CN110249634B - 包括电力线接口和至少一个射频接口的电表 - Google Patents

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Abstract

一种***，包括具有反应式路由协议的电力线通信网络和至少一个网关(121)，所述网关包括电力线通信接口和至少一个射频通信接口。一种智能电表(116)，也包括电力线通信接口和至少一个射频通信接口：在其每个通信接口上广播通知请求消息；在接收到一个或多个通知消息之后，选择连接至集中式管理设备的路由成本最低的中继代理(121)；以及使用所选择的中继代理作为代理发出注册请求。注册之后，在OSI模型的数据链路层中进行对来自或去往所述智能电表的消息的路由。

Description

包括电力线接口和至少一个射频接口的电表
技术领域
本发明涉及包括电力线通信接口和至少一个射频通信接口的智能电表与包括具有反应式路由协议的电力线通信网络的***的连接。
背景技术
在过去几年中，出现了用于AMM(自动仪表管理)型***的电力线通信网络。例如，可以提及ITU-T G.9903号建议中规定的G3-PLC标准。在这种电力线通信网络中，在被称为“智能电表”的电表和有时被称为“基础节点”或“协调器”的中央设备之间建立通信，以特别允许自动化远程读取由所述智能电表进行的耗电量测量。然后在地理上部署多个基础节点，以便在从智能电表收集计量读数时分配负载。然后，每个基础节点充当智能电表和管理AMM***的实体之间的中继器。
这种电力线通信将应对与串扰现象和/或电力线通信网络中某些通信链路缺乏可靠性(例如，由于电线长度造成的范围限制)和/或各种性质的噪声(主要是白噪声、有色噪声、脉冲噪声)和/或阻抗不匹配相关的干扰。需要说明的是，串扰是一种使信号能够通常是通过电容耦合传播的现象，这种传播不是通过铜对本身，而是通过不可见的杂散连接。这种现象是不稳定的，因为它可能会根据电力线通信网络上的温度或活动而变化。应该注意的是，在任何一个装置中，也可能存在通过印刷电路上的铜连接和/或通过构成所述装置的某些组件的串扰。这些现象可能会导致通信链路中断，并导致通信网络中的节点断开。电力线通信网络的这种不稳定性可以通过使用例如射频(RF)通信网络之类的互补的通信网络来补偿，如果电力线通信网络被证明不起作用，则该网络用于补充电力线通信网络。然后部署互补网络基础设施，使管理AMM***的实体能够从智能电表中恢复电表读数。然后，在管理AMM***的实体中进行数据融合。
然而，这种互补网络结构的部署是耗时的，并且需要消耗大量资源(用于创建基础设施的设备数量、安装时间等)。
希望克服现有技术的这些缺点，特别是使包括电力线通信接口和至少一个射频通信接口的智能电表能够连接到***，并且这种连接方式对于***的集中式管理设备是透明的。
发明内容
本发明涉及一种用于将智能电表连接到***的方法，该***包括电力线通信网络，其具有反应式路由协议，以使***的节点和***的集中式管理设备联系，作为***中的节点的智能电表应当向该集中式管理设备注册，***中的一个所述节点和集中式管理设备之间的每条路径由链路或一组链路组成，每条链路与路由成本相关联。该***包括至少一个网关，该网关包括用于通过电力线通信网络通信的电力线通信接口和至少一个射频通信接口。试图连接到该***并且也包括电力线通信接口和至少一个射频通信接口的智能电表执行注册阶段，该注册阶段包括以下步骤：在其每个通信接口上广播通知请求消息；在分别从***中一个或多个邻居接收到响应于通知请求消息的一个或多个通知消息之后，选择中继代理，该中继代理是***中具有加入集中式管理设备的最低路由成本的邻居，每个通知消息包括关于发送通知消息的邻居和集中式管理设备之间的路由成本的信息；以及使用所选择的中继代理作为代理通过中继代理用于发送能够获得所述最低路由成本的通知消息的通信接口，向集中式管理设备请求注册所述智能电表。此外，依赖电力线通信接口的链路和射频通信链路的路由成本是彼此一致定义的。并且，在注册所述智能电表之后，来自或去往所述智能电表的消息的路由发生在***中OSI模型的数据链路层。因此，通过使用中继代理作为注册阶段的代理，并通过在路由的数据链路层起作用，包括电力线通信接口和至少一个射频接口的智能电表可以连接到***，这种连接方式对于集中式管理设备是透明的。
根据特定实施例，在注册所述智能电表之后，在集中式管理设备和所述智能电表之间实现通过持续广播的路由搜索过程，以便更新OSI模型的数据链路层处的本地路由表，并且当中继代理用于发送能够获得所述最低路由成本的通知消息的通信接口是射频通信接口时，中继代理在OSI模型的数据链路层的本地路由表中输入对于来自或去往所述智能电表的消息的路由通过所述射频通信接口发生的事实。
根据特定实施例，每个网关的OSI模型的数据链路层被分解成专用于所述网关的所述通信接口的一组媒体访问控制子层和将OSI模型的网络层与媒体访问控制子层接口连接的适配子层，***中的消息路由由所述网关在适配子层执行。
根据特定实施例，每个媒体访问控制子层实现用于邻居之间通信的相同媒体访问控制机制、分组分段和重组机制、自动请求重复机制以及在所述网关不在所关注的媒体上发送时的持续媒体监听机制。
根据特定实施例，***中通过适配子层进行的消息路由符合6LoWPAN协议。
根据特定实施例，当所述智能电表注册到***中并且进而中继代理用于发送能够获得最低路由成本的通知消息的通信接口是电力线通信接口时，所述智能电表在***中承担网关的角色。
根据特定实施例，当所述智能电表注册到***中并且进而中继代理用于发送能够获得最低路由成本的通知消息的通信接口是一个所述射频通信接口时，所述智能电表不响应来自其他智能电表的任何通知请求消息。
根据特定实施例，当进而中继代理用于发送能够获得所述最低路由成本的通知消息的通信接口是一个所述射频通信接口时，所述智能电表与中继代理建立包括通过所述射频通信接***换无线电连通性检查消息的第一监控机制，并且当第一监控机制显示无线电连通性丢失时，所述智能电表重新启动注册阶段。
根据特定实施例，当进而中继代理用于发送能够获得最低路由成本的通知消息的通信接口是一个所述射频通信接口时，所述智能电表与中继代理建立第二监控机制，该第二监控机制包括与集中式管理设备交换保持活动消息和/或其他应用消息，并且当第二监控机制显示与集中式管理设备失去联系时，所述智能电表重新启动注册阶段。
