ЭФФЕКТИВНЫЙ СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ ДЛЯ ПРОТОКОЛА IPv6 Российский патент 2019 года по МПК H04L29/06 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Данный раздел предназначен для представления читателю различных аспектов уровня техники, которые могут быть связаны с различными аспектами настоящих технологий, которые описаны и/или заявлены ниже. Представляется, что это обсуждение будет полезным в предоставлении читателю информации о предпосылках изобретения, чтобы способствовать лучшему пониманию различных аспектов настоящего раскрытия. Соответственно, следует понимать, что эти сведения должны пониматься в этом свете, а не в качестве сведений из предшествующего уровня техники.

[0002] Многочисленные электронные устройства в настоящее время способны соединяться с беспроводными сетями. Например, технологии интеллектуальных измерительных приборов используют беспроводную сеть для передачи данных потребления электрической энергии, ассоциированных со связанной с местом жительства недвижимостью, обратно к предприятию коммунального обслуживания для мониторинга, выставления счетов и тому подобное. Ряд стандартов беспроводных сетей в настоящее время доступен, чтобы позволять электронным устройствам осуществлять связь друг с другом. Некоторые реализации интеллектуальных измерительных приборов, например, используют Интернет-протокол версии 6 (IPv6) в маломощных беспроводных персональных сетях (6LоWPAN), чтобы позволять электронным устройствам осуществлять связь с интеллектуальным измерительным прибором. Однако имеющиеся в настоящее время стандарты беспроводных сетей, такие как 6LоWPAN, в общем случае не могут быть хорошо оснащены, чтобы поддерживать электронные устройства, рассредоточенные по месту жительства или дому для одного или более практических сценариев. То есть, имеющиеся в настоящее время стандарты беспроводных сетей не могут эффективно соединять все электронные устройства сети безопасным, но простым, удобным для потребителя способом ввиду одного или более известных практических ограничений. Кроме того, для одного или более практических сценариев, имеющиеся в настоящее время стандарты беспроводных сетей не могут обеспечивать эффективный способ для добавления новых электронных устройств к существующей беспроводной сети специальным (ad hoc) образом.

[0003] Кроме того, при предоставлении стандарта беспроводной сети для электронных устройств для использования внутри и вокруг дома, было бы полезно использовать стандарт беспроводной сети, который обеспечивает открытый протокол для различных устройств, чтобы узнать, как получить доступ к сети. Кроме того, учитывая количество электронных устройств, которые могут быть ассоциированы с домом, было бы полезно, если бы стандарт беспроводной сети был способен поддерживать связь согласно Интернет-протоколу версии 6 (IPv6) таким образом, что каждое устройство может иметь уникальный IP-адрес и может быть доступным через Интернет, через локальную сеть в домашней среде и т.п. Кроме того, было бы полезно для стандарта беспроводной сети позволять электронным устройствам осуществлять связь в беспроводной сети с использованием минимальной величины мощности. Принимая во внимание эти признаки, представляется, что один или более недостатков представлены каждым известным доступным в настоящее время стандартом беспроводной сети в контексте обеспечения стандарта маломощной, основанной на IPv6 беспроводной ячеистой сети, который имеет открытый протокол и может быть использован для электронных устройств внутри и вокруг дома. Например, стандарты беспроводных сетей, такие как Bluetooth®, Dust Networks®, Z-Wave®, Wi-Fi и ZigBee®, не могут обеспечить одну или более желательных функций, описанных выше.

[0004] Bluetooth®, например, в общем, обеспечивает стандарт беспроводной сети для передачи на короткие расстояния с помощью коротковолновых радиопередач. Как таковой, стандарт беспроводной сети Bluetooth® не может поддерживать сеть связи ряда электронных устройств, рассредоточенных по всему дому. Кроме того, стандарт беспроводной сети Bluetooth® не может поддерживать беспроводную ячеистую связь или IPv6-адреса.

[0005] Как упоминалось выше, стандарт беспроводной сети, обеспеченный Dust Networks®, также может привести к одному или более недостаткам в отношении одной или более функций, которые позволили бы электронным устройствам, рассредоточенным в доме, эффективно взаимодействовать друг с другом. В частности, стандарт беспроводной сети Dust Networks® не может обеспечить открытый протокол, который может использоваться другими, чтобы взаимодействовать с устройствами, работающими в сети Dust Networks. Вместо этого, Dust Networks® может быть разработан, чтобы облегчить связь между устройствами, расположенными в промышленных средах, таких как сборочные линии, химические заводы и тому подобное. Таким образом, стандарт беспроводной сети Dust Networks® может быть направлен на обеспечение надежной сети связи, которая имеет предопределенные временные окна, в которых каждое устройство может осуществлять связь с другими устройствами и прослушивать инструкции от других устройств. Таким образом, стандарт беспроводной сети Dust Networks® может потребовать сложных и сравнительно дорогих радиопередатчиков, которые могут оказаться неэкономичными для реализации с потребительскими электронными устройствами для использования в домашних условиях.

[0006] Подобно стандарту беспроводной сети Dust Networks®, стандарт беспроводной сети, ассоциированный с Z-Wave®, не может быть открытым протоколом. Вместо этого, стандарт беспроводной сети Z-wave® может быть доступным только для авторизованных клиентов, которые встраивают конкретный чип приемопередатчика в свое устройство. Кроме того, стандарт беспроводной сети Z-wave® не может поддерживать связь, основанную на IPv6. То есть, стандарт беспроводной сети Z-wave® может потребовать мостового устройства, чтобы преобразовывать данные, сгенерированные на Z-Wave®-устройстве, в данные, основанные на IP, которые могут быть переданы через Интернет.

[0007] Что касается стандартов беспроводной сети ZigBee®, то ZigBee® имеет два стандарта, обычно известные как ZigBee® Pro и ZigBee® IP. Кроме того, ZigBee® Pro может иметь один или более недостатков в контексте поддержки беспроводных ячеистых сетей. Вместо этого, ZigBee® Pro может зависеть, по меньшей мере частично, от центрального устройства, которое облегчает связь между каждым устройством в сети ZigBee® Pro. В дополнение к требованиям повышенной мощности для такого центрального устройства, те устройства, которые остаются включенными, чтобы обрабатывать, или отклоняют определенный беспроводный трафик, могут генерировать дополнительное тепло в своих корпусах, что может изменять некоторые показания датчика, например, показания температуры, получаемые устройством. Поскольку такие показания датчика могут быть полезны в определении того, каким образом каждое устройство в доме может работать, может быть выгодным избегать ненужной генерации тепла внутри устройства, которое может изменить показания датчика. Кроме того, ZigBee® Pro не может поддерживать связь по протоколу IPv6.

[0008] Что касается ZigBee® IP, то ZigBee® IP может привести к одному или более недостаткам в контексте прямой связи от устройства к устройству. ZigBee® IP направлен на облегчение связи посредством ретрансляции данных устройства к центральному маршрутизатору или устройству. Таким образом, центральный маршрутизатор или устройство может требовать постоянного питания и поэтому не может представлять собой маломощное средство связи между устройствами. Кроме того, IP-ZigBee® IP может иметь практическое ограничение на число узлов (т.е., ~20 узлов на каждую сеть), которые могут быть использованы в одной сети. Кроме того, IP-ZigBee® IP использует протокол маршрутизации “Ripple” (RPL), который может проявлять высокие требования к ширине полосы, обработке и памяти, что может быть связано с дополнительной мощностью для каждого подключенного устройства ZigBee® IP.

[0009] Подобно стандартам беспроводной сети ZigBee®, обсужденным выше, беспроводная сеть Wi-Fi может проявлять один или более недостатков с точки зрения обеспечения возможности связи между устройствами, имеющими требования малой мощности. Например, стандарт беспроводной сети Wi-Fi может также требовать, чтобы каждое сетевое устройство всегда было включено, и, кроме того, может требовать наличия центрального узла или концентратора. Как известно в данной области, Wi-Fi является относительно распространенным стандартом беспроводной сети, который может быть идеальным для передачи данных относительно высокой ширины полосы (например, потоковое видео, синхронизация устройств). Как таковые, Wi-Fi устройства, как правило, связаны с непрерывным источником питания или перезаряжаемыми аккумуляторами для поддержки постоянного потока передач данных между устройствами. Кроме того, беспроводная сеть Wi-Fi может не поддерживать беспроводные ячеистые сети.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010] Сущность определенных раскрытых здесь вариантов осуществления изложена ниже. Следует понимать, что эти аспекты представлены только для того, чтобы предоставить читателю краткое изложение этих вариантов осуществления, и что эти аспекты не предназначены для ограничения объема настоящего раскрытия. Действительно, настоящее изобретение может охватывать самые различные аспекты, которые могут не быть изложены ниже.

