基于短距离无线通信的、利用短缩地址的多播系统和方法以及用于该多播系统和方法的设备

摘要

公开了一种利用短缩地址的多播系统和多播方法以及应用于该多播系统和多播方法的装置。根据本公开的利用短缩地址的多播系统具有用于在IEEE 802.15.4MAC(介质访问控制)层中支持多播的构造。因此，当装置通过MAC层的地址系统来处理多播时，该装置仅在存在对包括该装置的组的广播时通过诸如接收协调器装置的信标信号的简单调度来接收该多播。结果，该装置可以在功率管理过程或功率处理过程中有效地执行多播。

说明书

技术领域

本发明涉及利用基于短缩地址(shortened address)的短距离无线通信网络的多 播系统和多播方法以及应用于该多播系统和多播方法的设备。更具体地说，本发明涉 及用于在IEEE 802.15.4MAC(介质访问控制)层中支持多播的、利用基于短缩地址 的短距离无线通信网络的多播系统和多播方法以及应用于该多播系统和多播方法的 设备。

背景技术

IEEE 802.15.4标准定义了一种在由FFD(全功能装置)和RFD(精简功能装置) 构成的WPAN(无线个人区域网络)中的通信方法。

IEEE 802.15.4标准按照星形拓扑或对等式(peer-to-peer)拓扑的形式操作，并且 该星形拓扑是多个FFD中的一个FFD变为协调器(coordinator)装置以管理和控制 多个其它装置的拓扑。

该协调器装置作为WPAN中的通信的起始点和结束点进行操作，并且还作为路 由器进行操作。

所有装置具有基本上用于通信的它们固有的64比特扩展地址。而且，通过WPAN 内的协调器装置连接的装置已经被分配16比特的短缩地址，该16比特的短缩地址可 以用于这些装置当前所连接的WPAN中。

而且，各个WPAN具有标识符(ID)，以使得该WPAN可以通过WPAN ID来区 分，并且可以通过使用该16比特的短缩地址在该WPAN内进行通信。

根据发送器和接收器的数量，存在诸如单播、广播和多播的数据传输方法。

单播是一个发送器向一个接收器发送数据的通信类型，广播是一个发送器同时向 同一网络中的所有接收器发送数据的通信类型。

最后，多播是一个发送器仅向属于特定组的多个接收器发送数据的通信类型。多 播通常用于流媒体服务或互联网电视等。

当前，IEEE 802.15.4MAC层不支持多播。使用IEEE 802.15.4的Zigbee在Zigbee 网络层中形成组表来支持多播，但该多播基于对等式拓扑。

而且，Zigbee多播基于多跳环境，使得需要开发协调器装置仅向星形拓扑中的特 定组发送数据的多播技术。

因此，针对这些问题的解决方案的需要增长了。

发明内容

因此，本发明致力于解决在现有技术中出现的上述问题，并且本发明的一方面提 供了一种使得可以在IEEE 802.15.4MAC(介质访问控制)层中进行多播的、利用基 于短缩地址的短距离无线通信网络的多播系统和多播方法以及应用于该多播系统和 多播方法的设备。

而且，本发明的另一方面提供了一种将16比特的短缩地址分类为分级形式的多 媒体地址的、利用短缩地址的多播系统和多播方法以及应用于该多播系统和多播方法 的设备。

而且，并且本发明的另一方面提供了一种发送和接收在IEEE 802.15.4MAC(介 质访问控制)层中生成的多媒体帧的、利用短缩地址的多播系统和多播方法以及应用 于该多播系统和多播方法的设备。

而且，本发明的另一方面提供了一种可以通过利用16比特的短缩地址来支持多 播和单播这两者的、利用短缩地址的多播系统和多播方法以及应用于该多播系统和多 播方法的设备。

根据本发明的一方面，提供了一种利用短缩地址的多播系统，该多播系统包括： 用于构成短距离无线通信网络的一个或更多个装置；以及协调器装置，该协调器装置 用于基于形成在短距离无线通信网络层中的组表来响应于所述装置的接入或针对分 配组的请求分配短缩地址，并且对所述短缩地址进行分类，由此将用于多播的多播地 址重新分配给一个或更多个目标组。