本发明还涉及一种旨在用于包括电力线通信网络的***中的智能电表，该电力线通信网络具有反应式路由协议，以使***中的节点和***的集中式管理设备联系，作为***中的节点的智能电表应当向该集中式管理设备注册，***中的一个所述节点和集中式管理设备之间的每条路径由链路或一组链路组成，每条链路与路由成本相关联。该***包括至少一个网关，该网关包括用于通过电力线通信网络通信的电力线通信接口和至少一个射频通信接口。试图连接到***并且也包括电力线通信接口和至少一个射频通信接口的所述智能电表包括用于执行注册阶段的装置，该装置包括：用于在其每个通信接口上广播通知请求消息的装置；用于在分别从***中一个或多个邻居接收到响应于通知请求消息的一个或多个通知消息之后选择中继代理的装置，该中继代理是***中具有加入集中式管理设备的最低路由成本的邻居，每个通知消息包括与发送了所述通知消息的邻居和集中式管理设备之间的路由的成本有关的信息；以及用于使用所选择的中继代理作为代理，通过中继代理用于发送能够获得所述最低路由成本的通知消息的通信接口，向集中式管理设备请求注册所述智能电表的装置。此外，依赖电力线通信接口的链路和射频通信链路的路由成本定义为彼此一致。并且，在注册所述智能电表之后，来自或去往所述智能电表的消息路由发生在OSI模型的数据链路层。
本发明还涉及一种由***中的网关实现的方法，该***还包括电力线通信网络，其具有反应式路由协议，以使***的节点和***的集中式管理设备联系，作为***中的节点的智能电表应当向该集中式管理设备注册，***中的一个所述节点和集中式管理设备之间的每条路径由一条链路或一组链路组成，每条链路与路由成本相关联。所述网关包括用于通过电力线通信网络通信的电力线通信接口和至少一个射频通信接口。当试图连接到***并且也包括电力线通信接口和至少一个射频通信接口的智能电表执行注册阶段时，所述网关在第一配置中执行以下步骤：接收通知请求消息；响应于所述通知请求消息并在用于接收所述通知请求消息的每个通信接口上发送通知消息，该通知消息包括关于所述网关和集中式管理设备之间的路由成本的信息；以及，根据向集中式管理设备注册所述智能电表的请求，承担相对于所述智能电表的代理角色，用于在电力线通信网络中传播所述注册请求。此外，依赖电力线通信接口的链路和射频通信链路的路由成本定义为彼此一致。并且，在注册所述智能电表之后，网关被配置为使得来自或去往所述智能电表的消息的路由发生在OSI模型的数据链路层。
根据特定实施例，在第二配置中，所述网关通过其射频通信接口直接连接到集中式管理设备，所述网关忽略通过其射频通信接口从一个所述智能电表接收的任何通知请求消息，所述网关忽略通过其电力线通信接口接收的不与所述网关相邻的智能电表的任何注册请求，并且所述网关否则在第二配置中就像在第一配置中一样工作。
根据特定实施例，所述网关通过依赖蜂窝电信网络的链路直接连接到集中式管理设备。
本发明还涉及一种旨在用于包括电力线通信网络的***中的网关，该电力线通信网络具有反应式路由协议，以使***的节点和***的集中式管理设备联系，作为***中的节点的智能电表应当向该集中式管理设备注册，***中的一个所述节点和集中式管理设备之间的每条路径由一条链路或一组链路组成，每条链路与路由成本相关联。所述网关包括用于通过电力线通信网络通信的电力线通信接口和至少一个射频通信接口。当试图连接到***并且也包括电力线通信接口和至少一个射频通信接口的智能电表执行注册阶段时，所述网关包括：用于接收通知请求消息的装置；用于响应于通知请求消息并在用于接收所述通知请求消息的每个通信接口上发送通知消息的装置，该通知消息包括关于所述网关和集中式管理设备之间的路由成本的信息；用于根据向集中式管理设备注册所述智能电表的请求，相对于所述智能电表承担代理角色用于在电力线通信网络中传播所述注册请求的装置。此外，依赖电力线通信接口的链路和射频通信链路的路由成本定义为彼此一致。并且，在注册所述智能电表之后，网关被配置为使得来自或去往所述智能电表的消息的路由发生在OSI模型的数据链路层。
本发明还涉及一种计算机程序，其可以存储在媒体上和/或从通信网络下载，以便由处理器读取。该计算机程序包括当所述程序由处理器执行时，用于实现上述任一实施例中的一种或另一种方法的指令。本发明还涉及一种包括这种计算机程序的信息存储媒体。
附图说明
通过阅读下面对示例性实施例的描述，上面提到的本发明的特征以及其他特征将会更加清楚，所述描述是结合附图给出的，其中：
-图1A示意性示出了智能电表自动化远程管理环境中的通信***；
-图1B示意性示出了智能电表自动化远程管理环境中的另一通信***；
-图2示意性示出了图1A和/或图1B中***的通信设备的硬件架构的示例；
-图3示意性示出了由智能电表执行的用于在图1A和/或图1B的***中选择中继代理的算法；
-图4A示意性示出了由图1A和/或图1B的***中的网关执行的用于响应通知请求的第一算法；
-图4B示意性示出了由图1A和/或图1B的***中的所述网关执行的用于响应另一个通知请求的第二算法；
-图5A示意性示出了由图1A***的所述网关执行的用于处理注册请求消息的算法；
-图5B示意性示出了由图1A***的所述网关执行的用于处理响应于所述注册请求的消息的算法；
-图6A示意性示出了由图1A***的所述网关执行的用于在注册所述智能电表之后处理上行链路消息的算法；
-图6B示意性示出了由图1A***的所述网关执行的用于在注册所述智能电表之后处理下行链路消息的算法；
-图7示意性示出了在图1A和/或图1B的***中使用的通信栈的一部分；和
-图8A至图8F示意性示出了在图1A和/或图1B的***中使用的消息格式。
具体实施方式
图1A示意性示出了智能电表自动化远程管理环境中的通信***。
图1A中示出的***包括电力线通信网络(由实线箭头表示)，该电力线通信网络旨在将智能电表相互连接，并使它们能够与基础节点通信以向其发送特别是电表读数，基础节点在此称为MNC(多媒体网络连接协调器)设备110。在此上下文中，术语“多媒体”在其词源学中是指“多个连接装置”。电力线通信网络是网状的，这使得任何一个智能电表都能够具有到达MNC设备110的潜在可用的多条路径，反之亦然。在这样的网状网络中，一些节点则充当中继器，以使一个或多个其他节点能够与MNC设备110通信。“节点”是指能够被包括在***中以便与***中的其他设备通信的任何设备。
MNC设备110负责管理电力线通信网络。MNC设备110负责向***中的每个节点分配数据链路层地址，以使所述各节点能够在***内通信。因此，MNC设备110实现了集中式***管理设备的作用。