[0011] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к электронному устройству, такому как термостат, который может быть расположен в здании (например, дома или в офисе), так что электронное устройство может беспроводным способом осуществлять связь с другим электронным устройством, расположенным в том же здании. В одном варианте осуществления электронное устройство может включать в себя сетевой интерфейс, который может позволять электронному устройству беспроводным способом связывать электронное устройство с другим электронным устройством через беспроводную ячеистую сеть. Электронное устройство может также включать в себя процессор, который может определять по меньшей мере один путь (маршрут) данных через беспроводную ячеистую сеть к другому электронному устройству с использованием механизма маршрутизации Протокола Информации Маршрутизации - Следующего Поколения (RIPng) и сетевого интерфейса. После идентификации по меньшей мере одного пути данных к другому электронному устройству процессор может определить, является (являются) ли идентифицированный(е) путь(и) данных безопасным(и) с использованием протокола Безопасности Транспортного Уровня Дейтаграмм (DTLS). Если идентифицированный(е) путь(и) данных определен(ы) как безопасный(е), процессор может отправлять пакеты данных Интернет-протокола версии 6 (IPv6) к другому электронному устройству с использованием безопасного(ых) пути(ей) данных. В результате, электронное устройство может установить безопасную сети связи между самим собой и другим электронным устройством, расположенным в том же здании, с относительно небольшим пользовательским вводом.

[0012] Различные усовершенствования признаков, указанных выше, могут существовать в отношении различных аспектов настоящего раскрытия. Дополнительные признаки могут также быть включены в эти различные аспекты. Эти усовершенствования и дополнительные признаки могут существовать по отдельности или в любой комбинации. Например, различные признаки, обсуждаемые ниже в отношении одного или нескольких из проиллюстрированных вариантов осуществления, могут быть включены в любой из описанных выше аспектов настоящего раскрытия по отдельности или в любой комбинации. Краткое описание сущности изобретения, представленное выше, предназначено только для ознакомления читателя с некоторыми аспектами и контекстами вариантов осуществления настоящего раскрытия без ограничения заявленного предмета изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0013] Различные аспекты этого раскрытия можно лучше понять из нижеследующего подробного описания и со ссылками на чертежи, на которых:

[0014] Фиг. 1 иллюстрирует блок-схему обобщенного устройства, которое может осуществлять связь с другими устройствами, расположенными в домашней среде, с использованием эффективного протокола сетевого уровня, в соответствии с вариантом осуществления;

[0015] Фиг. 2 иллюстрирует блок-схему домашней среды, в которой обобщенное устройство по фиг. 1 может осуществлять связь с другими устройствами посредством протокола эффективного сетевого уровня в соответствии с вариантом осуществления;

[0016] Фиг. 3 иллюстрирует примерную беспроводную ячеистую сеть, ассоциированную с устройствами, изображенными в домашней среде по фиг. 2, в соответствии с вариантом осуществления;

[0017] Фиг. 4 иллюстрирует блок-схему модели взаимодействия открытых систем (OSI), которая характеризует систему связи для домашней среды по фиг. 2, в соответствии с вариантом осуществления;

[0018] Фиг. 5 иллюстрирует подробный вид эффективного сетевого уровня в модели OSI по фиг. 4 в соответствии с вариантом осуществления;

[0019] Фиг. 6 иллюстрирует блок-схему способа для реализации сети Протокола Информации Маршрутизации - Следующего Поколения (RIPng) в качестве механизма маршрутизации в эффективном сетевом уровне по фиг. 5 в соответствии с вариантом осуществления;

[0020] Фиг. 7A-7D иллюстрируют пример того, каким образом может быть реализована сеть RIPng в способе по фиг. 6 в соответствии с вариантом осуществления;

[0021] Фиг. 8 иллюстрирует блок-схему процесса производства, который включает в себя встраивание сертификата безопасности в обобщенное устройство по фиг. 1, с соответствии в вариантом осуществления; и

[0022] Фиг. 9 иллюстрирует пример протокола квитирования между устройствами в домашней среде на фиг. 2 с использованием протокола Безопасности Транспортного Уровня Дейтаграмм (DTLS) в эффективном сетевом уровне по фиг. 5, в соответствии с вариантом осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0023] Один или более конкретных вариантов осуществления настоящего раскрытия будут описаны ниже. Эти описанные варианты осуществления являются лишь примерами раскрытых здесь методов. Кроме того, стремясь обеспечить краткость описания этих вариантов осуществления, все признаки фактической реализации не могут быть описаны в данной спецификации. Следует отметить, что в разработке любой такой фактической реализации, как и в любой инженерной или конструкторской разработке, многочисленные специфические для реализации решения должны быть направлены на достижение конкретных целей разработчиков, таких как соблюдение связанных с системой и связанным с бизнесом ограничений, которые могут варьироваться от одной реализации к другой. Кроме того, следует понимать, что такие проектные работы могут быть сложными и трудоемкими, но тем не менее могут быть рутинной процедурой конструирования, изготовления и производства для специалистов в данной области, пользующихся преимуществами настоящего раскрытия.

[0024] При введении элементов различных вариантов осуществления настоящего изобретения, формы единственного числа предназначены, чтобы означать, что имеется один или более элементов. Термины “содержащий”, “включающий” и “имеющий” подразумевает включение и означают, что могут быть и дополнительные элементы, иные, чем перечисленные элементы. Кроме того, следует понимать, что ссылки на “один вариант осуществления” или “вариант осуществления” в настоящем раскрытии не предназначены, чтобы интерпретироваться как исключающие существование дополнительных вариантов осуществления, которые также включают перечисленные признаки.

[0025] Варианты осуществления настоящего раскрытия в целом относятся к эффективному сетевому уровню, который может быть использован устройствами, осуществляющими связь друг с другом в домашних условиях. Как правило, для потребителей, проживающих в домах, может оказаться полезным координировать операции различных устройств в их доме, так, чтобы все их устройства работали эффективно. Например, устройство термостата может быть использовано для определения температуры дома и координации активности других устройств (например, осветительных приборов) на основе определенной температуры. В этом примере устройство термостата может определить температуру, которая может указывать, что температура вне дома соответствует часам дневного света. Затем устройство термостата может сообщить осветительному устройству, что в доме может быть достаточным дневной свет, и, таким образом, освещение должно быть выключено.

[0026] В дополнение к эффективной работе своих устройств, потребители обычно предпочитают использовать удобные устройства, которые требуют минимального количества действий по настройке или инициализации. То есть, потребители, как правило, предпочитают покупать устройства, которые полностью работоспособны после выполнения нескольких этапов инициализации, которые могут выполняться практически любым человеком, независимо от возраста или технического опыта.

[0027] Имея это в виду, чтобы позволить устройствам эффективно обмениваться данными друг с другом в домашней среде с минимальным участием пользователя, устройства могут использовать эффективный сетевой уровень, чтобы управлять их передачей данных. То есть, эффективный сетевой уровень может создать сеть связи, в которой множество устройств в пределах дома могут осуществлять связь друг с другом с помощью беспроводной ячеистой сети. Сеть связи может поддерживать связь согласно Интернет-протоколу версии 6 (IPv6), так что каждое подключенное устройство может иметь уникальный адрес Интернет-протокола (IP). Кроме того, чтобы позволить интеграцию каждого устройства в доме, может быть полезным для каждого устройства осуществлять связь в сети с использованием малого количества мощности. То есть, при обеспечении возможности устройствам осуществлять связь с использованием малой мощности, устройства могут быть размещены в любом месте в доме, не будучи связанными с непрерывным источником питания.

[0028] Эффективный сетевой уровень может, таким образом, устанавливать процедуру, в которой данные могут передаваться между двумя или более устройствами, так что установление сети связи предполагает использование незначительного пользовательского ввода, связь между устройствами реализуется с использованием малой мощности, и сеть связи, как таковая, является безопасной. В одном варианте осуществления эффективный сетевой уровень может быть основанной на IPv6 сетью связи, которая использует Протокол Информации Маршрутизации - Следующего Поколения (RIPng) в качестве механизма маршрутизации и может использовать протокол Безопасности Транспортного Уровня Дейтаграмм (DTLS) в качестве механизма безопасности. Таким образом, эффективный сетевой уровень может обеспечить простое средство для добавления или удаления устройств в доме, обеспечивая при этом защиту информации, передаваемой между подключенными устройствами.

[0029] В качестве введения, фиг. 1 иллюстрирует пример обобщенного устройства 10, которое может осуществлять связь с другими подобными устройствами в домашней среде. В одном варианте осуществления устройство 10 может включать в себя один или несколько датчиков 12, компонент 14 пользовательского интерфейса, источник 16 питания (например, включая соединение питания и/или батарею), сетевой интерфейс 18, процессор 20 и т.п. Конкретные датчики 12, компоненты пользовательского интерфейса 14 и конфигурации источника питания могут быть одинаковыми или аналогичными в каждом из устройств 10. Тем не менее, следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления, каждое устройство 10 может включать в себя конкретные датчики 12, компоненты пользовательского интерфейса 14, конфигурации источника питания и т.п., в зависимости от типа устройства или модели.

