专利名称：一种在泛在传感器网络中的基于网络的组播方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器网络，尤其涉及在泛在传感器网络中的基于网络的组播方法和装置。
背景技术：
传感器网络是集无线技术、嵌入式技术和传感器网络技术于一体的综合智能信息系统，可用于公共安全、生态环保、应急指挥、智能交通、反恐、智能家居等诸多领域。例如，智能化家居中的传感器/控制器网络、エ业现场各种參数收集、控制器的统ー联网调控等，都可以通过传感器网络实现。泛在传感器网络(Ubiquitous Sensor Network,USN)含有大量的传感器节点/网络。因此，USN引入了对有效的在资源受限的传感器节点的集合中的自动路由、监控或管理需求。例如，在环境监控场景下，USN可以含有多个传感器节点，并且这些传感器节点分别部署于不同的区域中用以收集与环境相关的信息。对于这些传感器节点，由于用户经常对ー组传感器节点，而不是单个传感器节点的属性感兴趣，因此有效的组播是所期望的网络服务，例如，对监控给定区域的温度并位于该区域中的所有传感器节点配置新的參数或更新固件。与向每个温度传感器单播相同的消息“配置新參数或更新传感器固件”相比，组播此类的消息能够提供更好的能量效率，低的开销，并且更加灵活。但是，由于下面这些特性，为USN提供组播支持并不是件简单的工作。1.传感器的电池寿命十分有限，并且由于成本受限导致存储器、CPU速度和无线接ロ复杂性都受到限制。因此，USN常常经受严重的资源受限和功能限制。由于这些限制，组播协议应该尽量地轻量化，或者甚至不需要传感器节点參与。2.USN面临移动传感器节点的挑战。传感器节点将进入该网络，或者在该网络中变化位置，或者离开该网络。这些事件在某些应用中会频繁发生，因此，组播协议必须能够允许传感器的移动性，并提供适应的移动性管理。也就是说，用于USN的组播协议必须适应由传感器加入/离开网络或传感器位置移动所导致的网络拓扑变化。3.支持某些应用的传感器的数量预计是非常大的，例如从102至107级别。如果每个移动传感器节点在移动到新的域时，都単独地更新它的位置信息，并重新加入所感兴趣的组播组，这将导致信令的蜂拥并且増加网络负载。随着传感器节点的数量变多，信令开销问题也变得更加严重。因此，用于USN的组播协议必须提供可扩展性。目前，对于USN，由于IPv6具有极大的地址空间，所以它是用于连接孤立的传感器节点的最优的方案。由于IPv6移动组播允许网络带宽的有效利用，并且支持用于多点通信的移动性管理，因此它被期望成为用于向USN传递服务的实质性的通信类型。大多数现有的IPv6移动组播方案是基于主机的移动性管理协议，它们依赖于移动节点(Mobile Node, MN)的移动性信令来支持IPv6移动性。即，需要位于移动节点处的移动性堆栈。相应地，它们仅限用于功能強大的移动节点，这也成为了基于主机的移动性管理协议的一个较大的缺陷。
一种传统的使能IPv6移动组播的方法是建立在基于网络的移动性管理协议的基础上。目前最好的现有方案是使用代理移动IPv6 (Proxy Mobile IPv6，简称PMIPv6)，它正在由IETF进行标准化。使用PMIPv6，移动节点由移动性实体，例如移动网络网关(MobileAccess Gateway, MAG)和本地移动性锚点(Local Mobility Anchor, LMA)所管理。在该传统的PMIPv6中，在使用新MAG(n-MAG)和LMA之间交换代理绑定更新消息和代理绑定确认消息来进行位置更新后，当前服务丽的n-MAG发送MLD(MulticastListener Discovery,组播监听发现)查询消息至移动节点。作为响应，移动节点发送MLD成员报告消息，该消息指示了特定的所感兴趣的组播组。在n-MAG接收到来自移动节点的MLD成员报告消息后，如果需要，它更新它的组播转发状态以及它的MLD代理成员数据库，并将ー个聚合的MLD成员报告消息发送给LMA。当LMA接收到该MLD成员报告消息，它更新它的组播转发状态。因此，下面的用于MAG和LAM的部署需求被定义:1)MAG需要组播监听器发现代理功能来协助由MN发送的MLD成员报告并转发组播业务给移动节点；2)需要组播路由器功能来维护用于移动节点的组播转发状态并将组播业务转发给移动节点。但是，当传统的组播使能的PMIPv6被用于大規模的USN时，存在一些缺点:1.在传统的PMIPv6中，MAG需要为每个移动节点(MN)分配ー个唯一的代理转发地址(proxy care-of-address),以作为隧道端点而运作，并且移动节点应支持该TCP/IP堆栈。但是，在多数情况下，由于传感器节点/网络的功率和功能受限，它们使用私有协议栈(例如ZigBee)，而不是TCP/IP。因此，采用TCP/IP对于传感器节点/网络来说过于繁重。2.在传统的组播使能的PMIPv6中，当丽移动到新的MAG吋，它将发送MLD成员报告消息，来指示它特定的感兴趣的组播组或服务。但是，在USN中，传感器节点/网络总是不知道它们属于哪个组播组，因此，它们无法发送该MLD成员报告消息给新MAG。相反，传感器节点/网络的组播组由网络所管理。事实上，传感器节点/网络并不关心它们属于哪个组播组。因此，新的MAG应该通过其他方式来获知传感器网络/节点所感兴趣的组播组。3.在USN中，传感器节点/网络的数量十分巨大。可以预期，在ー个MAG之下的传感器节点/网络的数量很容易地超过成百上千，甚至更多。当传感器节点/网络移动时，新的MAG将在LMA处更新它的位置信息，并重新加入所感兴趣的组播组。如果MAG为各个移动传感器节点/网络单独地更新位置信息并重新加入组播组，这会导致信令的蜂拥并因而增加网络业务负载。