电力线通信网络取决于反应型路由协议，如LOADng协议(“轻量级按需自组织距离矢量路由协议—下一代；Lightweight On-demand Ad hoc Distance-vector RoutingProtocol–Next Generation”)。与取决于全局网络拓扑知识的主动型路由协议不同，反应型路由协议取决于按需发现路由，网络中的每个节点只需要知道自己的邻居(即，所述网络节点可以直接与其通信而无需通过网络中的另一个节点中继的节点)。在电力线通信技术背景下，G3-PLC标准使用的路由协议属于反应型，而PRIME(“电力线智能计量演进”)规范使用的路由协议属于主动型。
图1A所示的***包括多个智能电表。一些智能电表可以仅包括一个电力线类型的通信接口，用于与MNC设备110通信。这些是图1A中的智能电表M 111、112、113、115。一些智能电表可以包括电力线通信接口以及至少一个用于与MNC设备110通信的其他射频通信接口。这些是图1A中的智能电表M+114、116。
图1A所示的***可以包括一个或多个网关GW 120、121。像智能电表M+114、116一样，网关GW 120、121包括电力线通信接口以及至少一个其他射频通信接口。这些网关GW120、121不具有计量功能，而是旨在在电力线通信网络和通过射频通信接口(如图1A中虚线箭头所示)通信的智能电表(例如智能电表M 116)之间中继。网关GW可以适应现有电力线网络，这意味着不需要为了在其中引入这些网关GW所执行的功能而改变所述网络中的现有节点。
在***中注册并通过其电力线通信接口连接后，每个智能电表M+，例如智能电表M+114，也可以在电力线通信网络和通过射频通信接口通信的另一个智能电表之间中继。智能电表M+114因此在***中承担了网关的角色。除了计量功能的问题，网关GW 120、121和智能电表M+114、116之间的一个区别在于网关GW 120、121不能通过它们的射频通信接口在***中注册它们自己。
***中使用的射频通信接口例如是LoRaWAN类型(自由场中的无线电范围为几公里)。网关GW和电表M+使用它们的射频通信接口，然后一直监听媒体，以便允许建立异步双向通信。***中使用的射频通信接口如ISO/IEC 14543-3-x中所述属于例如KNX RF类型(自由场中的无线电范围为100米)。在假设***具有高电表密度的情况下，***中使用的这些射频通信接口例如属于“非信标模式”下的IEEE 802.15.4类型(自由场中的无线电范围为10米)。这些射频通信接口可以使用ISM(工业、科学和医学)频段的专有技术。
由于智能电表M+114、116具有电力线通信接口和至少一个射频通信接口，因此它们可以使用这些通信接口中的一个或另一个在***中注册自己。应用特定的程序，以便优化与这些智能电表M+114、116的通信性能，并且其方式对于MNC设备110是透明的。下面将结合图3、图4A、图4B、图5A和图5B详细描述这一方面。
在下文中，为了说明和简化描述，我们认为智能电表M+114、116和网关GW 120、121各自具有RF类型的单个通信接口(根据相同的射频技术)。
应当注意，网关GW可以集成在MNC设备110中，以便能够将一个或多个智能电表M+直接连接到MNC设备110。
图1B示意性示出了智能电表自动化远程管理环境中的另一通信***。与图1A的***相比，图1B的***的区别在于网关GW集成在MNC设备110中，以及使用具有与结合图1A描述的配置不同的配置的一个或多个网关GW的可能性。
因此，图1B示出了网关GW 121’，网关GW 121’通过其射频通信接口连接到MNC设备110。在特定实施例中，如此使用的射频通信接口是对于蜂窝电信网络(例如LTE(长期演进))类型的通信接口。
在这种配置中，网关GW 121’能够通过其电力线通信接口将智能电表M或M+连接到***，如图1B所示。由于网关GW 121’依靠其射频通信接口与MNC设备110进行连接，所以网关GW 121’不允许通过其电力线通信接口形成智能电表集群，也就是说，在这种配置中，网关GW 121’仅允许其电力线通信接口上的邻居受益于通过其射频通信接口执行的通往MNC设备110的中继。因此，应用注册请求消息JOIN-REQUEST的特定处理，如下面结合图5A所述。试图经由在这种配置中的网关GW 121’通过其射频通信接口集成到***中的其他智能电表将被拒绝。因此，应用了通知请求消息BEACON-REQUEST的特定处理，如下面结合图4B所述。
因此，在特定实施例中，每个网关GW能够被配置为根据上面关于图1A描述的配置使用，并且根据上面关于图1B描述的配置使用，这两种使用彼此排斥。例如，在安装时，安装者选择所述网关GW置于哪种配置中。根据另一种方法，当在启动时，所述网关GW不能通过其电力线通信接口与MNC设备110联系时，所述网关GW采用上述关于图1B的配置。
智能电表自动化远程管理环境中的通信***也可以包括如下的网关GW，该网关GW可以仅仅配置成上面关于图1A和图1B描述的一种或另一种配置。
图2示意性示出了图1A和/或图1B中的***的通信设备的硬件架构的示例，无论其是智能电表M+还是网关GW。
所讨论的通信设备包括通过通信总线220连接的：处理器或CPU(中央处理单元)210；随机存取存储器(RAM)211；只读存储器(ROM)212；存储单元213，例如硬盘HDD(硬盘驱动器)，或者存储媒体读取器，例如SD(安全数字)卡读取器；一个或多个通信接口214，使得通信设备能够在所述***内通信，如上面关于图1A和图1B所提到的。在通信设备是智能电表M+的情况下，通信设备还包括计量单元，该计量单元被配置为读取所述智能电表M+负责监控的电气设备的耗电量。
处理器210能够执行从ROM存储器212、从外部存储器(未示出)、从存储媒体(例如SD卡)或从通信网络加载到RAM存储器211中的指令。当通信设备通电时，处理器210能够从RAM存储器211读取指令并执行它们。这些指令形成计算机程序，使得处理器210实现下面结合所讨论的通信设备描述的所有或一些算法和步骤。
下面描述的步骤中的所有或一些算法可以通过由可编程机器(例如，DSP(数字信号处理器)或微控制器)执行一组指令而以软件形式实现，或者通过机器或专用组件(例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))以硬件形式实现。