[0030] Датчики 12, в некоторых вариантах осуществления, могут обнаруживать различные свойства, такие как ускорение, температура, влажность, вода, поставляемая мощность, близость, внешнее движение, движение устройства, звуковые сигналы, ультразвуковые сигналы, световые сигналы, огонь, дым, угарный газ, спутниковые сигналы системы глобального позиционирования (GPS), радиочастотные (RF) сигналы, другие электромагнитные сигналы или поля и т.п. Таким образом, датчики 12 могут включать в себя температурный(е) датчик(и), датчик(и) влажности, связанный(е) с опасностью датчик(и) или другие датчики окружающей среды, акселерометр(ы), микрофон(ы), оптические датчики вплоть до и включая камеру(ы) (например, на приборах с зарядовой связью или видеокамеры), активные или пассивные датчики излучения, GPS приемник(и) или детектор(ы) радиочастотной идентификации. В то время как фиг. 1 иллюстрирует вариант с одним датчиком, многие варианты осуществления могут включать в себя множество датчиков. В некоторых случаях устройство 10 может включать в себя один или более первичных датчиков и один или более вторичных датчиков. Здесь, первичный(е) датчик(и) может (могут) воспринимать данные, являющиеся центральными для базовой операции устройства (например, восприятие температуры в термостате или восприятие дыма в детекторе дыма), а вторичный(е) датчик(и) может (могут) воспринимать другие типы данных (например, движение, свет или звук), которые могут использоваться для целей энергоэффективности или целей интеллектуальной операции.

[0031] Один или более компонентов пользовательского интерфейса 14 в устройстве 10 может принимать ввод от пользователя и/или представлять информацию пользователю. Принятый ввод может быть использован для определения настройки. В некоторых вариантах осуществления компоненты пользовательского интерфейса могут включать в себя механический или виртуальный компонент, который реагирует на движение пользователя. Например, пользователь может механически переместить скользящий компонент (ползунок) (например, вдоль вертикальной или горизонтальной направляющей) или вращать поворотное кольцо (например, по круговой направляющей), или может обнаруживаться движение пользователя вдоль сенсорной панели. Такие движения могут соответствовать корректировке настройки, что может определяться на основе абсолютного положения компонента 104 пользовательского интерфейса или на основе смещения компонентов 104 пользовательского интерфейса (например, корректировки температуры заданного значения на 1 градус F для каждого поворота на 10° компонента поворотного кольца). Физически и виртуально подвижные компоненты пользовательского интерфейса могут позволить пользователю установить настройку вдоль части видимого континуума. Таким образом, пользователь не ограничивается выбором между двумя дискретными опциями (например, как это было бы в случае, если бы использовались кнопки “вверх” и “вниз”), но может быстро и интуитивно определить настройку вдоль диапазона возможных значений настроек. Например, величина перемещения компонента пользовательского интерфейса может быть ассоциирована с величиной корректировки настройки, так что пользователь может резко изменить настройку большим движением или точно установить настройку малым движением.

[0032] Компоненты 14 пользовательского интерфейса также могут включать в себя одну или несколько кнопок (например, кнопки “вверх” и “вниз”), клавиатуру, цифровую панель, переключатель, микрофон и/или камеру (например, для обнаружения жестов). В одном варианте осуществления компонент 14 пользовательского интерфейса может включать в себя компонент кругового кольца с функцией “нажать и повернуть”, который может позволить пользователю взаимодействовать с компонентом, вращая кольцо (например, для корректировки настройки) и/или нажимая кольцо в направлении внутрь (например, чтобы выбрать скорректированную настройку или выбрать опцию). В другом варианте осуществления компонент 14 пользовательского интерфейса может включать в себя камеру, которая может обнаруживать жесты (например, чтобы указать, что питание или состояние тревожной сигнализации устройства должно быть изменено). В некоторых случаях устройство 10 может иметь один первичный компонент ввода, который может быть использован для установки множества типов настроек. Компоненты 14 пользовательского интерфейса также могут быть сконфигурированы, чтобы предоставлять информацию пользователю через, например, визуальное отображение (например, дисплей на тонкопленочных транзисторах или дисплей на органических светоизлучающих диодах) и/или аудио динамик.

[0033] Компонент 16 источника питания может включать в себя соединение питания и/или локальную батарею. Например, соединение питания может соединять устройство 10 с источником питания, таким как источник напряжения линии. В некоторых случаях, источник питания переменного тока (АС) может быть использован для подзарядки (например, подзаряжаемой) локальной аккумуляторной батареи, так что батарея может в дальнейшем использоваться для подачи питания на устройство 10, когда источник питания АС не доступен.

[0034] Сетевой интерфейс 18 может включать в себя компонент, который позволяет устройству 10 осуществлять связь между устройствами. В одном варианте осуществления сетевой интерфейс 18 может осуществлять связь с использованием эффективного сетевого уровня как части его модели взаимодействия открытых систем (OSI). В одном варианте осуществления эффективный сетевой уровень, который будет описан более детально ниже со ссылкой на фиг. 5, может позволить устройству 10 осуществлять беспроводную передачу данных или трафика IPv6-типа, используя механизм маршрутизации RIPng и схему безопасности DTLS. Таким образом, сетевой интерфейс 18 может включать в себя беспроводную карту или некоторое другое соединение приемопередатчика.

[0035] Процессор 20 может поддерживать одну или более из множества различных функциональностей устройства. Как таковой, процессор 20 может включать в себя один или более процессоров, сконфигурированных и запрограммированных для выполнения и/или инициирования выполнения одной или более функциональностей, описанных здесь. В одном варианте осуществления процессор 20 может включать в себя процессоры общего назначения, выполняющие компьютерный код, хранящийся в локальной памяти (например, флэш-памяти, на жестком диске, в оперативной памяти), процессоры специального назначения или специализированные интегральные схемы, их комбинации и/или использовать другие типы платформ обработки на аппаратных средствах/прошивке/программном обеспечении. Кроме того, процессор 20 может быть реализован как локализованные версии или дубликаты алгоритмов, выполняемых или регулируемых дистанционно центральными серверами или облачными системами, такими как на основании исполнения виртуальной машины Java (JVM), которая исполняет инструкции, предоставляемые от облачного сервера с использованием Asynchronous JavaScript и XML (AJAX) или аналогичных протоколов. В качестве примера, процессор 20 может обнаружить, когда некоторое местоположение (например, дом или комната) занято, вплоть до и включая то, занято ли оно конкретным лицом или занято определенным количеством людей (например, по отношению к одному или более пороговым значениям). В одном варианте осуществления это обнаружение может выполняться, например, путем анализа микрофонных сигналов, обнаружения движения пользователя (например, перед устройством), обнаружения открываний и закрытий дверей или гаражных дверей, обнаружения беспроводных сигналов, обнаружения IP-адреса принятого сигнала, обнаружения функционирования одного или более устройств в некотором временном окне и т.п. Кроме того, процессор 20 может включать в себя технологии распознавания образов, чтобы идентифицировать конкретные лица или объекты.

[0036] В некоторых вариантах осуществления процессор 20 может также включать в себя процессор высокой мощности и процессор малой мощности. Процессор высокой мощности может исполнять вычислительные операции высокой интенсивности, такие как управление компонентами пользовательского интерфейса 14 и т.п. Процессор малой мощности, с другой стороны, может управлять менее сложными процессами, такими как обнаружение опасности или температуры от датчика 12. В одном варианте осуществления процессор малой мощности может активировать или инициализировать процессор высокой мощности для вычислительных процессов высокой интенсивности.

[0037] В некоторых случаях процессор 20 может предсказывать желательные настройки и/или реализовывать эти настройки. Например, на основе обнаружения присутствия, процессор 20 может корректировать настройки устройства, например, чтобы экономить энергию, когда никого нет дома или в конкретной комнате или в соответствии с предпочтениями пользователя (например, общими предпочтениями в доме или конкретными специфическими для пользователя предпочтениями). В качестве другого примера, на основе обнаружения конкретного человека, животного или объекта (например, ребенка, домашнего питомца или потерянного объекта), процессор 20 может инициировать аудио или визуальный индикатор того, где находится человек, животное или объект, или может инициировать функцию тревоги или безопасности, если нераспознанное лицо обнаружено при определенных условиях (например, в ночное время, или когда освещение выключено).

[0038] В некоторых случаях устройства могут взаимодействовать друг с другом таким образом, что события, обнаруженные посредством первого устройства, влияют на действия второго устройства. Например, первое устройство может обнаружить, что пользователь вошел в гараж (например, путем обнаружения движения в гараже, обнаружения изменения освещения в гараже или обнаружения открытия гаражной двери). Первое устройство может передать эту информацию на второе устройство через эффективный сетевой уровень, так что второе устройство может, например, скорректировать настройку температуры в доме, настройку света, настройку музыки и/или настройку тревожной сигнализации. В качестве другого примера, первое устройство может обнаружить пользователя, приближающегося к передней двери (например, путем обнаружения движения или резких изменений картины освещения). Первое устройство, например, может вызвать представление общего аудио или визуального сигнала (например, такого, как звучание дверного звонка) или вызывать представление специфического для местоположения аудио или визуального сигнала (например, уведомление о присутствии посетителя в помещении, которое занимает пользователь).