发明内容
本发明提供了用于USN的基于网络的组播方案。发明构思如下:1.USN网络被划分为若干域，每ー个域具有一个被称为泛在传感器网络控制器(UC)的协调器。该UC记录传感器节点/网络的位置和所感兴趣的组播组，并且转发发送给或来自该域(UC域)的数据包。每ー个UC域含有ー组传感器节点/网络网关(sensornetwork gateway, SGW)。另外，负责不同域的所有UC构成ー个分布式的架构。2.当一个传感器节点/网络移动至新的SGW吋，由新的SGW，而不是由传感器节点/网络来更新在UC处的传感器节点/网络的位置信息。
3.新的SGW从UC中获取该传感器节点/网络的所感兴趣的组播组，而不是从传感器节点/网络中获取该传感器节点/网络的所感兴趣的组播组。因此，它不需要功率和功能受限的传感器节点/网络的參与。4.新的SGW进行位置管理，并重新加入所感兴趣的、用于相同组播组中的ー组传感器节点/网络的组播组。5.在UC和新SGW之间的绑定更新消息和绑定确认消息含有标签“C”，该标签“C”
指明组播使能位置管理。根据本发明的第一方面，提供了一种在传感器网络网关中支持组播的方法，该方法包括以下步骤:当接收到来自该传感器网络网关所辖的传感器节点的关联请求后，向传感器网络控制器发送第一绑定更新消息，其中，该第一绑定更新消息中包括该传感器节点的标识；接收来自传感器网络控制器的第一绑定更新确认消息，该第一绑定更新确认消息中包括用于指示该传感器节点属于组播组的指示信息、该组播组的组播地址以及该组播组的各个成员传感器节点的标识；根据该第一绑定更新确认消息，判断该传感器网关所辖的各个传感器节点是否包括所述组播组的成员传感器节点；当该传感器网关所辖的传感器节点包括所述组播组的成员传感器节点时，向该传感器网络控制器发送第二绑定更新消息，该第二绑定更新消息中包括该组播组的组播地址、该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识。根据本发明的第二方面，提供了一种在传感器网络控制器中用于控制向传感器节点进行组播的方法，该方法包括以下步骤:接收来自传感器网络控制器的第一绑定更新消息，其中，该第一绑定更新消息中包括该传感器节点的标识；根据该传感器节点的标识，判断该传感器节点是否是组播组的成员；当该传感器节点是组播组的成员时，向该传感器网络网关发送第一绑定更新确认消息，该第一绑定更新确认消息中包括用于指示该传感器节点属于组播组的指示信息、该组播组的组播地址以及该组播组的各个成员传感器节点的标识。根据本发明的第三方面，提供了一种在传感器网络网关中支持组播的第一装置，包括:第一发送装置，用于当接收到来自该传感器网络网关所辖的传感器节点的关联请求后，向传感器网络控制器发送第一绑定更新消息，其中，该第一绑定更新消息中包括该传感器节点的标识；第一接收装置，用于接收来自传感器网络控制器的第一绑定更新确认消息，该第一绑定更新确认消息中包括用于指示该传感器节点属于组播组的指示信息、该组播组的组播地址以及该组播组的各个成员传感器节点的标识；第一判断装置，用于根据该第一绑定更新确认消息，判断该传感器网关所辖的各个传感器节点是否包括所述组播组的成员传感器节点；所述第一发送装置还用干，当该传感器网关所辖的传感器节点包括所述组播组的成员传感器节点时，向该传感器网络控制器发送第二绑定更新消息，该第二绑定更新消息中包括该组播组的组播地址、该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识。根据本发明的第四方面，提供了一种在传感器网络控制器中用于控制向传感器节点进行组播的第二装置，包括:第二接收装置，用于接收来自传感器网络控制器的第一绑定更新消息，其中，该第一绑定更新消息中包括该传感器节点的标识；第二判断装置，用于根据该传感器节点的标识，判断该传感器节点是否是组播组的成员；第二发送装置，用于当该传感器节点是组播组的成员时，向该传感器网络网关发送第一绑定更新确认消息，该第一绑定更新确认消息中包括用于指示该传感器节点属于组播组的指示信息、该组播组的组播地址以及该组播组的各个成员传感器节点的标识。本发明提供了ー种基于组播的数据流量转发机制，与传统的基于单播的数据流量转发机制相比，提供更高的能量效率，更低的开销和更大的灵活性。本发明还降低了对传感器节点/网络的功率消耗，因为本发明不需要传感器节点/网络參与组播组重新加入和位置更新过程。本发明为大規模的传感器节点/网络提供了基于组播使能的位置更新机制，以降低与位置系统数据库更新和组播组重新加入相关的信令开销和网络流量。