所述短距离无线通信网络可以包括星形拓扑结构。

所述短缩地址可以包括16比特的短缩地址。

根据本发明的另一方面，提供了一种利用短缩地址的多播系统的协调器装置，该 协调器装置包括：存储单元，该存储单元被配置为存储形成在短距离无线通信网络层 中的组表；短距离无线通信单元，该短距离无线通信单元被配置为与构成短距离无线 通信网络的一个或更多个装置通信；第一地址分配器，该第一地址分配器用于利用所 述组表来响应于所述装置的接入或者针对分配组的请求分配短缩地址；以及第二地址 分配器，该第二地址分配器用于对所述短缩地址进行分类，由此将用于多播的多播地 址重新分配给一个或更多个目标组。

所述短缩地址可以包括：用于对地址的类型进行分类的第一比特部、用于设置类 别的第二比特部、用于分配组的ID的第三比特部以及用于分配装置的ID的第四比特 部。

可以根据输入至所述第一比特部的比特值将所述短缩地址划分成所述多播地址 和单播地址。

可以根据设置在所述第二比特部中的所述类别来改变可以分配给所述第三比特 部和所述第四比特部的比特数。

当组的数量等于或大于根据设置在所述第二比特部中的所述类别的预定组数量 并且装置的数量等于或小于根据设置在所述第二比特部中的所述类别的预定装置数 量时，可以将所述第三比特部的比特数增加为预设的比特数，并且可以将所述第四比 特部的比特数缩减为预设的比特数。

当组的数量等于或小于根据设置在所述第二比特部中的所述类别的预定组数量 并且装置的数量等于或大于根据设置在所述第二比特部中的所述类别的预定装置数 量时，可以将所述第三比特部的比特数缩减为预设的比特数，并且可以将所述第四比 特部的比特数增加为预设的比特数。

所述第二地址分配器将所述第一比特部设置为所述多播地址，将与所述目标组相 对应的组的ID输入到所述第三比特部中，以及将相同的比特值输入到所述第四比特 部的所有比特中，以分配所述多播地址。

根据本发明的另一方面，提供了一种利用短缩地址的多播方法，该多播方法包括 以下步骤：

基于形成在短距离无线通信网络层中的组表来响应于构成短距离无线通信网络 的装置的接入或该装置的针对分配组的请求分配短缩地址；以及对所述短缩地址进行 分类，由此将用于多播的多播地址重新分配给一个或更多个目标组。

根据本发明的另一方面，提供了一种利用短缩地址来形成多播地址的方法，该方 法包括以下步骤：形成短缩地址，该短缩地址被划分成用于对地址的类型进行分类的 第一比特部、用于设置类别的第二比特部、用于分配组的ID的第三比特部以及用于 分配装置的ID的第四比特部；通过在所述第一比特部中输入多播地址的比特值来设 置地址的类型；设置类别，以使得根据输入在所述第二比特部中的所述类别的设置来 改变可以分配给所述第三比特部和所述第四比特部的比特数；在所述第三比特部的各 个比特中输入用于多播的目标组的ID；以及通过在所述第四比特部的比特中输入相 同的比特值来形成所述多播地址。

根据本发明的另一方面，提供了一种发送和接收多播帧的方法，该方法包括以下 步骤：

由用于构成短距离无线通信网络的一个或更多个装置来初始地接入短距离无线 通信网络或者请求针对目标组的多播；从对所述装置的资源进行处理的协调器装置接 收对短缩地址的分配；通过从所述协调器装置发送的信标信号来标识超帧时段的保证 时隙(Guaranteed Time Slot)(GTS)时段；以及当针对所述GTS时段预留针对包括 所述装置的所述目标组的多播时，接收多播帧。

根据本发明，所述多播系统支持IEEE 802.15.4MAC(介质访问控制)层中的多 播，以使得存在以下优点：当装置通过MAC层的地址系统来处理多播时，所述装置 不使用在所述MAC层中标识所有数据、在更高的网络层中标识组表以及处理所述多 播的方法，而是，所述装置仅在存在对包括所述装置的组的广播时才通过诸如接收协 调器装置的信标信号的简单调度来接收该多播。结果，该装置可以在功率管理过程或 功率处理过程中有效地执行多播。