[0039] В качестве примера, устройство 10 может включать в себя термостат, такой как Nest® обучающийся термостат. Здесь термостат может включать в себя датчики 12, например, датчики температуры, датчики влажности и т.п., так что термостат может определить существующие климатические условия в здании, где расположен термостат. Компонент 16 источника питания для термостата может быть локальной батареей, так что термостат может быть размещен в любом месте в здании без учета размещения в непосредственной близости от непрерывного источника питания. Поскольку термостат может питаться с помощью локальной батареи, термостат может минимизировать свое использование энергии, так что батарея редко заменяется.

[0040] В одном варианте осуществления термостат может включать круговую направляющую, которая может иметь поворотное кольцо, расположенное на ней, в качестве компонента 14 пользовательского интерфейса. Таким образом, пользователь может взаимодействовать с термостатом или программировать его с помощью поворотного кольца таким образом, что термостат контролирует температуру здания с помощью блока управления отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха (HVAC) или тому подобного. В некоторых случаях термостат может определять, когда здание может быть свободным, на основе его программирования. Например, если термостат запрограммирован, чтобы поддерживать блок HVAC с выключенным питанием в течение длительного периода времени, термостат может определить, что здание будет свободно в течение этого периода времени. Здесь термостат может быть запрограммирован, чтобы выключать переключатели освещения приборов или другие электронные устройства, когда он определяет, что здание пустует. Таким образом, термостат может использовать сетевой интерфейс 18 для осуществления связи с устройством переключения освещения таким образом, что он может посылать сигнал на устройство переключения освещения, когда определено, что здание пустует. Таким образом, термостат может эффективно управлять использованием энергии здания.

[0041] С учетом вышеизложенного, фиг. 2 иллюстрирует блок-схему домашней среды 30, в которой устройство 10 по фиг. 1 может осуществлять связь с другими устройствами через эффективный сетевой уровень. Изображенная домашняя среда 30 может включать в себя структуру 32, например, дом, офисное здание, гараж или мобильный дом. Следует иметь в виду, что устройства также могут быть интегрированы в домашнюю среду, которая не включает в себя всю структуру 32, например, квартиру, кондоминиум, офисное помещение или тому подобное. Кроме того, домашняя среда 30 может управлять и/или может быть связана с устройствами за пределами фактической структуры 32. В самом деле, различные устройства в домашней среде 30 не обязательно должны физически находиться в структуре 32. Например, устройство, управляющее нагревателем 34 бассейна, или система 36 орошения могут быть расположены за пределами структуры 32.

[0042] Изображенная структура 32 включает в себя ряд помещений 38, отделенных по меньшей мере частично друг от друга с помощью стен 40. Стены 40 могут включать в себя внутренние стены или наружные стены. Каждое помещение 38 может также включать в себя пол 42 и потолок 44. Устройства могут монтироваться на стенах 40, на полу 42 или потолке 44, встраиваться в них и/или поддерживаться ими.

[0043] Домашняя среда 30 может включать в себя множество устройств, в том числе интеллектуальные, мульти-сенсорные, соединенные с сетью устройства, которые могут плавно интегрироваться друг с другом и/или с облачными серверными системами, чтобы обеспечивать любую из множества полезных целей домашней среды. Одно, несколько или каждое из устройств, показанных в домашней среде 30, может включать в себя один или несколько датчиков 12, пользовательский интерфейс 14, источник 16 питания, сетевой интерфейс 18, процессор 20 и тому подобное.

[0044] Примерные устройства 10 могут включать в себя подключенный к сети термостат 46, например, Nest® обучающийся термостат 1-го поколения Т100577 или Nest® обучающийся термостат 2-го поколения T200577. Термостат 46 может обнаруживать климатические характеристики окружающей среды (например, температуру и/или влажность) и управлять системой 48 отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). Другое примерное устройство 10 может включать в себя блок 50 обнаружения опасности, такой как блок обнаружения опасности согласно Nest®. Блок 50 обнаружения опасности может обнаруживать присутствие опасного вещества и/или опасной ситуации в домашней среде 30 (например, дыма, огня или угарного газа). Кроме того, интерфейсные устройства 52 передней (входа), которые могут определяться понятием “интеллектуальный дверной звонок”, могут обнаруживать приближение или удаление человека от данного места, управлять звуковой функцией, оповещать о приближении или удалении человека с помощью аудио или визуальных средств или управлять настройками на системе безопасности (например, чтобы активировать или деактивировать систему безопасности).

[0045] В некоторых вариантах осуществления устройство 10 может включать в себя переключатель 54 освещения, который может обнаруживать условия внешнего освещения, обнаруживать состояния занятости помещений и управлять мощностью и/или состоянием ослабления света одного или более осветительных приборов. В некоторых случаях переключатели 54 освещения могут управлять состоянием мощности или скоростью вентилятора, такого как потолочный вентилятор.

[0046] Кроме того, интерфейсы 56 штепсельных вилок для стенных розеток могут обнаруживать занятость помещения или огороженного пространства и управлять подачей питания на одну или более штепсельных вилок для стенных розеток (например, так, что питание не подается на вилку, если никого нет дома). Устройство 10 в домашней среде 30 может дополнительно включать в себя бытовые устройства 58, такие как холодильники, кухонные плиты и/или печи, телевизоры, стиральные машины, сушилки, осветительные приборы (внутри и/или снаружи структуры 32), стереосистемы, системы внутренней связи, устройства отпирания гаражных дверей, напольные вентиляторы, потолочные вентиляторы, вентиляторы целого дома, настенные кондиционеры, нагреватели 34 бассейнов, системы 36 орошения, системы безопасности и так далее. В то время как описание фиг. 2 может идентифицировать конкретные датчики и функциональности, связанные с конкретными устройствами, следует понимать, что любые из множества датчиков и функциональностей (таких как те, которые описываются во всей спецификации) могут быть интегрированы в устройство 10.

[0047] В дополнение к присутствию функциональных возможностей обработки и восприятия, каждое из примерных устройств, описанных выше, может иметь возможность передачи данных и обмена информацией с другими устройствами, а также с любым облачным сервером или любым другим устройством, которое соединено с сетью в любом месте в мире. В одном варианте осуществления устройства 10 могут посылать и принимать передачи через эффективный сетевой уровень, который будет обсужден ниже со ссылкой на фиг. 5. В одном варианте осуществления эффективный сетевой уровень может позволить устройствам 10 осуществлять связь друг с другом через беспроводную ячеистую сеть. Таким образом, некоторые устройства могут служить как беспроводные ретрансляторы и/или могут функционировать как мосты между устройствами в домашней среде, которые не могут быть непосредственно связаны (то есть, одним транзитным участком) друг с другом.

[0048] В одном варианте осуществления беспроводной маршрутизатор 60 может дополнительно осуществлять связь с устройствами 10 в домашней среде 30 через беспроводную ячеистую сеть. Беспроводной маршрутизатор 60 может тогда осуществлять связь с сетью Интернет 62 таким образом, что каждое устройство 10 может осуществлять связь с центральным сервером или облачной вычислительной системой 64 через Интернет 62. Центральный сервер или облачная вычислительная система 64 могут быть ассоциированы с производителем, объектом поддержки или поставщиком услуг, ассоциированным с конкретным устройством 10. Таким образом, в одном варианте осуществления, пользователь может связываться с клиентской службой поддержки с использованием самого устройства, а не с использованием некоторого другого средства связи, такого как телефон или соединенный с Интернетом компьютер. Кроме того, обновления программного обеспечения могут автоматически отправляться с центрального сервера или облачной вычислительной системы 64 на устройства (например, при их доступности, при покупке или с регулярными интервалами).

[0049] Ввиду подключения к сети, одно или более устройств 10 могут дополнительно позволять пользователю взаимодействовать с устройством, даже если пользователь не находится в непосредственной близости к устройству. Например, пользователь может осуществлять связь с устройством с использованием компьютера (например, настольного компьютера, ноутбука или планшета) или другого портативного электронного устройства (например, смартфона) 66. Веб-страница или приложение может принимать сообщения от пользователя и управлять устройством 10 на основе принятых сообщений. Кроме того, веб-страница или приложение может предоставлять информацию о работе устройства пользователю. Например, пользователь может просматривать текущую заданную температуру для устройства и корректировать ее с помощью компьютера, который может быть подключен к Интернету 62. В этом примере термостат 46 может принять запрос просмотра текущей заданной температуры через беспроводную ячеистую сеть, созданную с использованием эффективного сетевого уровня.

[0050] В некоторых вариантах осуществления домашняя среда 30 может также включать в себя различные, не осуществляющие связь унаследованные бытовые устройства 68, такие как устаревшие традиционные стиральные машины/сушилки, холодильники и т.п., которыми можно управлять, хотя и грубо (включение/выключение) на основе интерфейсов 56 штепсельных вилок стенных розеток. Домашняя среда 30 дополнительно может включать в себя множество частично осуществляющих связь унаследованных бытовых устройств 70, таких как управляемые с помощью инфракрасного (IR) излучения настенные кондиционеры или другие IR-управляемые устройства, которыми можно управлять с помощью IR-сигналов, предоставляемых блоками 50 обнаружения опасности или переключателями 54 освещения.