图3示意性示出了由每个智能电表M+执行的算法，其用于在所述***中执行注册阶段，选择相对于图1A或图1B的***中的所述智能电表M+起代理作用的中继代理。中继代理是已经在***中注册的设备，所述智能电表M+将通过该设备与电力线通信网络通信。因此，这将通过其电力线通信接口或者通过其射频通信接口(或者其射频通信接口之一)来实现。让我们以举例说明的方式考虑图3中的算法由智能电表M+116执行。
在步骤301中，智能电表M+116检测到它必须在***中注册自己或者在***中重新注册。因此，当智能电表M+116投入使用时，智能电表M+应在***中注册自己。当智能电表M+116已经在***中注册但与MNC设备110失去了联系时，智能电表M+应当在***中重新注册。
智能电表M+116随后在其每个通信接口上广播通知请求消息，称为BEACON-REQUEST。因此，智能电表M+116试图确定***中哪些是其可能的邻居。因此，在步骤302中，智能电表M+116通过其电力线通信接口广播该通知请求消息BEACON-REQUEST。根据图1A中的***示例，智能电表M 115通过其电力线通信接口接收该通知请求消息BEACON-REQUEST。根据图1A中***的例子，网关GW 121也通过其电力线通信接口接收该通知请求消息BEACON-REQUEST。此外，在步骤303中，智能电表M+116通过其射频通信接口广播该通知请求消息BEACON-REQUEST。当智能电表M+116具有可用的多个射频通信接口时，智能电表M+116则针对其每个射频通信接口进行。根据图1A中的***的例子，该通知请求消息BEACON-REQUEST由网关GW 121通过其射频通信接口接收，并且由智能电表M+114通过其射频通信接口接收。因此，应当注意，根据图1A中的***的例子，网关GW 121通过其两个通信接口中的每一个接收通知请求消息BEACON-REQUEST。例如在图1A的***的环境下，在***中注册的其他设备被认为处于智能电表M+116的范围之外。
智能电表M+116然后等待对在步骤302和303发送的通知请求消息BEACON-REQUEST的响应。在预定的等待时间之后，在步骤304中，智能电表M+116检查是否已经接收到单个通知消息BEACON-RESPONSE作为响应。如果是这种情况，则执行步骤305；否则，执行步骤306。
在步骤305中，智能电表M+116选择发送了接收到的单个通知消息BEACON-RESPONSE的节点作为中继代理。智能电表M+116在存储器中存储通过哪个通信接口接收到所述通知消息BEACON-RESPONSE，以便知道通过哪个通信接口联系所述中继代理，以便与MNC设备110通信。图3中的算法随后结束。
在步骤306中，智能电表M+116检查是否已经接收到几个通知消息BEACON-RESPONSE作为响应。如果是这种情况，则执行步骤307；否则，智能电表M+116将继续探测其通信接口，以搜索***中的任何邻居，重复步骤302。
在步骤307中，智能电表M+116在接收到的每个通知消息BEACON-RESPONSE中恢复与发送了所述通知消息BEACON-RESPONSE的节点和MNC设备110之间的路由的成本有关的信息。智能电表M+116接着更新由此恢复的每一项路由成本信息，增加由于发送了所述通知消息BEACON-RESPONSE的所述节点和智能电表M+116之间的连接而产生的额外的路由成本。因此，这种额外的路由成本取决于智能电表M+116用于接收所讨论的所述通知消息BEACON-RESPONSE的电力线或射频通信接口，因为这两个通信接口通常具有不同的路由成本。
路由成本是当多条路由能够在***中的两个节点之间建立通信时，能够决定选择哪条路由的路由度量。每条路由或路径由一个或多个链路组成，每条链路与路由成本相关联。与路径相关联的路由成本是构成路径的链路的路由成本或构成路径的链路的路由成本的总和。路由成本是网状通信网络中传统的路由概念。路由成本可以取决于可实现比特率和/或发送延迟和/或建立所述路由所需带宽与仍然可用的带宽之间的比率和/或所需处理资源量和/或信噪比和/或损失率的标准。可以使用其他标准，路由成本不是绝对信息，而是用于比较建立一条路由而不是另一条路由的影响的相对信息。例如，在链路上使用BPSK(二进制相移键控)类型的调制和编码方案比QPSK(正交相移键控)类型的调制和编码方案具有更高的路由成本，后者本身比8PSK(8相位相移键控)类型的调制和编码方案的路由成本更高。根据另一示例，在链路上具有三次重复的重复方案比具有两次重复的重复方案具有更高的路由成本，而后者本身比具有一次重复的重复方案的路由成本更高。前述附加路由成本的定义可以特别使用表示在通过相关链路接收到通知消息BEACON-RESPONSE时检测到的发送质量的信息。
通过电力线链路和射频链路的路由成本以相互一致的方式定义，也就是说，在这两种情况下使用相同的路由成本度量。例如，通过举例说明的方式，考虑到链路的路由成本基本上取决于建立所述路由所需的带宽和所述链路上仍然可用的带宽之间的比率，对于相同的比率，无论链路是电力线还是射频，路由成本都是相同的。例如，考虑到：
-电力线链路，在该链路上可以使用8PSK、QPSK、BPSK和ROBO类型的调制和编码方案(后者是基于具有比特重复的BPSK调制和编码方案的调制和编码方案)，以及
-射频链路，在该链路上可以使用具有一次、两次或三次重复的重复方案，
可以通过以下方式建立路由成本一致性：
-使用具有8PSK类型调制和编码方案的电力线链路需要路由成本C1；
-使用具有QPSK类型调制和编码方案的电力线链路需要路由成本C2>C1；
-使用具有一次重复的重复方案的射频链路需要路由成本C3>C2；
-使用具有BPSK类型调制和编码方案的电力线链路需要路由成本C4>C3；
-使用具有两次重复的重复方案的射频链路需要路由成本C5>C4；
-使用具有ROBO类型调制和编码方案的电力线链路需要路由成本C6>C5；以及
-使用具有三次重复的重复方案的射频链路需要路由成本C7>C6。
还可以通过为上述每个重复方案中的每个调制和编码方案定义成本范围来建立路由成本一致性，并且使用一个或多个其他标准(例如建立所述路由所需的带宽与仍然可用的带宽之间的比率)来细化相应范围中的链路的路由成本。