通过阅读參照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更加明显:图1示出了根据本发明的ー个具体实施例的网络拓扑结构示意图；图2示出了根据本发明的ー个具体实施例的在组播使能的泛在传感器网络中的注册、组播组加入、和数据转发过程的方法流程图；图3示出了根据本发明的ー个具体实施例的在组播使能的泛在传感器网络中的位置信息管理过程的方法流程图；图4示出了根据本发明的ー个具体实施例的示例的绑定缓存表项的示意图；图5示出了根据本发明的ー个具体实施例的示例的具有组播扩展选项的绑定更新消息的格式的示意图；图6示出了根据本发明的ー个具体实施例的示例的具有组播扩展选项的绑定确认消息的格式的示意图；图7示出了根据本发明的ー个具体实施例的装置框图。其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征或装置/模块。
具体实施例方式>网络架构图1示出了本发明提出的用于USN的基于网络的组播方案。它包括两个主要的功能组件:SGff:负责连接传感器节点/网络(SN)至互联网，并且将来自UC的组播数据业务转译为至SN的单播数据业务。SGW周期性地发送信标，该信标含有关于SGW的扩展唯一标不符(Extended Unique Identifier, EUI)和个人区域网(Personal Area Network, PAN)ID的信息。每个SGW具有在该网络中唯一的PAN ID。该信标具有标准化的IEEE 802.15.4的信标的帧结构。例如，在图1中，SGWl负责连接SNl和SN2至互联网，而SGW2负责连接SN3至互联网。UC: —个协调器，负责在域内的SN和SGW的管理。UC记录传感器节点的标识(传感器节点ID)，位置信息(例如，该传感器节点与哪个SGW相关联)，以及所感兴趣的组播组。并且，UC转发组播数据给SGW。例如，在图1中，UC在它的域中管理了 SGW1、SGW2、SN1、SN2和SN3的位置信息和所感兴趣的组播组。
在本实施方式中，SGW和UC是两个功能组件。它们能够被直接地实现在现有的网络实体中。例如，UC的功能能够被实现在PMIPV6的LAM中，SGW的功能能够被实现在PMIPv6的MAG中。当SN首次关联到互联网或启动吋，SGff和UC将注册该SN，并记录该SN的相关信息，例如传感器节点ID，位置和所感兴趣的组播组。另外，SGff和UC将代表该SN加入到所感兴趣的组播组。接下来參照图2描述注册、组播组加入和数据转发过程，其中设定SNl和SN2连接至Ij SGffl且SN3连接到SGW2。图2示出了注册、组播组加入和数据转发过程。首先，在步骤S21 (包括S21a、S21b和S21c)以及在步骤S22 (包括S22a、S22b和S22c)中，当SN首次启动并连接到互联网，它与SGW进行注册，并且SGW与UC进行SN的注册。在注册中，SGW记录SN的传感器节点ID以及它的位置信息(该SN关联至哪个SGW)。进ー步地，SGW被USN操作员根据某些预定策略而配置了 SN的所感兴趣的组播组。例如，在注册时，SGWl记录了 SNl的传感器节点ID (传感器节点IDl)和所感兴趣的组播组(Gl)，以及SN2的传感器节点ID(传感器节点ID2)和所感兴趣的组播组(Gl) ；SGff2记录了 SN3的传感器节点ID(传感器节点ID3)和所感兴趣的组播组(G2) ;UC记录了这些传感器节点ID以及SNU SN2和SN3的位置信息，例如SNl和SN2在SGffl之下，SN3在SGW2之下。SN的注册可以使用现有的设备管理协议，例如开放移动联盟设备管理协议(Open MobileAlliance-Device Management, 0MA-DM)，这是本领域的技术人员所熟知的。此外，因为SN1、SN2和SN3是不同的实体，因此，它们向各自归属的SGW和UC注册并没有明显的先后顺序。当SN首次启动吋，SGW被USN操作员配置有所感兴趣的SN的组播组。在注册之后，SGW获知传感器节点ID和SN的所感兴趣的组播组。接下来，在步骤S23 (包括S23a和S23b)中，SGW检测组播成员，是否在它之下的SN属于相同的组播组。基于组播成员检測。然后，在步骤S24中，SGW汇聚组播成员并且代表SN加入UC。例如，当SGWl检测到SNl和SN2属于组播组(Gl)，在步骤S24a中，它汇聚加入到UC中，其中，源地址是SGWl的地址