[0051] Как упоминалось выше, каждое из примерных устройств 10, описанных выше, может установить беспроводную ячеистую сеть, так что данные могут передаваться к каждому устройству 10. Принимая во внимание примерные устройства по фиг. 2, фиг. 3 иллюстрирует примерную беспроводную ячеистую сеть 80, которая может быть использована для облегчения связи между некоторыми из примерных устройств, описанных выше. Как показано на фиг. 3, термостат 46 может иметь непосредственное беспроводное соединение с интерфейсом 56 штепсельной вилки, которое может быть соединено беспроводным способом с блоком 50 обнаружения опасности и с переключателем 54 освещения. Таким же образом, переключатель 54 освещения может быть беспроводным способом связан с бытовым устройством 58 и портативным электронным устройством 66. Бытовое устройство 58 может быть просто соединено с нагревателем 34 бассейна, и портативное электронное устройство 66 может быть просто связано с системой 36 орошения. Система 36 орошения может иметь беспроводное соединение с интерфейсным устройством 52 в передней. Каждое устройство в беспроводной ячеистой сети 80 на фиг. 3 может соответствовать узлу в пределах беспроводной ячеистой сети 80. В одном варианте осуществления эффективный сетевой уровень может определять, что каждый узел передает данные с использованием протокола RIPng и протокола DTLS, так что данные могут быть безопасно переданы к узлу-получателю при минимальном количестве транзитных участков между узлами.

[0052] Как правило, эффективный сетевой уровень может быть частью модели 90 взаимодействия открытых систем (OSI), как показано на фиг. 4. Модель OSI 90 иллюстрирует функции системы связи по отношению к уровням абстракции. То есть, модель OSI может задавать сетевую архитектуру или то, как могут быть реализованы коммуникации между устройствами. В одном варианте осуществления, модель OSI может включать в себя шесть уровней: физический уровень 92, уровень 94 канала данных, сетевой уровень 96, транспортный уровень 98, уровень 100 платформы и прикладной уровень 102. Как правило, каждый уровень в модели OSI 90 может обслуживать уровень над ним и может обслуживаться уровнем под ним.

[0053] Имея это в виду, физический уровень 92 может обеспечивать спецификации аппаратных средств для устройств, которые могут осуществлять связь друг с другом. Таким образом, физический уровень 92 может устанавливать, как устройства могут соединяться друг с другом, обеспечивать поддержку в управлении тем, как коммуникационные ресурсы могут совместно использоваться между устройствами, и т.п.

[0054] Уровень 94 канала данных может определять, каким образом данные могут передаваться между устройствами. Как правило, уровень 94 канала данных может обеспечивать способ, которым передаваемые пакеты данных могут кодироваться и декодироваться в биты как часть протокола передачи.

[0055] Сетевой уровень 96 может определять, каким образом маршрутизируются данные, передаваемые в узел-получатель. Сетевой уровень 96 может также взаимодействовать с протоколом безопасности в прикладном уровне 102, чтобы гарантировать, что целостность передаваемых данных сохраняется.

[0056] Транспортный уровень 98 может определять прозрачный перенос данных из узла-источника к узлу-получателю. Транспортный уровень 98 может также управлять тем, как прозрачный перенос данных остается надежным. Таким образом, транспортный уровень 98 может быть использован для проверки того, что пакеты данных, предназначенные для передачи на узел-получатель, действительно достигли узла-получателя. Примерные протоколы, которые могут быть использованы на транспортном уровне 98, могут включать в себя Протокол Управления Передачей (TCP) и Протокол Пользовательских Дейтаграмм (UDP).

[0057] Уровень 100 платформы может устанавливать соединения между устройствами в соответствии с протоколом, заданным в транспортном уровне 98. Уровень 100 платформы может также переводить пакеты данных в форму, которую может использовать прикладной уровень 102. Прикладной уровень 102 может поддерживать приложение программного обеспечения, которое может непосредственно взаимодействовать с пользователем. Таким образом, прикладной уровень 102 может реализовывать протоколы, определенные приложением программного обеспечения. Например, приложение программного обеспечения может обеспечивать сервисы, такие как передача файлов, электронная почта и т.п.

[0058] Со ссылкой на фиг. 5, в одном варианте осуществления сетевой уровень 96 и транспортный уровень 98 могут быть сконфигурированы определенным образом, чтобы формировать эффективную маломощную беспроводную персональную сеть (ELoWPAN) 110. В одном варианте осуществления ELoWPAN 110 может быть основана на сети IEEE 802.15.4, которая может соответствовать низкоскоростным беспроводным персональным сетям (LR-WPAN). ELoWPAN 110 может задавать, что сетевой уровень 96 может маршрутизировать данные между устройствами 10 в домашней среде 30 с использованием протокола связи, основанного на Интернет-протоколе версии 6 (IPv6). Таким образом, каждое устройство 10 может включать в себя 128-битный IPv6-адрес, который может обеспечить каждое устройство 10 уникальным адресом, используемым, чтобы идентифицировать себя в Интернете, локальной сети во всей домашней среде 30 и т.п.

[0059] В одном варианте осуществления сетевой уровень 96 может задавать, что данные могут маршрутизироваться между устройствами с использованием Протокола Информации Маршрутизации - Следующего Поколения (RIPng). RIPng является протоколом маршрутизации, который маршрутизирует данные через беспроводную ячеистую сеть на основе числа транзитных участков между узлом-источником и узлом-получателем. То есть, RIPng может определить маршрут к узлу-получателю от узла-источника, который использует наименьшее количество транзитных участков, при определении того, каким образом данные будут маршрутизироваться. В дополнение к поддержке передач данных по беспроводной ячеистой сети, RIPng способен поддерживать IPv6 сетевой трафик. Таким образом, каждое устройство 10 может использовать уникальный IPv6-адрес, чтобы идентифицировать себя, и уникальный IPv6-адрес, чтобы идентифицировать узел-получатель, при маршрутизации данных. Дополнительные подробности в отношении того, каким образом RIPng может посылать данные между узлами, будут описаны ниже со ссылкой на фиг. 6.

[0060] Как упоминалось выше, сетевой уровень 96 может также взаимодействовать с протоколом безопасности через прикладной уровень 102, чтобы управлять целостностью передаваемых данных. Как показано на фиг. 5, эффективный сетевой уровень может защищать данные, передаваемые между устройствами, с использованием протокола Безопасности Транспортного Уровня Дейтаграмм (DTLS) на прикладном уровне 102. В общем, эффективный сетевой уровень может определять, является ли путь связи между устройствами 10 безопасным, с использованием протокола DTLS прикладного уровня 102. После того как путь связи определен как безопасный, эффективный сетевой уровень может способствовать безопасной передаче данных между устройствами 10. Таким образом, эффективный сетевой уровень может позволить передачи данных с использованием Протокола Управления Передачей (TCP), Протокола Пользовательских Дейтаграмм (UDP) и т.п. Дополнительные подробности в отношении протокола DTLS будут описаны ниже со ссылкой на фиг. 8 и 9.

[0061] Сетевой уровень 96, изображенный на фиг. 5, характеризуется здесь как эффективный сетевой уровень, упомянутый выше. То есть эффективный сетевой уровень маршрутизирует IPv6-данные с использованием RIPng. Кроме того, эффективный сетевой уровень может взаимодействовать с прикладным уровнем 102, чтобы использовать протокол DTLS для защиты передачи данных между устройствами. В результате, транспортный уровень 98 может поддерживать различные типы (например, TCP и UDP) схем передачи для данных.

[0062] На фиг. 6 изображена блок-схема последовательности операций способа 120, который может использоваться для определения таблицы маршрутизации для каждого устройства 10 в ячеистой беспроводной сети 80 по фиг. 3 с использованием RIPng. Способ 120 может выполняться каждым устройством 10 в домашней среде 30 таким образом, что каждое устройство 10 может генерировать таблицу маршрутизации, которая указывает, как каждый узел в беспроводной ячеистой сети 80 может быть соединены друг с другом. Таким образом, каждое устройство 10 может независимо определять, как маршрутизировать данные к узлу-получателю. В одном варианте осуществления процессор 20 устройства 10 может выполнять способ 120 с использованием сетевого интерфейса 18. Таким образом, устройство 10 может посылать данные, ассоциированные с датчиком 12 или определенные процессором 18, к другим устройствам 10 в домашней среде 30 через сетевой интерфейс 18.

[0063] Нижеследующее обсуждение способа 120 будет описано со ссылкой на фиг. 7A-7D, чтобы четко проиллюстрировать различные блоки способа 120. Имея это в виду и ссылаясь на фиг. 6 и фиг. 7A, в блоке 122 устройство 10 может послать запрос 132 на любое другое устройство 10, которое может быть непосредственно (то есть, с нулем транзитных участков) связано с запрашивающим устройством 10. Запрос 132 может включать в себя запрос на всю информацию маршрутизации из соответствующего устройства 10. Например, как показано на фиг. 7A, устройство 10 в узле 1 может посылать запрос 132 в устройство 10 в узле 2 на отправку всех маршрутов (т.е. маршрутов N2), включенных в память узла 2.