在步骤307结束时，智能电表M+116则选择发送了通知消息BEACON-RESPONSE的节点作为中继代理，该节点在增加了上述附加路由成本之后具有最低路由成本。智能电表M+116在存储器中存储通过哪个通信接口接收到所讨论的通知消息BEACON-RESPONSE，以便知道通过哪个通信接口联系所述中继代理以与MNC设备110通信(中继代理实际上可以通过多个通信接口与智能电表M+116相邻)。
在步骤308中，智能电表M+116隐式地向MNC设备110发送请求在***中注册的消息，称为JOIN-REQUEST。注册请求消息JOIN-REQUEST包含EUI64类型的唯一标识符，其唯一地标识智能电表M+116。智能电表M+116通过其相对于在步骤307选择的中继代理存储在存储器中的通信接口发送注册请求消息JOIN-REQUEST。智能电表M+116将所述注册请求消息JOIN-REQUEST寻址到在步骤307选择的所述中继代理，不管相对于在步骤307选择的中继代理存储的通信接口是射频通信接口还是电力线通信接口。然后，所讨论的中继代理负责使用在MNC设备110和所讨论的中继代理之间已经建立的路由(使得智能电表M+116能够在步骤307中选择所讨论的中继代理的路由)，以单播模式向MNC设备110发送注册请求消息JOIN-REQUEST。然后，所讨论的中继代理充当智能电表M+116的代理。中继代理的行为见图5A和图5B。
智能电表M+116然后等待注册确认消息，称为JOIN-ACCEPT。此注册确认消息JOIN-ACCEPT由MNC设备110响应于注册请求消息JOIN-REQUEST发送，并确认智能电表M+116在***中的注册。因此，在步骤308中，智能电表M+116通过相对于在步骤307中选择的中继代理存储的通信接口，从所述中继代理接收期望的注册确认消息JOIN-ACCEPT。如下面关于图5B的详细描述，智能电表M+116仅接收一个注册确认消息JOIN-ACCEPT，并且这是通过在步骤307选择的中继代理以及通过相对于所述中继代理存储的通信接口来接收的。
注册确认消息JOIN-ACCEPT包括OSI(开放***互连)模型的数据链路层地址，这个地址通常称为短地址，其由MNC设备110分配给智能电表M+116。因此，MNC设备110具有包括在注册请求消息JOIN-REQUEST中的唯一标识符(EUI64类型)和分配给智能电表M+116的数据链路层地址之间的可用关联。智能电表M+116接下来使用该数据链路层地址在***中进行通信，以允许仅限于OSI模型的数据链路层的数据路由。接下来，图3中的算法结束。
应当注意，注册智能电表M+116的过程可以包括比仅仅交换JOIN-REQUEST和JOIN-ACCEPT消息更多的消息交换，特别是包括验证和交换加密密钥相关信息的过程。
在***中注册后，智能电表M+116被称为通过其中继代理“附接”到***。
如下所述，在注册智能电表M+116之后，在OSI模型的数据链路层的***中发生对来自或去往所述智能电表M+116的消息的路由，不需要中继代理，截至此时该中继代理被必须继续履行代理角色的智能电表M+116使用。
在特定实施例中，当智能电表M+116选择通过其电力线通信接口做出响应的中继代理时，在所述智能电表M+116在***中注册之后，智能电表M+116承担网关的角色。智能电表M+116然后使任何其他智能电表M+能够通过其射频通信接口附接到***。然而，当智能电表M+116通过充当中继代理的网关GW附接到***，并且该网关GW通过其射频通信接口(类似于图1B中的网关GW 121’)直接附接到MNC设备110时，网关GW 121’通过使用智能电表M+116作为中继代理来防止任何其他智能电表M+附接到***。这一方面将在下面结合图5进行说明。
图4A示意性示出了一种算法，该算法由图1A或图1B的***中的每个网关GW和通过其电力线通信接口附接到***的每个智能电表M+执行，用于响应通过电力线通信接口发送的通知请求消息BEACON-REQUEST(如上文在步骤302所述)。让我们通过图示的方式考虑图4A中的算法由网关GW 121执行。
在步骤401中，网关GW 121通过其电力线通信接口接收所讨论的通知请求消息BEACON-REQUEST。
在步骤402中，网关GW 121恢复与用于在所述网关GW 121和MNC设备110之间通信的路由相关的路由成本信息。在网关GW 121(图1A)的情况下，网关GW 121和MNC设备110之间的路由成本通过在电力线通信网络上广播被称为RREQ的路由发现消息来确定。所讨论的路由仅使用电力线通信网络作为媒体。G3-PLC标准中描述了典型的过程，该过程适用于具有反应型路由协议的电力线通信网络。在网关GW 121’(图1B)的情况下，所述网关GW 121’和MNC设备110之间的路由成本是与直接连接所述网关GW 121’和MNC设备110的射频链路相关联的路由成本。特别当直接连接所述网关GW 121’和MNC设备110的射频链路使用蜂窝电信网络时，所述链路的路由成本可以被定义为有利于通过电力线通信网络进行通信的任何替代方案。
在步骤403中，网关GW 121响应于通知请求消息BEACON-REQUEST，通过其电力线通信接口发送通知消息BEACON-RESPONSE，该通知消息BEACON-RESPONSE包括在步骤402恢复的路由成本信息。然后图4A中的算法结束。
应当注意，在步骤401中，网关GW 121不传播通过其电力线通信接口接收的通知请求消息BEACON-REQUEST。同样，网关GW 121不传播由网关GW 121通过其电力线通信接口接收的来自另一节点的任何通知消息BEACON-RESPONSE。因此，通知请求消息BEACON-REQUEST和通知消息BEACON-RESPONSE的交换仅在邻居之间进行。
图4B示意性示出了一种算法，该算法由***中的每个网关GW和通过其电力线通信接口附接到***的每个智能电表M+执行，以用于响应通过射频通信接口发送的通知请求消息BEACON-REQUEST(如上文在步骤303所述)。作为说明，让我们考虑图4B中的算法由网关GW121执行。
在步骤411中，网关GW 121通过其射频通信接口接收所讨论的通知请求消息BEACON-REQUEST。然而，当所讨论的网关GW通过射频链路直接连接到MNC设备110(例如，图1B的网关GW 121’)时，所讨论的网关GW忽略通过其射频通信接口接收的任何通知请求消息BEACON-REQUEST。
在步骤412中，网关GW 121恢复与用于在所述网关GW 121和MNC设备110之间通信的路由相关的路由成本信息。步骤412与上述步骤402相同。