附图说明

根据以下结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更 加清楚，附图中：

图1是根据本发明的实施方式的利用短缩地址的多播系统的图示；

图2是图1所示的协调器装置的图示；

图3例示了分配给图1所示的装置的短缩地址的分级结构；

图4例示了根据输入至图3所示的第二比特部的类别设置的地址系统；

图5是例示图1所示的利用短缩地址的多播系统的操作处理的流程图；

图6是例示图5所示的处理中的通过利用短缩地址来分配多播地址的处理的实施 方式的流程图；以及

图7是更详细地例示图6所示的处理中的形成多播地址的处理的流程图。

具体实施方式

下文参照附图来对本发明的示例性实施方式进行描述。在以下的描述和附图中， 相同的标号用于指定相同或相似的组件，因此，省略了针对相同或相似的组件的重复 描述。

图1是根据本发明的实施方式的利用短缩地址的多播系统的图示。如仅作为示例 的图1所示，利用短缩地址的多播系统包括装置200，其中，该装置200通过诸如IEEE 802.15.4的短距离无线通信网络中的协调器连接至该短距离无线通信网络。将短缩地 址分配给装置200，并且该装置200利用该短缩地址在所连接的短距离无线通信网络 内进行通信。根据多播组来分配该短缩地址，以使得可以在不需要独立的信令处理的 情况下支持多播。

因此，优选的是，该短距离无线通信网络包括星形拓扑结构。

而且，优选的是，该短缩地址包括16比特的短缩地址。

协调器装置100利用短距离无线通信的网络层中的组表来分配短缩地址(例如， 16比特的短缩地址，下面称为“16比特短缩地址”)，作为对装置200的接入或针对到 预定组的分配的请求的响应。接着，协调器装置100根据业务特性对所分配的16比 特短缩地址进行分类，并且将多播地址重新分配给一个或更多个目标组，以进行多播。

图2是图1所示的协调器装置的图示。如仅作为示例的图2所示，更详细地说， 协调器装置100包括：存储单元，该存储单元被配置为存储设置在用于短距离无线通 信的网络层中的组表；短距离无线通信单元，该短距离无线通信单元被配置为与包括 在短距离无线通信网络中的一个或更多个装置200进行通信；第一地址分配器，该第 一地址分配器用于响应于装置200的接入或针对分配的请求来基于该组表将短缩地 址分配给组；以及第二地址分配器，该第二地址分配器用于根据业务特性对短缩地址 进行分类，并且将多播地址重新分配给一个或更多个目标组，以进行多播。

图3例示了分配给图1所示的装置200的短缩地址的分级结构。如仅作为示例的 图3所示，16比特短缩地址包括：用于指定地址的类型的第一比特部、用于根据业 务特性设置类别的第二比特部、用于分配组的ID的第三比特部以及用于分配装置200 的ID的第四比特部。

第一比特部与16比特短缩地址的第一比特对应。当第一比特为“0”时，该16比 特短缩地址可以被设置为用于多播的地址，当第一比特为“1”时，该16比特短缩地址 可以被设置为用于单播的地址。

这里，当装置100已经在协调器装置100中登记为特定组的组成员时，尽管装置 100是第一次连接，但是可以在连接时向这些装置分配用于多播的地址。

图4例示了根据设置在图3所示的第二比特部中的类别的地址构造。如仅作为示 例的图4所示，当16比特短缩地址的第二比特和第三比特的值为“00”时，该16比特 短缩地址表示A类地址，并且可以容纳最大数量的装置200。

也就是说，在A类地址中，随后的三个(4-6)比特指示固有的组的ID，并且 剩余的十个(7-16)比特被分配作为装置200的ID。

而当该第二比特和第三比特的值为“01”时，该16比特短缩地址表示B类地址。 在这种情况下，随后的四个(4-7)比特被用作组的ID，并且剩余的九个(8-16)比 特被分配作为装置200的ID。

按照类似的方式，当第二比特和第三比特的值为“10”时，该16比特短缩地址表 示C类地址。在这种情况下，随后的五个(4-8)比特被用作组的ID，并且剩余的 八个(9-16)比特被用作装置200的ID。

最后，当第二比特和第三比特的值为“11”时，该16比特短缩地址表示D类地址。 在这种情况下，随后的六个(4-9)比特被用作组的ID，并且剩余的七个(10-16) 比特被用作装置200的ID。