[0064] В блоке 124 запрашивающее устройство 10 может получить сообщение от соответствующего устройства 10, которое может включать в себя все маршруты, включенные в соответствующую память соответствующего устройства 10. Маршруты могут быть организованы в таблице маршрутизации, которая может задавать, как каждый узел в беспроводной ячеистой сети 80 может быть соединен с каждым другим узлом. То есть, таблица маршрутизации может задавать, к каким промежуточным узлам могут быть переданы данные, чтобы данные от узла-источника были переданы к узлу-получателю. Возвращаясь к примеру, приведенному выше, и к фиг. 7В, в ответ на запрос узла 1 о маршрутах N2, в блоке 124 узел 2 может послать узлу 1 все маршруты (маршруты 144 N2), включенные в память или хранилище узла 2. В одном варианте осуществления каждый узел беспроводной ячеистой сети 80 может посылать запрос 132 к своему соседнему узлу, как показано на фиг. 7A. В ответ, каждый узел может затем послать свои маршруты к своему соседнему узлу, как показано на фиг. 7В. Например, фиг. 7В иллюстрирует, как каждый узел отправляет свои данные маршрутов к каждому соседнему узлу, как показано маршрутами 142 N1, маршрутами 144 N2, маршрутами 146 N3, маршрутами 148 N4, маршрутами 150 N5, маршрутами 152 N6, маршрутами 154 N7, маршрутами 156 N8 и маршрутами 158 N9.

[0065] Первоначально, каждый узел может знать узлы, с которыми он может иметь прямую связь (например, нуль транзитных участков). Например, первоначально, узел 2 может просто знать, что он напрямую соединен с узлом 1, узлом 3 и узлом 4. Однако после получения маршрутов 142 N1, маршрутов 146 N3 и маршрутов 148 N4, процессор 20 узла 2 может построить таблицу маршрутизации, которая включает всю информацию, включенную в маршруты 142 N1, маршруты 146 N3 и маршруты 148 N4. Таким образом, в следующий раз, когда узел 2 получит запрос на его маршруты или таблицу маршрутизации (т.е., маршруты 144 N2), узел 2 может отправить таблицу маршрутизации, которая включает в себя маршруты 142 N1, маршруты N2, маршруты 146 N3 и маршруты 148 N4.

[0066] Имея это в виду и возвращаясь к фиг. 6, на этапе 126 запрашивающее устройство 10 может обновлять свою локальную таблицу маршрутизации, чтобы включать информацию маршрутизации, полученную от соседнего устройства 10. В некоторых вариантах осуществления, каждое устройство 10 может выполнять способ 120 периодически, так что каждое устройство 10 включает обновленную таблицу маршрутизации, которая характеризует, каким образом каждый узел в беспроводной ячеистой сети 80 может быть соединен с каждым другим. Как упоминалось выше, каждый раз, когда способ 120 выполняется, каждое устройство 10 может принимать дополнительную информацию из своего соседнего устройства 10, если соседнее устройство 10 обновило свою таблицу маршрутизации информацией, полученной свих соседних устройств. В результате, каждое устройство 10 может понять, каким образом каждый узел в беспроводной ячеистой сети 80 может быть соединен с каждым другим.

[0067] Фиг. 7C, например, иллюстрирует таблицу 172 маршрутизации, которая может быть определена устройством 10 в узле 1 с использованием способа 120. В этом примере таблица 172 маршрутизации может определять каждый узел в беспроводной ячеистой сети 80 в качестве узла-получателя, промежуточные узлы между узлом 1 и каждым узлом-получателем, а также ряд транзитных участков между узлом 1 и узлом-получателем. Число таких транзитных участков соответствует количеству раз, когда данные, посланные к узлу-получателю, могут быть направлены к промежуточному узлу перед достижением узла-получателя. При отправке данных к конкретному узлу-получателю, схема маршрутизации RIPng может выбрать маршрут, который включает наименьшее количество транзитных участков. Например, если узел 1 намеревается послать данные к узлу 9, схема маршрутизации RIPng будет маршрутизировать данных через узлы 2, 4, 5 и 8, что включает в себя четыре транзитных участка, в противоположность маршрутизации данных через узлы 2, 4, 6, 7 и 8, включающей в себя пять транзитных участков.

[0068] При использовании схемы маршрутизации RIPng, каждое устройство 10 может независимо определять то, каким образом данные должны быть направлены к узлу-получателю. Обычные схемы маршрутизации, такие как Протокол Маршрутизации “Ripple” (RPL), используются в устройствах 6LoWPAN, с другой стороны, могут маршрутизировать данные, который может быть единственным узлом, который знает структуру беспроводной ячеистой сети. Более конкретно, протокол RPL может создать беспроводную ячеистую сеть в соответствии с ориентированным ациклическим графом (DAG), которая могут быть структурирована в виде иерархии. На вершине этой иерархии может располагаться граничный маршрутизатор, который может периодически выполнять многоадресную передачу запросов к узлам нижнего уровня, чтобы определять ранг для каждого из соединений узла. В сущности, когда данные передаются из узла-источника к узлу-получателю, данные могут передаваться вверх по иерархии узлов, а затем обратно к узлу-получателю. Таким образом, узлы, расположенные выше в иерархии, могут маршрутизировать данные чаще, чем узлы, расположенные ниже в иерархии. Кроме того, пограничный маршрутизатор системы RPL также может работать более часто, так как он управляет тем, как данные будут маршрутизироваться через иерархию. В обычной системе RPL, в противоположность системе RIPng, раскрытой здесь, некоторые узлы могут маршрутизировать данные на более частой основе просто в силу своего расположения в иерархии, а не из-за его расположения по отношению к узлу-источнику и узлу-получателю. Эти узлы, которые маршрутизируют данные чаще в соответствии с системой RPL, могут потреблять больше энергии и, следовательно, не могут быть подходящими для реализации с устройствами 10 в домашней среде 30, которая работает с использованием малой мощности. Кроме того, как упоминалось выше, если пограничный маршрутизатор или любой другой узел более высокого уровня системы RPL соответствует термостату 46, повышенная активность маршрутизации данных может увеличить тепло, производимое в термостате 46. В результате температурный отсчет термостата 46 может некорректно представлять температуру домашней среды 30. Поскольку другие устройства 10 могут выполнять определенные операции на основании отсчетов температуры термостата 46, и поскольку термостат 46 может посылать команды на различные устройства 10 на основе его отсчетов температуры, может быть выгодным, чтобы гарантировать, что отсчет температуры термостата 46 является точным.

[0069] В дополнение, чтобы гарантировать, что ни одно из устройств 10 не маршрутизирует данные несоразмерное количество раз, с использованием схемы маршрутизации RIPng, новые устройства 10 могут добавляться к беспроводной ячеистой сети с минимальными усилиями со стороны пользователя. Например, фиг. 7D иллюстрирует новый узел 10, добавляемый к беспроводной ячеистой сети 80. В некоторых вариантах осуществления, как только узел 10 устанавливает соединение с беспроводной ячеистой сетью 80 (например, через узел 4), устройство 10, которое соответствует узлу 10, может выполнять способ 120, описанный выше, чтобы определять, каким образом данные могут маршрутизироваться к каждому узлу в беспроводной ячеистой сети 80. Если каждый узел в беспроводной ячеистой сети 80 уже выполнил способ 120 несколько раз, устройство 10 в узле 10 может принимать всю структуру маршрутизации беспроводной ячеистой сети 80 от устройства 10 в узле 4. Таким же образом, устройства 10 могут удаляться из беспроводной ячеистой сети 80, и каждый узел может обновлять свою таблицу маршрутизации относительно просто путем выполнения снова способа 120.

[0070] После установления схемы маршрутизации с использованием схемы маршрутизации RIPng, ELoWPAN 110 может использовать протокол DTLS через прикладной уровень 102 для защиты передач данных между каждым устройством 10 в домашней среде 30. Как упоминалось выше, после обеспечения того, что безопасный путь связи существует между двумя взаимодействующими устройствами, ELoWPAN 110 может разрешить транспортному уровню 98 передавать данные любого типа (например, TCP и UDP) через безопасный путь связи. Как правило, новые устройства 10, добавляемые к беспроводной ячеистой сети 80, могут использовать UDP передачи данных, чтобы эффективно осуществлять связь с другими устройствами 10 в беспроводной ячеистой сети более быстро. Кроме того, UDP передачи данных обычно используют меньше энергии устройством 10, которое передает или пересылает данных, поскольку не имеется никакой гарантии доставки. Таким образом, устройства 10 могут передавать некритичные данные (например, о присутствии человека в помещении), используя UDP передачу данных, тем самым экономя энергию в устройстве 10. Однако критические данные (например, тревожная сигнализация дыма) могут посылаться через TCP передачу данных, чтобы гарантировать, что соответствующая сторона примет данные.