在步骤413中，网关GW 121响应于通知请求消息BEACON-REQUEST，通过其射频通信接口发送通知消息BEACON-RESPONSE，该通知消息BEACON-RESPONSE包括在步骤412恢复的路由成本信息。然后图4B中的算法结束。
应当注意，网关GW 121不传播在步骤411通过其射频通信接口接收的通知请求消息BEACON-REQUEST。同样，网关GW 121不传播由网关GW通过其射频通信接口从另一节点接收的任何通知消息BEACON-RESPONSE。这里，通知请求消息BEACON-REQUEST和通知消息BEACON-RESPONSE的交换因此仅发生在邻居之间。通过电力线通信接口附接到***的每个智能电表M+的行为是相同的。
应当注意，通过射频通信接口附接到***的***智能电表M+不响应通知请求消息BEACON-REQUEST，包括由其电力线通信接口接收的任何通知请求消息。
图5A示意性示出了由***中的每个网关GW执行的算法，其用于处理通过其射频通信接口接收的注册请求消息JOIN-REQUEST。图5A中的算法还由承担网关角色的每个智能电表M+执行。作为说明，让我们考虑图5A中的算法由网关GW 121执行。
在步骤501中，网关GW 121通过其射频通信接口接收所讨论的注册请求消息JOIN-REQUEST(在步骤308中发送的)。
在步骤502中，网关GW 121解封装注册请求消息JOIN-REQUEST，以便仅保留与传输媒体无关的数据(报头和有用数据)。关于更多细节，参见下面描述的图8A至图8F。
在步骤503中，网关GW 121存储所述网关GW 121被所讨论的智能电力M+选择为中继代理的事实(见上述步骤307)，因为注册请求消息JOIN-REQUEST是具体寻址到该中级代理。存储所述网关GW 121被所讨论的智能电表M+选择为中继代理的事实尤其使得能够随后在所述智能电表M+和MNC设备110之间建立路由时更新本地路由表。网关GW121还知道注册请求消息JOIN-REQUEST本质上应该被传播到MNC设备110。
然后，在步骤504中，网关GW 121重新封装注册请求消息JOIN-REQUEST，以使其能够在电力线通信网络上传播。关于更多细节，参见下面描述的图8A至图8F。网关GW 121随后通过电力线通信网络传播注册请求消息JOIN-REQUEST，以使MNC设备能够接收它。然后，图5A中的算法结束。
只要没有建立路由(即使通过交换BEACON-REQUEST和BEACON-RESPONSE消息的机制预先知道路由成本)，网络中节点的数据链路层中的本地路由表不允许将注册请求消息JOIN-REQUEST从所讨论的智能电表M+逐渐传播到MNC设备110。然而，在中继代理和MNC设备110之间已经建立了路由，该路由用于传播注册请求消息JOIN-REQUEST。中继代理使用其自己的数据链路层地址作为源地址，这使得MNC设备110能够随后向其返回注册确认请求JOIN-ACCEPT，中继代理随后负责向所讨论的智能电表M+进行传播(见图5B)。
当网关GW 121通过其电力线通信接口接收到所讨论的注册请求消息JOIN-REQUEST(在步骤308发送)时，所述消息也具体寻址到所述网关GW 121。网关GW 121随后还将充当所讨论的注册请求消息JOIN-REQUEST之后的注册确认消息JOIN-ACCEPT的中继代理。在中继代理和MNC设备110之间已经建立了路由的情况下，中继代理此时也使用其自己的数据链路层地址作为源地址，这使得MNC设备110能够随后向其返回注册确认消息JOIN-ACCEPT，中继代理随后负责向所讨论的智能电表M+进行传播。
假设中继代理在注册请求消息JOIN-REQUEST的传播中代表所讨论的智能电表M+工作，则所讨论的中继代理充当智能电表M+116的代理。
然而，在结合图1B描述的网关GW 121’的特定配置中，所述网关GW 121’通过其射频通信接口直接连接到MNC设备110，并且不允许通过其电力线通信接口形成集群。网关GW121’然后在通过其电力线通信接口接收到注册请求消息JOIN-REQUEST时，检查所述消息是由邻居发起的还是该邻居仅仅是在中继所述消息。在后一种情况下，如下所述，所述邻居的层地址出现在注册请求消息JOIN-REQUEST中，以便在OSI模型的数据链路层上进行***中的路由。如果注册请求消息JOIN-REQUEST不是由邻居发起的，则网关GW 121’忽略所述注册请求消息JOIN-REQUEST，这阻止了节点在所述注册请求消息JOIN-REQUEST的发起下在***中注册。如果注册请求消息JOIN-REQUEST是邻居发起的，则网关GW 121’存储所述网关GW121’被所讨论的智能电表M+选择作为中继代理的事实，重新封装注册请求消息JOIN-REQUEST以使其能够通过其射频通信接口发送，并且通过其射频通信接口将注册请求消息JOIN-REQUEST发送到MNC设备110。
图5B示意性示出了由***中的每个网关GW执行的算法，其用于处理关于智能电表M+的注册确认消息JOIN-ACCEPT，所述网关GW通过其射频通信接口充当该智能电表M+的中继代理。图5B中的算法还由相对于任何其它智能电表M+承担网关角色的每个智能电表M+执行，所述智能电表M+通过其射频通信接口充当任何其他智能电表M+的中继代理。作为例子，让我们考虑图5B中的算法由网关GW 121执行。
在步骤511中，网关GW 121通过其电力线通信接口接收由MNC设备110发送的所讨论的注册确认消息JOIN-ACCEPT。因为注册确认消息JOIN-ACCEPT所响应的注册请求消息JOIN-REQUEST包括作为数据链路层源地址的、网关GW 121的地址，所述注册确认消息JOIN-ACCEPT由MNC设备110发送到网关GW 121。网关GW 121负责向最初发送了所述注册确认消息JOIN-ACCEPT所响应的注册请求消息JOIN-REQUEST的电表M+传播所述注册确认消息JOIN-ACCEPT。
在步骤512中，网关GW 121检测到其已经被与注册确认消息JOIN-ACCEPT相关的智能电表M+选择为中继代理(步骤503中的存储)。网关GW 121解封装注册确认消息JOIN-ACCEPT，以便仅保留与传输媒体无关的数据(报头和有用数据)。关于更多细节，见下面描述的图8A至图8F，这是为了下一步通过其射频通信接口发送该消息。