D类地址可以容纳最小数量的装置200，而容纳最大数量的组ID，以使得可以形 成各种多播组。

针对A类组至D类组的地址系统具有如表1所示的分配地址的特性。

[表1]

  A类组   B类组   C类组   D类组   组的数量   8   16   32   64   装置的数量   1024   512   256   128

在针对各个类别的地址配置中，分配给各个装置200的16比特短缩地址是各个 装置200的独特ID，该16比特短缩地址使得能够按照与常规的IEEE 802.15.4相同 的方式进行通信。

当用于单播时，所分配的16比特短缩地址被用作发送方地址或接收方地址，而不 需要任何改变。当用于多播时，将用于组的ID的第三比特部设置成目标组的ID，并且 将用于装置200的ID的第四比特部的所有比特设置成“1”，以使得支持用于向该目标组 的所有装置200发送分组的多播。

图5是例示图1所示的利用短缩地址的多播系统的操作处理的流程图。如仅作为示 例的图5所示，当包括在短距离无线通信网络中的一个或更多个装置200首先第一次接 入该短距离无线通信网络或者进行针对接收对协调器装置100的目标组的多播的请求 时，开始发送和接收多播帧的方法(S100)。

响应于此，协调器装置100分配16比特短缩地址(S102)。

接着，装置200通过从协调器装置100发送的信标信号来标识超帧的保证时隙 (GTS)时段(S104和S106)。

当预留该GTS时段以用于针对包括装置200的目标组的多播时，装置200接收多播 帧(S108和S110)。

当预留该GTS以用于针对不包括装置200的目标组的多播时，不向装置200发送多 播帧。

图6是例示图5所示的处理中的利用短缩地址来分配多播地址的处理的实施方式 的流程图。如仅作为示例的图6所示，当装置200接入协调器装置100或者协调器装置 100从该装置100接收针对将地址分配给组的请求时，开始利用短缩地址分配多播地址 的处理(S200)。

协调器装置100向装置200分配16比特短缩地址(S202)，根据业务特性对16比特 短缩地址进行分类，并接着将用于多播的多播地址重新分配给包括装置200的目标组 (S204和S206)。

接着，协调器装置100基于该多播地址对装置200进行响应(S208)。

图7是更详细地例示图6所示的处理中的形成多播地址的处理的流程图。如仅作为 示例的图7所示，更详细地参照该形成多播地址的处理，协调器装置100形成16比特短 缩地址，该16比特短缩地址包括用于响应于装置200的请求来指定地址的类型的第一 比特部、用于设置根据各个业务特性分类的类别的第二比特部、用于分配组的ID的第 三比特部以及用于分配装置200的ID的第四比特部(S300)。

接着，当将作为16比特短缩地址的第一比特的第一比特部设置为“0”时，将该16 比特短缩地址标识为用于多播的地址。当将该第一比特部设置为“1”时，将该16比特 短缩地址标识为用于单播的地址(S302)。

而且，当将作为16比特短缩地址的第二比特和第三比特的第二比特部设置为“00” 时，将该16比特短缩地址分类为A类地址，该该16比特短缩地址可以在一个多播组中 容纳最大数量的装置200。当将第二比特部的值设置为“01”时，将该16比特短缩地址 分类为B类地址。当将第二比特部的值输入为“10”时，将该16比特短缩地址分类为C 类地址。当将第二比特部的值指定为“11”时，将该16比特短缩地址分类为D类地址 (S304)。

在S304中设置类别之后，根据类别来确定并设置(S306)可以输入到16比特短缩 地址的第三比特部和第四比特部中的比特的数量。

接着，在第三比特部中输入目标组的ID(S308)，并且在第四比特部中设置值“1” (或“0”)。结果，将多播分组发送至具有目标组的ID的所有装置200(S308至S312)。

尽管已经出于例示性目的描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域技术人员 将理解，在不脱离如所附权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行 各种修改、添加和替换。

工业实用性

本发明支持在IEEE 802.15.4MAC(介质访问控制)层中的多播，并且本发明因 其在商业化方面具有极大潜力并且实际上可以清楚地实现而具有工业实用性。