[0071] Имея ввиду вышеописанное, ELoWPAN 110 может использовать протокол DTLS, чтобы защищать данные, передаваемые между устройствами 10. В одном варианте осуществления протокол DTLS может защищать передачи данных с использованием протокола квитирования. Как правило, протокол квитирования может аутентифицировать каждое устройство связи, использующее сертификат безопасности, который может быть предоставлен каждым устройством 10. Фиг. 8 иллюстрирует пример процесса 190 производства, который показывает, каким образом сертификат безопасности может встраиваться в устройство 10.

[0072] Со ссылкой на фиг. 8, доверенному производителю 192 устройства 10 может быть предоставлено множество сертификатов безопасности, которые он может использовать для каждого производимого устройства. Таким образом, при производстве устройства 10, которое может использоваться в домашней среде 30 и связываться с беспроводной ячеистой сетью 80, доверенный производитель 192 может встраивать сертификат 194 в устройство 10 в процессе 190 производства. То есть, сертификат 194 может быть встроен в аппаратные средства устройства 10 во время изготовления устройства 10. Сертификат 194 может включать в себя открытый ключ, личный ключ или другие криптографические данные, которые могут использоваться для аутентификации различных устройств связи в беспроводной ячеистой сети 80. В результате, как только пользователь получает устройство 10, пользователь может интегрировать устройство 10 в беспроводную ячеистую сеть 80 без инициализации или регистрации устройства 10 в центральном узле безопасности или т.п.

[0073] В обычных протоколах безопасности передачи данных, таких как Протокол для Выполнения Аутентификации для Сетевого Доступа (PANA), используемого в устройствах 6LоWPAN, каждое устройство 10 может идентифицировать себя в конкретном узле (т.е., агенте аутентификации). Таким образом, прежде чем данные передаются между любыми двумя устройствами 10, каждое устройство 10 может аутентифицировать себя в узле-агенте аутентификации. Узел-агент аутентификации может затем передать результат аутентификации в узел точки обеспечения исполнения, который могут быть расположен совместно с узлом-агентом аутентификации. Узел точки обеспечения исполнения может затем установить канал передачи данных между двумя устройствами 10, если аутентификации действительны. Кроме того, в PANA, каждое устройство 10 может осуществлять связь друг с другом через узел точки обеспечения исполнения, который может верифицировать, что аутентификация для каждого устройства 10 действительна.

[0074] Таким образом, с использованием протокола DTLS вместо PANA для защиты передач данных между узлами, эффективный сетевой уровень может избегать чрезмерного использования узла-агента авторизации, узла точки обеспечения исполнения или их обоих. То есть, ни одному узлу, использующему эффективный сетевой уровень, не требуется обрабатывать данные аутентификации для каждой передачи данных между узлами в беспроводной ячеистой сети. В результате узлы, использующие эффективный сетевой уровень, могут сберегать больше энергии по сравнению с узлом-агентом авторизации или узлом точки обеспечения исполнения в системе протокола PANA.

[0075] Имея это в виду, фиг. 9 иллюстрирует пример протокола 200 квитирования, который может использоваться между устройствами 10 при передаче данных между собой. Как показано на фиг. 9, устройство 10 в узле 1 может послать сообщение 202 на устройство 10 на узле 2. Сообщение 202 может быть приветственным сообщением, которое может включать в себя комплекты шифров, алгоритмы хеширования и сжатия и случайное число. Устройство 10 в узле 2 может затем ответить сообщением 204, которое может верифицировать, что устройство 10 в узле 2 приняло сообщение 202 от устройства 10 в узле 1.

[0076] После установления соединения между узлом 1 и узлом 2, устройство в узле 1 может снова передать сообщение 202 к устройству 10 в узле 2. Устройство 10 в узле 2 может затем ответить сообщением 208, которое может включать приветственное сообщение от узла 2, сертификат 194 от узла 2, обмен ключами от узла 2 и запрос сертификата для узла 1. Приветственное сообщение в сообщении 208 может включать в себя комплекты шифров, алгоритмы хеширования и сжатия и случайное число. Сертификат 194 может быть сертификатом безопасности, встроенным в устройство 10 доверенным производителем 192, как описано выше со ссылкой на фиг. 8. Обмен ключами может включать в себя открытый ключ, личный ключ или другую криптографическую информацию, которая может быть использована для определения секретного ключа для установления канала связи между двумя узлами. В одном варианте осуществления обмен ключами может быть сохранен в сертификате 194 соответствующего устройства 10, расположенного в соответствующем узле.

[0077] В ответ на сообщение 208, устройство 10 в узле 1 может отправить сообщение 210, которое может включать в себя сертификат 194 от узла 1, обмен ключами от узла 1, верификацию сертификата узла 2 и спецификацию изменения шифра от узла 1. В одном варианте осуществления устройство 10 в узле 1 может использовать сертификат 194 узла 2 и обмен ключами от узла 1 для верификации сертификата 194 узла 2. То есть, устройство 10 в узле 1 может верифицировать, что сертификат 194, полученный от узла 2, действителен, на основании сертификата 194 узла 2 и обмена ключами от узла 1. Если сертификат 194 от узла 2 действителен, устройство 10 в узле 1 может послать сообщение спецификации изменения шифра к устройству 10 в узле 2, чтобы объявить, что канал связи между двумя узлами является безопасным.

[0078] Аналогичным образом, после приема сообщения 210, устройство 10 в узле 2 может использовать сертификат 194 узла 1 и обмен ключами от узла 2 для верификации сертификата 194 узла 1. То есть, устройство 10 в узле 2 может верифицировать, что сертификат 194, полученный от узла 1, действителен, на основании сертификата 194 узла 1 и обмена ключами от узла 2. Если сертификат 194 от узла 1 действителен, то устройство 10 в узле 2 может также послать сообщение спецификации изменения шифра на устройство 10 в узле 1, чтобы объявить, что канал связи между двумя узлами является безопасным.

[0079] После установления, что канал связи является безопасным, устройство 10 в узле 1 может послать групповой сетевой ключ 214 к устройству 10 в узле 2. Групповой сетевой ключ 214 может быть ассоциирован с ELoWPAN 110. Таким образом, когда новые устройства присоединяются к ELoWPAN 110, устройства, ранее авторизованные для связи с ELoWPAN 110, могут обеспечивать новым устройствам доступ к ELoWPAN 110. То есть, устройства, ранее авторизованные для осуществления связи в ELoWPAN 110, могут предоставлять групповой сетевой ключ 214 новым устройствам, который может позволять новым устройствам осуществлять связь с другими устройствами в ELoWPAN 110. Например, групповой сетевой ключ 214 может быть использован для осуществления связи с другими устройствами, которые были надлежащим образом аутентифицированы и которые имеют ранее предоставленный групповой сетевой ключ 214. В одном варианте осуществления, после выполнения обмена сообщением спецификации изменения шифра между устройством 10 в узле 1 и устройством 10 в узле 2, идентификационная информация, такая как номер модели, функциональные возможности и т.п., может передаваться между устройствами. Однако после того, как устройство 10 в узле 2 получает групповой сетевой ключ 214, дополнительная информация, такая как данные от датчиков, расположенных на устройстве 10, анализ данных, выполненный устройством 10, и т.п., может быть передана между устройствами.

[0080] Путем встраивания сертификата безопасности в устройство 10 во время процесса производства, устройство 10 может не привлекать пользователя к установлению процессов безопасности или аутентификации для устройства 10. Кроме того, поскольку устройство 10 может гарантировать, что данные безопасно передаются между узлами на основании протокола квитирования, в противоположность использованию центрального узла-агента аутентификации, безопасность передач данных в беспроводной ячеистой сети 80 может не полагаться на один узел для обеспечения безопасности. Вместо этого, эффективный сетевой уровень может гарантировать, что данные могут безопасно передаваться между узлами, даже когда некоторый узел становится недоступным. Таким образом, эффективный сетевой уровень может быть гораздо менее подвержен проблемам безопасности, так как он не зависит от единственного узла для обеспечения безопасности сообщений данных.

[0081] Конкретные варианты осуществления, описанные выше, были показаны в качестве примера, и следует понимать, что эти варианты осуществления могут быть восприимчивы к различным модификациям и альтернативным формам. Следует также понимать, что формула изобретения не предназначена для того, чтобы ограничиваться конкретными раскрытыми формами, а скорее охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, попадающие в рамки сущности и объема настоящего раскрытия.