在步骤513中，网关GW 121重新封装注册确认消息JOIN-ACCEPT，以能够通过其射频通信接口发送该消息。关于更多细节，参见下面描述的图8A至图8F。网关GW 121然后通过射频通信接口发送注册确认消息JOIN-ACCEPT，以使相关的智能电表M+能够接收它。注册确认消息JOIN-ACCEPT在此具体寻址到相关智能电表M+。然后，图5B中的算法结束。
如果注册确认消息JOIN-ACCEPT与智能电表M+相关(所述网关GW通过其电力线通信接口充当智能电表M+的中继代理)，则网关GW121通过向所述智能电表M+专门发送所述注册确认消息JOIN-ACCEPT来修改注册确认消息JOIN-ACCEPT，并通过其电力线通信接口发送如此修改后的消息。
然而，在结合图1B描述的网关GW 121的特定配置中，所述网关GW 121通过其射频通信接口直接从MNC设备110接收注册确认消息JOIN-ACCEPT。网关GW 121’检测到它已经被与注册确认消息JOIN-ACCEPT相关的智能电表M+选择为中继代理，并且解封装注册确认消息JOIN-ACCEPT，以便仅保留与传输媒体无关的数据(报头和有用数据)。然后网关GW 121’重新封装注册确认消息JOIN-ACCEPT，以使其能够通过其电力线通信接口发送。
随着注册确认消息JOIN-ACCEPT由MNC设备110在数据链路层上发送到由所讨论的智能电表M+选择的中继代理，所述智能电表M+对于发送的每个注册请求消息JOIN-REQUEST只接收一个注册确认消息JOIN-ACCEPT。
在所讨论的智能电表M+通过MNC设备110在***中注册之后，有必要在MNC设备110和所讨论的智能电表M+之间建立路由(双向的，并且可选地不对称的)，以在不依赖持续的广播的情况下进行通信，并且无需中继代理继续履行代理的角色。应实施路由发现阶段，以便允许相应地更新***中节点的本地路由表。为此，在***中广播路由发现请求消息(称为RREQ)和路由发现响应消息(称为RRESP)。然后使用持续广播的传输模式，这种传输模式带有防止永久循环的机制，这种机制在反应型路由协议中是常规的。这种方法在LOADng路由协议中尤其常见。路由发现阶段可以由MNC设备110和/或所讨论的智能电表M+启动。
在发现所讨论的MNC设备110和智能电表M+之间的路由的阶段结束时，建立具有最低路由成本的路由，并且***中节点的相应本地路由表被配置为能够在MNC设备110和所讨论的智能电表M+之间执行通信，而无需依赖持续广播，并且无需中继代理继续履行代理的角色。当智能电表M+依靠通过其射频通信接口充当中继代理的节点时，所述节点在步骤503存储了智能电表M+已经选择它作为中继代理的事实。因此，在发现MNC设备110和所讨论的智能电表M+之间的路由的阶段，所述中继代理在其本地路由表中指示与智能电表M+的通信正在通过其射频通信接口进行(默认情况下，本地路由表指示正在通过其电力线通信接口进行通信)。因此，在步骤503执行的存储使得能够尊重最初由智能电表M+在步骤307做出的通信接口的选择，并因此间接地尊重路由的选择。同样，当网关GW通过其射频通信接口(如图1B中的网关GW 121’)直接连接到MNC设备110时，所述网关GW在其本地路由表中指示正通过其射频通信接口与MNC设备110进行通信。
在MNC设备110和所讨论的智能电表M+之间建立了路由后，可以在MNC设备110和所讨论的智能电表M+之间交换应用消息。这种应用消息例如是根据DLMS(设备语言消息规范)和COSEM(能源计量配套规范)规范的消息，以特别使所讨论的智能电表M+能够将电表读数发送到MNC设备110。从数据链路层的观点来看，这些应用消息被简单地视为上行链路消息(从所讨论的智能电表M+到所讨论的MNC设备110)或下行链路消息(从所讨论的MNC设备110到所讨论的智能电表M+)。通过本地路由表，消息交换完全发生在数据链路层。只有中继代理知道将智能电表M+附接到***的射频链路的可能存在。这一方面将在下面结合图6A和图6B进行详细描述。
图6A示意性示出了由***中的每个网关GW执行的算法，其用于处理来自智能电表M+的上行链路消息，所述网关GW通过其射频通信接口充当智能电表M+的中继代理。图6A中的算法还由通过其电力线通信接口附接到***的每个智能电表M+相对于任何其他智能电表M+执行，所述智能电表M+通过其射频通信接口充当该任何其他智能电表M+的中继代理。让我们通过图示的方式考虑图6A中的算法由网关GW 121执行。
所讨论的上行链路消息是由所述智能电表M+发起的、旨在用于MNC设备110的消息。消息通过***以跳跃方式从所述智能电表M+发送到MNC设备110。所述智能电表M+和网关GW 121之间的传输是序列中的第一跳。为了能够通过***以跳跃方式执行这种传输，上行链路消息通过数据链路层地址识别所述智能电表M+并通过数据链路层地址识别MNC设备110。此外，对于每一跳，上行链路消息被更新，以便通过数据链路层地址识别***中发送所述上行链路消息的节点，并通过数据链路层地址识别所述上行链路消息在所讨论的跳跃去往的节点。因此，跳跃是在保留在数据链路层的同时，通过反应式路由协议的本地路由表进行的，如在6LoWPAN协议(代表“低功率无线个人区域网上的IPv6”，最初开发该协议是为了支持IEEE 802.15.4上的IPv6，其扩展到G3-PLC标准)的“适配层(mesh-under)转发”模式中所使用的，该协议取决于反应式路由协议LOADng。
在步骤601中，网关GW 121通过其射频通信接口接收来自所讨论的智能电表M+的所讨论的上行链路消息，所述网关GW 121通过其射频通信接口充当所述智能电表M+的中继代理。
在步骤602中，网关GW 121解封装所讨论的上行链路消息，以便仅保留与传输媒体无关的数据(报头和有用数据)。关于更多细节，参见下面描述的图8A和图8F。
在步骤603中，网关GW 121重新封装所讨论的上行链路消息，以便能够通过其电力线通信接口进行向MNC设备110的下一跳。网关GW121通过其反应式路由协议的本地路由表来识别去往MNC设备110的下一个节点。网关GW 121用确保到MNC设备110的下一跳所需的数据链路层地址更新上行链路消息。关于更多细节，参见下面描述的图8A至图8F。网关GW 121然后通过其电力线通信接口发送上行链路消息。
在网关GW 121通过其电力线接口接收到由所述智能电表M+生成并打算发送给MNC设备110的上行链路消息的情况下，网关GW 121通过根据其本地路由表选择去往MNC设备110的下一个节点，在电力线通信网络中跟随所讨论的上行链路消息。