(SI)。又例如，通过步骤S23b的组播成员检测，SGW2检测到SN3属于组播组(G2)，则在步骤S24b中，SGW2代表SN3加入UC (源地址是SGW2的地址(S2))。当接收到来自SGW的聚合加入消息时，在步骤S25中，UC建立绑定缓存项以记录SN的位置信息和所感兴趣的组播组。该绑定缓存项指明了 SN的传感器节点ID、所关联的SGff以及所感兴趣的组播组。作为指定的组播路由器，UC将根据SN所感兴趣的组播组和所关联的SGW加入组播路由架构(组播传递树)。相应地，在步骤S26(S26a和S26b)中，UC在它的接ロ中将建立合适的组播转发状态。组播数据业务到达UC后，UC根据绑定缓存表项中的组播转发状态对该数据业务进行转发。例如，Gl的组播数据业务将被转发给SGWl，G2的组播数据业务将被转发给SGW2，分别如图2中的步骤S27a和S27b所示。该绑定缓存表项如图4所示。在步骤S28中，在SGW，来自UC的组播数据业务将到达被分配给ー组访问链路的接ロ。由于大多数SN目前不支持组播，SGW将通过单播的方式将数据业务转发至SN。例如，SGffl通过单播将数据业务转发给SNl和SN2，SGW2通过单播将数据业务转发给SN3，分别如图2中的S28a、S28b和S28c所示。>位置管理SGff负责检测SN移动至访问链路和从访问链路移开，并且负责对UC位置更新。即使SN移动，SGff也保留组播状态，并不需要SN来初始化重加入组播组。另外，在USN中，SN的数量十分庞大。可以预见，单个SGW之下的SN的数量很容易超过成百上千，甚至更多。如果SGW为每个移动SN単独地更新位置信息和重新加入所感兴趣的组播组，这会导致信令业务的蜂拥，并增加网络负载。因此，需要提供新的位置管理方案来減少信令开销。本部分描述所提出的位置管理过程，设定组播组Gl中的SNl和SN2从SGWl移动至SGW2。图3示出了在组播使能的USN中的位置管理过程。图3是在时间顺序上紧接着图2。如图2所示，SNl和SN2原本是接入在SGWl中。当SN移动时，它将接收到SGW周期性发送的信标，信标中包含SGW的En和PAN ID。例如，SNl和SN2接收到来自SGW2的信标，该信标中含有SGW2的En和PAN ID,分别由图3中的S301a 和 S301b 所示。SN通过比较新SGW和旧SGW发送的信标中的PAN ID来进行移动性检测。如果新SGff的信标中的PAN ID与旧SGW的信标中的PAN ID相同，那么SN就获知它仍在相同SGW下移动。如果新SGW的信标中的PAN ID与旧SGW的信标中的PAN ID不同，那么SN就获知它移动到了新的SGW，在本实施例中，SNl和SN2发现其旧的SGW的信标中的PAN ID与新的SGW的信标中的PAN ID不同，因此，SNl和SN2确定移动到新的SGW的管辖下。这分别由图3中S302a和S302b所示。当SN确定它已经移动到新的PAN时，它发送关联请求消息至它接收到信标的新SGW。该关联请求消息含有SN的传感器节点ID。另外，该关联请求消息具有标准的IEEE802.15.4MAC命令帧格式。例如，SNl将发送含有传感器节点IDl的关联请求至SWG2，如图3中的S303a所示；SN2将发送含有传感器节点ID2的关联请求至SGW2，如图3中的S303b所示。在接收到关联请求消息后，新的SGW回复关联响应消息。该关联响应消息具有标准的IEEE 802.15.4 MAC命令帧格式。例如，在接收到由SNl和SN2发送的关联请求消息后，SGW2分别发送关联响应消息给SNl和SN2，由图3中的S304a和S304b分别所示。当SGW接收到SN发送的、含有传感器节点ID的关联请求消息后，由于它没有该SN的任何旧的信息，它获知该SN是新的。在这种情况下，SGW发送ー个普通的第一绑定更新消息至UC。在该第一绑定更新消息中，“C”标签的值被设置为0，并且移动性选项域中含有SN的传感器节点ID。例如，当SGW2确定SNl对于它来说是新的时，它发送第一绑定更新消息至UC，其中，“C”标签被设置为0，且移动性选项域中含有传感器节点ID1，由图4中的S305所示。在接收到来自SGW的绑定更新消息后，UC发送第一绑定确认消息至SGW。通过查询绑定缓存表项，UC获知来自绑定更新消息的传感器节点ID属于某个组播组。因此，为了支持组播切换和组位置管理，“C”标签被设置为1，且移动性选项域含有组播组地址以及属于与绑定确认消息中相同组播组的所有传感器节点ID。例如，在UC发往SGW2的绑定确认消息中，“ C”标签的值被设置为1，且移动性选项域含有与传感器节点IDl相关的组播组地址Gl和属于Gl的完整的传感器节点ID( S卩，传感器节点ID 1、ID2、ID4、ID5等)。这由图3中的S306所示。SGW保留有计时器，用于组位置管理。当它接收到来自SN的关联请求消息时，它启动计时器。在该时间段内的所有新关联的SN将首先被SGW考虑为处于同一组播组中。因而，SGW仅发送一个绑定更新消息给UC，其包含一个传感器节点ID。在接收到来自UC的绑定确认消息后，SGW获知哪些传感器节点ID属于该组播组。例如，当SGW2接收到来自UC的绑定确认消息后，它获知传感器节点IDl和ID2属于G1。这由图3中的S307所示。对于属于同一组播组的传感器节点ID，SGW进行组位置管理:SGW发送扩展绑定更新消息给UC，其中，“C”标签被设置为1，移动性选项域含有组播组地址以及属于该组播组的新接入的SN的传感器节点ID。