Изобретение относится к области беспроводной связи. Технический результат изобретения заключается в возможности установления безопасной связи между электронными устройствами связи через ячеистую сеть. Электронное устройство связи включает в себя сетевой интерфейс, который может позволять электронному устройству беспроводным способом связывать электронное устройство с другими электронными устройствами связи, процессор, который принимает данные маршрутизации от другого электронного устройства. Причем таблица маршрутизации содержит множество целевых и промежуточных устройств, а также совокупность транзитных участков между электронными устройствами. Устанавливается сеанс связи с одним из множества целевых электронных устройств с использованием протокола дейтаграмм безопасности транспортного уровня (DTLS), причем пакетные данные, относящиеся к этому сеансу, маршрутизируются на основе принятых данных маршрутизации с вектором расстояний. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Электронное устройство связи, содержащее:

сетевой интерфейс, выполненный с возможностью подключать беспроводным образом электронное устройство к по меньшей мере одному другому электронному устройству в беспроводной ячеистой сети; и

процессор, выполненный с возможностью:

устанавливать по меньшей мере один канал ячеистой сети с этим по меньшей мере одним другим электронным устройством через сетевой интерфейс,

принимать данные маршрутизации с вектором расстояний, в которых имеется таблица маршрутизации с расстояниями, при этом данные маршрутизации с вектором расстояний принимаются от упомянутого по меньшей мере одного другого электронного устройства через упомянутый по меньшей мере один канал ячеистой сети, причем таблица маршрутизации с расстояниями содержит множество целевых электронных устройств, промежуточные электронные устройства для маршрутизации данных на каждое из множества целевых электронных устройств и совокупность транзитных участков, идущих через промежуточные электронные устройства, между электронным устройством и множеством целевых электронных устройств,

устанавливать сеанс для связи с одним из множества целевых электронных устройств с использованием протокола дейтаграмм безопасности транспортного уровня (DTLS), причем пакетные данные, относящиеся к этому сеансу, маршрутизируются на основе принятых данных маршрутизации с вектором расстояний, и

использовать основывающийся на IPv6 протокол прикладного уровня для связи между электронным устройством и упомянутым одним из множества целевых электронных устройств с использованием установленного сеанса, при этом связь прикладного уровня в упомянутом сеансе защищена на электронном устройстве и на упомянутом одном из множества целевых электронных устройств с использованием протокола DTLS.

2. Электронное устройство по п. 1, при этом электронное устройство и упомянутое по меньшей мере одно другое электронное устройство выполнены как часть беспроводной ячеистой сети.

3. Электронное устройство по п. 1, при этом упомянутая таблица маршрутизации содержит упомянутый по меньшей мере один канал ячеистой сети.

4. Электронное устройство по п. 1, в котором процессор выполнен с возможностью генерировать упомянутую таблицу маршрутизации посредством:

отправки запроса на информацию маршрутизации в упомянутое по меньшей мере одно другое электронное устройство, имеющее прямое коммуникационное соединение с электронным устройством;

приема информации маршрутизации от этого по меньшей мере одного другого электронного устройства, причем информация маршрутизации содержит идентификацию электронных устройств, которые непосредственно коммуникационно подключены к упомянутому по меньшей мере одному другому электронному устройству; и

генерирования таблицы маршрутизации на основе, по меньшей мере отчасти, информации маршрутизации.

5. Электронное устройство по п. 1, при этом таблица маршрутизации содержит идентификацию одного или более электронных устройств, которые коммуникационно подключены через один или более каналов ячеистой сети между электронным устройством и упомянутым по меньшей мере одним другим электронным устройством.

6. Электронное устройство по п. 1, в котором процессор выполнен с возможностью обновлять упомянутую таблицу маршрутизации посредством:

отправки запроса на информацию маршрутизации в упомянутое по меньшей мере одно другое электронное устройство, коммуникационно подключенное к дополнительному электронному устройству;

приема информации маршрутизации от этого по меньшей мере одного другого электронного устройства, причем информация маршрутизации содержит идентификацию одного или более электронных устройств, которые коммуникационно подключены к упомянутому по меньшей мере одному другому электронному устройству и коммуникационно подключены к упомянутому дополнительному электронному устройству; и

обновления таблицы маршрутизации на основе, по меньшей мере отчасти, упомянутой идентификации электронных устройств.

7. Электронное устройство по п. 1, в котором процессор выполнен с возможностью идентифицировать сертификат безопасности, встроенный в электронное устройство, для установления упомянутого сеанса.

8. Электронное устройство по п. 7, при этом сертификат безопасности встраивается в электронное устройство во время процесса изготовления, связанного с электронным устройством.

9. Электронное устройство по п. 1, при этом расстояния из данных маршрутизации с вектором расстояний содержат подсчет каналов ячеистой сети между электронным устройством и каждым из множества целевых электронных устройств.

10. Электронное устройство по п. 1, в котором процессор выполнен с возможностью использовать секретный ключ и открытый ключ при осуществлении связи между электронным устройством и упомянутым по меньшей мере одним другим электронным устройством.

11. Электронное устройство по п. 1, при этом электронное устройство использует упомянутое по меньшей мере одно другое электронное устройство для маршрутизации пакетных данных в сеансе DTLS между электронным устройством и упомянутым одним из множества целевых электронных устройств.

12. Способ осуществления связи между электронным устройством и по меньшей мере одним другим электронным устройством в беспроводной ячеистой сети, содержащий этапы, на которых:

устанавливают по меньшей мере один канал ячеистой сети с этим по меньшей мере одним другим электронным устройством через сетевой интерфейс;

принимают данные маршрутизации с вектором расстояний, в которых имеется таблица маршрутизации с расстояниями, при этом данные маршрутизации с вектором расстояний принимаются от упомянутого по меньшей мере одного другого электронного устройства через упомянутый по меньшей мере один канал ячеистой сети, причем таблица маршрутизации с расстояниями содержит множество целевых электронных устройств, промежуточные электронные устройства для маршрутизации данных на каждое из множества целевых электронных устройств и совокупность транзитных участков, идущих через промежуточные электронные устройства, между электронным устройством и множеством целевых электронных устройств;

устанавливают сеанс для связи с одним из множества целевых электронных устройств с использованием протокола дейтаграмм безопасности транспортного уровня (DTLS), причем пакетные данные, относящиеся к этому сеансу, маршрутизируются на основе принятых данных маршрутизации с вектором расстояний; и

используют основывающийся на IPv6 протокол прикладного уровня для связи между электронным устройством и упомянутым одним из множества целевых электронных устройств с использованием установленного сеанса, при этом связь прикладного уровня в упомянутом сеансе защищена на электронном устройстве и на упомянутом одном из множества целевых электронных устройств с использованием протокола DTLS.

13. Способ по п. 12, содержащий этапы, на которых:

отправляют запрос на информацию маршрутизации из электронного устройства в упомянутое по меньшей мере одно другое электронное устройство, которое расположено с возможностью осуществления связи между электронным устройством и упомянутым одним из множества целевых электронных устройств, причем информация маршрутизации содержит идентификацию электронных устройств, которые коммуникационно подключены к упомянутому по меньшей мере одному другому электронному устройству; и

генерируют в электронном устройстве таблицу маршрутизации на основе, по меньшей мере отчасти, информации маршрутизации.

14. Способ по п. 12, в котором упомянутый сеанс устанавливается, когда электронное устройство определяет, что сертификат упомянутого одного из множества целевых электронных устройств является действительным.

15. Долговременный машиночитаемый носитель, содержащий инструкции для электронного устройства, чтобы отправлять или принимать данные в беспроводной ячеистой сети, причем инструкции приспособлены для:

установления по меньшей мере одного канала ячеистой сети с по меньшей мере одним другим электронным устройством через сетевой интерфейс;

приема данных маршрутизации с вектором расстояний, в которых имеется таблица маршрутизации с расстояниями, при этом данные маршрутизации с вектором расстояний принимаются от упомянутого по меньшей мере одного другого электронного устройства через упомянутый по меньшей мере один канал ячеистой сети, причем таблица маршрутизации с расстояниями содержит множество целевых электронных устройств, промежуточные электронные устройства для маршрутизации данных на каждое из множества целевых электронных устройств и совокупность транзитных участков, идущих через промежуточные электронные устройства, между электронным устройством и множеством целевых электронных устройств;

установления сеанса для связи с одним из множества целевых электронных устройств с использованием протокола дейтаграмм безопасности транспортного уровня (DTLS), причем пакетные данные, относящиеся к этому сеансу, маршрутизируются на основе принятых данных маршрутизации с вектором расстояний; и

использования основывающегося на IPv6 протокола прикладного уровня для связи между электронным устройством и упомянутым одним из множества целевых электронных устройств с использованием установленного сеанса, при этом связь прикладного уровня в упомянутом сеансе защищена на электронном устройстве и на упомянутом одном из множества целевых электронных устройств с использованием протокола DTLS.

16. Долговременный машиночитаемый носитель по п. 15, при этом упомянутое по меньшей мере одно другое электронное устройство содержит термостат, устройство обнаружения опасности, устройство интерфейса входа, переключатель освещения, интерфейс штепсельных вилок стенных розеток, нагреватель бассейна, систему орошения или любое их сочетание.

17. Долговременный машиночитаемый носитель по п. 15, при этом беспроводная ячеистая сеть размещена по дому, квартире или офису.

18. Долговременный машиночитаемый носитель по п. 15, при этом беспроводная ячеистая сеть приспособлена для коммуникационного подключения к Интернету.

19. Долговременный машиночитаемый носитель по п. 15, в котором инструкции приспособлены для транспортировки пакета DTLS в пакете данных Интернет-протокола версии 6 (IPv6) по беспроводной ячеистой сети.

20. Долговременный машиночитаемый носитель по п. 15, в котором инструкции приспособлены для кодирования или декодирования данных, передаваемых между электронным устройством и упомянутым по меньшей мере одним другим электронным устройством на уровне канала данных.