，确定优选的路由包括由公共事业节点从至少一个邻近公共事业节点获得所接收的更新链路信息，并且，所获得的信息用于确定包括在分组中的路由的更新路径成本以供比较以便确定优选的路由。

2.根据权利要求1的方法，其中，所接收的用于更新路径成本的链路成本信息规定以下中的一个：最少的可能的跳跃次数、最健壮的跳跃、业务量最低的跳跃或最快的跳跃。

3.根据权利要求2的方法，其中，所接收的链路成本信息规定无线公共事业网络中的至少一个链路的链路成本。

4.根据权利要求2的方法，其中，由与无线公共事业网络相关联的网关确定包括在所接收的分组中的路由。

5.根据权利要求2的方法，其中，路径成本基于以下中的至少一个的组合：最少的可能的跳跃次数、最健壮的跳跃、业务量最低的跳跃、或最快的跳跃、具有低链路成本的链路。

6.根据权利要求2的方法，其中，从由公共事业节点接收的用于转发到无线公共事业网络中的另一节点的分组中获取所接收的链路成本信息。

7.根据权利要求2的方法，其中，响应于至少一个对于邻近公共事业节点的信息的请求，接收所接收的链路成本信息。

8.根据权利要求2的方法，还包括：

将所选择的路由传送到无线公共事业网络中的至少一个其它节点。

9.根据权利要求8的方法，其中，在所选择的路由是在传送之前包括在分组中的路由的情况下，将所选择的路由传送到无线公共事业网络中的至少一个其它节点包括：传送所选择的路由的更新路径成本。

10.一种无线公共事业网络，包括：

多个公共事业节点，被配置成在无线公共事业网络内通信；和

到无线公共事业网络的至少一个网关，被配置成与无线公共事业网络中的公共事业节点中的至少一个公共事业节点通信，该至少一个网关将无线公共事业网络连接到至少一个其它网络，

其中，根据包括在所传送的分组中的路由，将分组从无线公共事业网络中的一个公共事业节点传送到无线公共事业网络中的另一公共事业节点，

其中，用所接收的网络信息更新包括在所传送的分组中的路由以确定所包括的路由的更新路径成本，并且将所包括的路由与替代路由相比较以基于路径成本选择优选的路由，以及，

其中，所选择的优选的路由包括在分组中，并且根据所选择的优选的路由将分组传送到无线公共事业网络中的另一节点。

11.根据权利要求10的无线公共事业网络，其中，所接收的用于更新路径成本的链路成本信息规定以下中的一个：最少的可能的跳跃次数、最健壮的跳跃、业务量最低的跳跃或最快的跳跃。

12.根据权利要求10的无线公共事业网络，其中，从由公共事业节点接收的用于转发到无线公共事业网络中的另一节点的分组中获取所接收的链路成本信息。

13.根据权利要求10的无线公共事业网络，其中，响应于至少一个对于邻近公共事业节点的信息的请求，接收所接收的链路成本信息。

14.根据权利要求10的无线公共事业网络，还包括：

向无线公共事业网络中的至少一个其它节点传送所选择的路由。

15.根据权利要求14的无线公共事业网络，其中，在所选择的路由是在传送之前包括在分组中的路由的情况下，将所选择的路由传送到无线公共事业网络中的至少一个其它节点包括：传送所选择的路由的更新路径成本。

16.一种无线网络，包括：

包括服务器控制器和用于在无线网络中通信的无线电的至少一个服务器，其中，服务器控制器经由服务器无线电控制分组的接收和传送，并且，服务器控制器能够选择到无线网络中的节点的路由；

无线网络中的包括节点控制器和节点无线电的多个节点，其中，节点控制器经由节点无线电控制分组的接收和传送，并且，节点控制器能够选择到至少一个服务器的路由，

其中，根据包括在所传送的分组中的路由，将分组从无线公共事业网络中的一个公共事业节点传送到无线公共事业网络中的服务器，

其中，用所接收的网络信息更新包括在所传送的分组中的路由以确定所包括的路由的更新路径成本，并且将所包括的路由与替代路由相比以基于路径成本选择优选的路由，以及，

其中，所选择的优选的路由包括在分组中，该分组根据所选择的优选的路由被传送到公共事业网络中的另一节点。

17.根据权利要求16的无线网络，其中，包括所选择的路由代替包括在所传送的分组中的路由。

18.根据权利要求16的无线网络，其中，所接收的用于更新路径成本的链路成本信息规定以下中的一个：最少的可能的跳跃次数、最健壮的跳跃、业务量最低的跳跃或最快的跳跃。

19.根据权利要求16的无线网络，其中，路径成本基于以下中的至少一个的组合：最少的可能的跳跃次数、最健壮的跳跃、业务量最低的跳跃、或最快的跳跃。

20.根据权利要求16的无线网络，其中，从由公共事业节点接收的用于转发到无线公共事业网络中的另一节点的分组中获取所接收的链路成本信息。

21.根据权利要求16的无线网络，其中，响应于至少一个对于邻近公共事业节点的信息的请求，接收所接收的链路成本信息。

22.根据权利要求16的无线网络，其中，所选择的优选的路由被传送到无线公共事业网络中的至少一个其它节点。

23.根据权利要求22的无线网络，其中，在所选择的优选的路由是在传送之前包括在分组中的路由的情况下，将所选择的路由传送到无线公共事业网络中的至少一个其它节点包括：传送所选择的路由的更新路径成本。

24.根据权利要求23的无线网络，其中，接收来自节点的分组的服务器检查分组以获取更新的路径成本信息，并且，更新的路径成本信息在路由选择中被服务器控制器使用。

25.根据权利要求24的无线网络，其中，服务器基于以下中的至少一个计算路由的路径成本：最少的可能的跳跃次数、最健壮的跳跃、业务量最低的跳跃或最快的跳跃。

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