对于并不属于该相同组播组的传感器节点ID，SGW进行普通的位置管理(至步骤S305)。例如，当SGW2获知传感器节点IDl和ID2属于Gl时，它发送扩展的第二绑定更新消息至UC，其中，“C”标签被设置被I且移动性选项域含有G1、传感器节点IDl和传感器节点ID2。这由图3中的S308所示。在接收到来自SGW的扩展绑定更新消息后，UC根据在移动性选项域中的组播组地址和传感器节点ID，更新它的绑定缓存表项。例如，UC更新它的绑定缓存表项以确保传感器节点IDl和传感器节点ID2在SGW2之下。这由图3中的S309所示。在位置更新后，UC发送绑定确认消息至SGW，其中“ C”标签被设置为1，移动性选项域含有组播组地址和相关的传感器节点ID。例如，在位置更新后，UC发送第二绑定确认消息至SGW，其中“C”标签被设置为1，移动性选项域含有G1、传感器节点IDl和ID2。这由图4中的S310所示。为了验证所加入的组播组正确，SGW将汇聚组播成员，并代表SN加入UC。例如，SGW2汇聚传感器节点IDl和传感器节点ID2，并加入UC，其中源地址为SGW2的地址(S2)，由图3中的S311所示。对于SN，UC会建立用于UC和SGW之间的数据业务传输的组播隧道(M隧道)。在由UC转发的该隧道组播包中，分别地，内IPv6头(包头)的源地址和目的地址是组播源地址和组播组地址，且外IPv6头(隧道头)的源地址和目的地址是UC的地址和SGW的地址。例如，在从UC发送至SGW2的组播包中，内IPv6头(包头)的源地址和目的地址分别是S(组播源地址)和Gl，并且外IPv6头(隧道头)的源地址和目的地址分别是UC的地址和SGW2的地址。这由图3中的S312所示。在成功的位置管理之后，数据业务将被通过组播转发至新的SGW，然后再通过单播转发至SN。例如，Gl的数据业务将被UC通过组播转发给SGW2，然后再被SGW2通过单播转发给SNl和SN2(因为该步骤与图2中的步骤S27和S28类似，因此在图3中未示出)。注意到，M隧道能够与组播状态一起被动态地建立。它将保持活跃，直到最后ー个SGW终结它的组播状态。当然，M隧道能够在SGW的启动(注册)阶段被预先建立。另外，M隧道是基于SGW的，而不是基于SN的。即，它由接入SGW的所有SN所共享。为了避免或最小化交接中的丢包，旧SGW将缓存组播数据包并将其转发给新SGW。包含以下过程:UC发送绑定更新消息至旧SGW也即图3中的SGWl。在绑定更新消息中，“C”标签的值被设置被0，并且移动性选项域含有SN的传感器节点ID和新SGW的地址。例如，UC发送绑定更新消息至SGW1，其中“C”标签的值被设置被O，并且移动性选项域含有传感器节点IDl、传感器节点ID2和SGW2的地址(S2)，由图3中S313所示。在接收到绑定更新消息后，旧SGW返回绑定确认消息，其中“ C”标签的值被设为0，移动性选项域含有SN的传感器节点ID和新SGW的地址。例如，SGWl发送绑定确认消息至UC，其中“C”标签的值被设为0，移动性选项域含有传感器节点ID1、传感器节点ID2和新SGff的地址(S2)。如图3中由S314所示。旧SGW记录新SGW的地址，并与新SGW建立SGW隧道，以转发缓存的组播数据，从而避免或最小化数据丢失。例如，SGWl建立SGWl至SGW2的隧道，以转发缓存的待发送至传感器节点IDl和ID2的组播数据业务，其中，SGW隧道的源地址和目的地址分别是SGWl的地址和SGW2的地址。这由图3中的S315所示。>带有组播扩展绑定更新和绑定确认消息格式为了支持所提出的基于网络的用于USN的组播方案，本实施方式引入了两种新的消息:扩展的绑定更新消息和扩展的绑定确认消息。该扩展的绑定更新消息和扩展的绑定确认消息是用于SGW和UC之间的信令，如前所述。在本实施方式中，所提出的扩展的绑定更新消息是对RFC 5213中定义的代理绑定更新消息的扩展。图5示出了扩展的绑定更新消息的格式。与代理绑定更新消息相比，新的“C”标签被引入，并且专用于组播扩展。扩展绑定更新消息的剰余部分仍与RFC 3775中定义的相同，另外的“R”、“M”和“P”标签分别如RFC 3963、RFC4140和RFC 5213所定义。扩展的绑定确认消息是对RFC 5213中定义的代理绑定确认消息的扩展。图6示出了扩展绑定确认消息的格式。与代理绑定确认消息相比，新的“C”标签被引入，并且专用于组播扩展。扩展绑定确认消息的剰余部分与RFC 3775中定义的相同，另外的“R”和“P”标签分别如RFC 3963和RFC 5213所定义。扩展绑定更新消息和扩展绑定确认消息中的“C”标签仅用于对USN的组播扩展。当“C”标签并不包含在扩展绑定更新消息或扩展绑定确认消息中时(“C”标签的值为0)，移动性选项域如RFC 3963所定义。对于组播使能的USN，移动性选项域含有传感器节点ID。也即，C = 0表示该报文为普通报文。当“C”标签包含在扩展绑定更新消息或扩展绑定确认消息中时(“C”标签的值为I)，移动性选项域含有组播组地址记录。该组播组地址记录含有组播组地址和属于该组播组的传感器节点ID。也即，C= I表示该报文用于组播。注意到，移动性选项域能够同时含有多个组播组地址记录。在这种情况下，移动性选项域格式能够借用RFC 3810中所定义的MLD报告消息格式。图7示出了根据本发明的ー个具体实施例的装置框图。图7所示的第一装置10位于传感器网络网关中，第二装置20位于传感器网络控制器中。第一装置10包括第一发送装置100、第一接收装置101、第一判断装置102和创建装置103。第二装置20包括第二接收装置200、第二判断装置201、第二发送装置202和更新装置203。当接收到来自该传感器网络网关所辖的传感器节点的关联请求后，第一发送装置100用于向传感器网络控制器发送第一绑定更新消息，其中，该第一绑定更新消息中包括该传感器节点的标识。然后，第二装置20的第二接收装置200用于接收来自传感器网络控制器的第一绑定更新消息，其中，该第一绑定更新消息中包括该传感器节点的标识；然后，第二装置20的第二判断装置201用于根据该传感器节点的标识，判断该传感器节点是否是组播组的成员；然后第二装置20的第二发送装置202用于当该传感器节点是组播组的成员时，向该传感器网络网关发送第一绑定更新确认消息，该第一绑定更新确认消息中包括用于指示该传感器节点属于组播组的指示信息、该组播组的组播地址以及该组播组的各个成员传感器节点的标识。然后，第一装置10的第一接收装置101用于接收来自传感器网络控制器的第一绑定更新确认消息，该第一绑定更新确认消息中包括用于指示该传感器节点属于组播组的指示信息、该组播组的组播地址以及该组播组的各个成员传感器节点的标识。然后，第一判断装置102用于根据该第一绑定更新确认消息，判断该传感器网关所辖的各个传感器节点是否包括所述组播组的成员传感器节点。然后，第一发送装置100还用于当该传感器网关所辖的传感器节点包括所述组播组的成员传感器节点时，向该传感器网络控制器发送第二绑定更新消息，该第二绑定更新消息中包括该组播组的组播地址、该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识。然后第二装置20的第二接收装置200还用于，接收来自该传感器网关的第二绑定更新消息，该第二绑定更新消息中包括该组播组的组播地址以及该传感器网关所辖的组播组的成员传感器节点的标识；然后第二装置20的更新装置203还用于根据该第二绑定更新消息，更新绑定缓存表项中相应的组播组成员传感器节点与传感器网关之间的对应关系。然后，第二装置20的第二发送装置202还用干，向传感器网络网关发送第二绑定更新确认消息，该第二绑定更新确认消息包括该组播组的组播地址和该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识。然后，第一接收装置101接收来自传感器网络控制器的第二发送装置202发送的第二绑定更新确认消息，其中，该第二绑定更新确认消息包括该组播组的组播地址和该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识。然后，第一发送装置100还用于向所述传感器网络控制器发送组播加入请求消息，该组播加入请求消息用于请求将该传感器网络网关加入该组播组中，其中，该组播加入请求消息中包括该传感器网络网关的地址、该组播组的组播地址和该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识。第二装置20的第二接收装置200还用于，接收来自所述传感器网络网关的组播加入消息，其中，该组播加入请求消息中包括该传感器网络网关的地址、该组播组的组播地址和该传感器网关所辖的组播组的成员传感器节点的标识；然后，第二装置的组播通道建立装置204用于根据该组播加入消息，建立该传感器网络控制器与该传感器网络网关之间的组播通道；然后，第二发送装置202还用干，向所述传感器网络网关发送第三绑定更新消息，该第三绑定更新消息中包括目标传感器网络网关的地址和移动传感器节点的标识，其中，该移动传感器节点属于该组播组，以指示所述传感器网络网关向目标传感器网络网关发送发往移动传感器节点的数据。然后，第一接收装置101还用于接收来自所述传感器网络控制器的第三绑定更新消息，该第三绑定更新消息中包括目标传感器网络网关的地址和移动传感器节点的标识，其中，该移动传感器节点属于该组播组；然后，第一发送装置100还用于向该传感器网络控制器发送第三绑定更新确认消息，该第三绑定更新消息中包括目标传感器网络网关的地址和移动传感器节点的标识，该移动传感器节点属于该组播组；然后，第一装置10的创建装置用于与该目标传感器网络网关建立隧道，用于传输本传感器网络网关所缓存的待发送给所述移动传感器节点的数据。尽管下面的文本阐述了本发明的各种不同实施方式的详细描述，但是应当理解至IJ，本发明的法律范围由本专利所附的权利要求的文字来界定。详细描述应当被解释为仅是示范性的，并非描述本发明的每种可能的实施方式，因为描述每种可能的实施方式，即使有可能，也是不切实际的。利用当前技术或在本专利申请日之后研发的技术，能够实现各种可替换的实施方式，这仍将落入界定本发明的权利要求的范围内。虽然本公开描述了具体的实施例，但是本发明并不为所提供的示例所限制，而是规定为包括所有由下面权利要求的范围和精神所限定的内容。
权利要求
1.一种在传感器网络网关中支持组播的方法，该方法包括以下步骤: A.当接收到来自该传感器网络网关所辖的传感器节点的关联请求后，向传感器网络控制器发送第一绑定更新消息，其中，该第一绑定更新消息中包括该传感器节点的标识； B.接收来自传感器网络控制器的第一绑定更新确认消息，该第一绑定更新确认消息中包括用于指示该传感器节点属于组播组的指示信息、该组播组的组播地址以及该组播组的各个成员传感器节点的标识； C.根据该第一绑定更新确认消息，判断该传感器网关所辖的各个传感器节点是否包括所述组播组的成员传感器节点； D.当该传感器网关所辖的传感器节点包括所述组播组的成员传感器节点吋，向该传感器网络控制器发送第二绑定更新消息，该第二绑定更新消息中包括该组播组的组播地址、该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤D之后还包括: E.接收来自所述传感器网络控制器的第二绑定更新确认消息，其中，该第二绑定更新确认消息包括该组播组的组播地址和该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识； F.向所述传感器网络控制器发送组播加入请求消息，该组播加入请求消息用于请求将该传感器网络网关加入该组播组中，其中，该组播加入请求消息中包括该传感器网络网关的地址、该组播组的组播地址和该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤F之后还包括: G.接收来自所述 传感器网络控制器的第三绑定更新消息，该第三绑定更新消息中包括目标传感器网络网关的地址和移动传感器节点的标识，其中，该移动传感器节点属于该组播组； H.向该传感器网络控制器发送第三绑定更新确认消息，该第三绑定更新消息中包括目标传感器网络网关的地址和移动传感器节点的标识，该移动传感器节点属于该组播组； 1.与该目标传感器网络网关建立隧道，用于传输本传感器网络网关所缓存的待发送给所述移动传感器节点的数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，该第二绑定更新消息中还包括指示组播的信息，该第一绑定更新确认消息中还包括指示组播的信息。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，该第二绑定更新确认消息中还包括指示组播的信息。
6.一种在传感器网络控制器中用于控制向传感器节点进行组播的方法，该方法包括以下步骤: 1.接收来自传感器网络控制器的第一绑定更新消息，其中，该第一绑定更新消息中包括该传感器节点的标识； I1.根据该传感器节点的标识，判断该传感器节点是否是组播组的成员； II1.当该传感器节点是组播组的成员时，向该传感器网络网关发送第一绑定更新确认消息，该第一绑定更新确认消息中包括用于指示该传感器节点属于组播组的指示信息、该组播组的组播地址以及该组播组的各个成员传感器节点的标识。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述步骤III之后还包括:IV.接收来自该传感器网关的第二绑定更新消息，该第二绑定更新消息中包括该组播组的组播地址以及该传感器网关所辖的组播组的成员传感器节点的标识； V.根据该第二绑定更新消息，更新绑定缓存表项中相应的组播组成员传感器节点与传感器网关之间的对应关系； V1.向所述传感器网络网关发送第二绑定更新确认消息，该第二绑定更新确认消息包括该组播组的组播地址和该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述步骤VI之后还包括: VI1.接收来自所述传感器网络网关的组播加入消息，其中，该组播加入请求消息中包括该传感器网络网关的地址、该组播组的组播地址和该传感器网关所辖的组播组的成员传感器节点的标识； VII1.根据该组播加入消息，建立该传感器网络控制器与该传感器网络网关之间的组播通道。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述步骤VIII之后还包括: -向所述传感器网络网关发送第三绑定更新消息，该第三绑定更新消息中包括目标传感器网络网关的地址和移动传感器节点的标识，其中，该移动传感器节点属于该组播组，以指示所述传感器网络网关向目标传感器网络网关发送发往移动传感器节点的数据。
10.一种在传感器网络网关中支持组播的第一装置，包括: 第一发送装置，用于 当接收到来自该传感器网络网关所辖的传感器节点的关联请求后，向传感器网络控制器发送第一绑定更新消息，其中，该第一绑定更新消息中包括该传感器节点的标识； 第一接收装置，用于接收来自传感器网络控制器的第一绑定更新确认消息，该第一绑定更新确认消息中包括用于指示该传感器节点属于组播组的指示信息、该组播组的组播地址以及该组播组的各个成员传感器节点的标识； 第一判断装置，用于根据该第一绑定更新确认消息，判断该传感器网关所辖的各个传感器节点是否包括所述组播组的成员传感器节点； 所述第一发送装置还用于，当该传感器网关所辖的传感器节点包括所述组播组的成员传感器节点时，向该传感器网络控制器发送第二绑定更新消息，该第二绑定更新消息中包括该组播组的组播地址、该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识。
11.根据权利要求10所述的第一装置，其中，所述第一接收装置还用于，接收来自所述传感器网络控制器的第二绑定更新确认消息，其中，该第二绑定更新确认消息包括该组播组的组播地址和该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识； 所述第一发送装置还用于，向所述传感器网络控制器发送组播加入请求消息，该组播加入请求消息用于请求将该传感器网络网关加入该组播组中，其中，该组播加入请求消息中包括该传感器网络网关的地址、该组播组的组播地址和该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识。
12.根据权利要求11所述的第一装置，其中，所述第一接收装置还用于，接收来自所述传感器网络控制器的第三绑定更新消息，该第三绑定更新消息中包括目标传感器网络网关的地址和移动传感器节点的标识，其中，该移动传感器节点属于该组播组； 所述第一发送装置还用于，向该传感器网络控制器发送第三绑定更新确认消息，该第三绑定更新消息中包括目标传感器网络网关的地址和移动传感器节点的标识，该移动传感器节点属于该组播组； 所述第一装置还包括，创建装置，用于与该目标传感器网络网关建立隧道，用于传输本传感器网络网关所缓存的待发送给所述移动传感器节点的数据。
13.一种在传感器网络控制器中用于控制向传感器节点进行组播的第二装置，包括: 第二接收装置，用于接收来自传感器网络控制器的第一绑定更新消息，其中，该第一绑定更新消息中包括该传感器节点的标识；第二判断装置，用于根据该传感器节点的标识，判断该传感器节点是否是组播组的成员； 第二发送装置，用于当该传感器节点是组播组的成员时，向该传感器网络网关发送第ー绑定更新确认消息，该第一绑定更新确认消息中包括用于指示该传感器节点属于组播组的指示信息、该组播组的组播地址以及该组播组的各个成员传感器节点的标识。
14.根据权利要求13所述的第二装置，其中，所述第二接收装置还用于，接收来自该传感器网关的第二绑定更新消息，该第二绑定更新消息中包括该组播组的组播地址以及该传感器网关所辖的组播组的成员传感器节点的标识； 更新装置，用于根据该第二绑定更新消息，更新绑定缓存表项中相应的组播组成员传感器节点与传感器网关之间的对应关系； 所述第二发送装置还用于，向所述传感器网络网关发送第二绑定更新确认消息，该第ニ绑定更新确认消息包括该组播组的组播地址和该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识。
15.根据权利要求14所述的第二装置，其中，所述第二接收装置还用于，接收来自所述传感器网络网关的组播加入消息，其中，该组播加入请求消息中包括该传感器网络网关的地址、该组播组的组播地址和该传感器网关所辖的组播组的成员传感器节点的标识； 所述第二装置还包括，组播通道建立装置，用于根据该组播加入消息，建立该传感器网络控制器与该传感器网络网关之间的组播通道； 所述第二发送装置还用于，向所述传感器网络网关发送第三绑定更新消息，该第三绑定更新消息中包括目标传感器网络网关的地址和移动传感器节点的标识，其中，该移动传感器节点属于该组播组，以 指示所述传感器网络网关向目标传感器网络网关发送发往移动传感器节点的数据。
全文摘要
本发明提出了一种在泛在传感器网络中的基于网络的组播方法和装置。在该方法中，传感器网络网关在接收到来传感器节点的关联请求后，向传感器网络控制器发送第一绑定更新消息，其中包括该传感器节点的标识；接收来自传感器网络控制器的第一绑定更新确认消息，其中包括用于指示该传感器节点属于组播组的指示信息、该组播组的组播地址以及该组播组的各个成员传感器节点的标识；判断该传感器网关所辖的各个传感器节点是否包括所述组播组的成员传感器节点；当该传感器网关所辖的传感器节点包括所述组播组的成员传感器节点时，向该传感器网络控制器发送第二绑定更新消息，其中包括该组播组的组播地址、该传感器网关所辖组播组的成员传感器节点的标识。
文档编号H04L12/761GK103139083SQ20111038807
公开日2013年6月5日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者杨水根, 郑军, 宾梵翔, 温海波, 姚春燕 申请人:上海贝尔股份有限公司