然而，在结合图1B描述的网关GW 121’的特定配置中，所述网关GW 121’通过其电力线通信接口接收所讨论的上行链路消息。网关GW121’然后解封装所讨论的上行链路消息，以便仅保留与传输媒体无关的数据(报头和有用数据)。网关GW 121’重新封装所讨论的上行链路消息，以允许其通过其射频通信接口发送，并且通过其射频通信接口将所述上行链路消息发送到MNC设备110。
图6B示意性示出了由***中的每个网关GW执行的算法，其用于处理打算发给智能电表M+的下行链路消息，所述网关GW通过其射频通信接口充当智能电表M+的中继代理。图6B中的算法还由通过其电力线通信接口连接到***的每个智能电表M+相对于任何其他智能电表M+执行，所述智能电表M+通过其射频通信接口充当该任何其他智能电表M+的中继代理。作为说明，让我们考虑图6B中的算法由网关GW 121执行。
所讨论的下行链路消息是由MNC设备110发起的、旨在用于所述智能电表M+的消息。消息通过***以跳跃方式从MNC设备110发送到所述智能电表M+。所述智能电表M+和网关GW 121之间的传输是序列中的最后一跳。这里的跳跃也是在保留在数据链路层的情况下进行的。
在步骤611中，网关GW 121通过其电力线通信接口接收针对所讨论的智能电表M+的下行链路消息，所述网关GW 121通过其射频通信接口充当所讨论的智能电表M+的中继代理。
在步骤612中，网关GW 121解封装所讨论的下行链路消息，以便仅保留与传输媒体无关的数据(报头和有用数据)。关于更多细节，参见下面描述的图8A至图8F。
在步骤613中，网关GW 121重新封装所讨论的下行链路消息，以使得能够通过其射频通信接口进行向所述智能电表M+的下一跳和最后一跳，网关GW 121通过其射频通信接口充当所述智能电表M+的中继代理。网关GW 121用数据链路层地址更新下行链路消息，该数据链路层地址对于确保到所讨论的智能电表M+的下一跳和最后一跳是必要的。关于更多细节，参见下面描述的图8A至图8F。网关GW 121然后通过其射频通信接口发送下行链路消息。
在网关GW 121接收到由MNC设备110生成的并打算发送给所述智能电表M+的下行链路消息并且网关GW 121没有通过其射频通信接口充当所述智能电表M+的中继代理的情况下，网关GW 121通过根据其本地路由表选择去往智能电表M+的下一个节点(可以是所述智能电表M+本身)，在电力线通信网络中跟随所讨论的下行链路消息。
然而，在结合图1B描述的网关GW 121’的特定配置中，所述网关GW 121’通过其射频通信接口直接从MNC设备110接收所讨论的下行链路消息。网关GW 121’然后解封装所讨论的下行链路消息，以便仅保留与传输媒体无关的数据(报头和有用数据)。网关GW 121’重新封装所讨论的下行链路消息，以使其能够通过其电力线通信接口发送，从而提供最后一跳，并且通过其电力线通信接口将所述下行链路消息发送到相关的智能电表M+。
图7示意性示出了***中使用的通信栈的一部分。
图7中示意性描述的通信栈部分示出了OSI模型的三个最低层，即物理层701、数据链路层702和网络层703。***中节点的网络层(高阶层所依赖的)之间的通信取决于IPv6寻址，而数据链路层地址允许***中节点的数据链路层之间的通信(而不必到达高阶层，包括网络层)。
***中的每个网关GW和***中的每个智能电表M+具有至少两个通信接口，即电力线通信接口和至少一个射频通信接口。对于这些接口中的每一个，物理层701包括专用的物理子层。图7示出了两个物理子层PHY1 711(用于电力线通信接口)和PHY2 712(用于射频通信接口)。
图7还示出了数据链路层702被分成多个子层。数据链路层702首先包括与每个物理子层相关联并因此针对每个通信接口的媒体访问控制MAC子层。图7还示出了与物理子层PHY1 711相关联的媒体访问控制子层MAC1 723和与物理子层PHY2 712相关联的媒体访问控制子层MAC2 722。媒体访问控制子层MAC1 723和MAC2 722负责分别通过物理子层PHY1711和PHY2 712提供与邻居的通信，并且特别是定义要用于每个邻居的物理子层PHY1 711或PHY2 712的配置(调制和编码方案等)。
在特定实施例中，媒体访问控制子层MAC1 723和MAC2 722实现类似的功能和服务。更准确地说，媒体访问控制子层MAC1 723和MAC2722中的每一个都实现相同的媒体访问控制机制，例如CSMA-CA类型(载波侦听多路访问和冲突避免)，使得能够在相邻节点之间进行通信。此外，媒体访问控制子层MAC1 723和MAC2 722中的每一个都实现了分组分段和重组机制、自动请求重复机制ARQ(“自动重复reQuest”)和当相关节点不在媒体上发送时在媒体上持续监听的机制。优选地，媒体访问控制子层MAC1 723和MAC2 722中的每一个实现分组优先级管理机制，并且能够支持1500字节的分组大小。
数据链路层702还包括适配子层721，适配子层721将网络层701与媒体访问控制子层MAC1 723和MAC2 722接口连接。适配子层721实现本地路由表，为***中的每个节点定义通过哪个邻居来传播寻址到***中所述节点的消息。其中每个节点通过其数据链路层地址来标识。反应式路由协议因此在该适配子层721实现。适配子层721优选地符合6LoWPAN协议。
因此，在图7中很明显，射频和电力线通信接口的融合发生在OSI模型的第二层(数据链路层)。因此，这种传输媒体的多样性在OSI模型的第三层(网络层)是透明的。每个节点的适配子层721也看到这种传输媒体多样性，每个节点具有电力线通信接口和至少一个射频通信接口。然而，对于MNC设备110来说，***中这样的节点具有电力线通信接口和至少一个射频通信接口的事实是透明的，MNC设备110因此可以管理***，就好像所有节点都直接连接到电力线通信网络一样。
出于简化的原因，图7没有示出OSI模型的高阶层。
图8A至图8F示意性示出了***中使用的消息格式。
图8A示出了在射频链路上使用的通知请求消息BEACON-REQUEST或通知消息BEACON-RESPONSE的格式。图8A中的格式包括物理层报头PHY RF 801，适用于所讨论的物理子层(见图7)。图8A中的格式还包括适用于所讨论的物理层的访问控制子层报头MAC RF811(见图7)。图8A中的格式还包括表示通知请求消息BEACON-REQUEST或通知消息BEACON-RESPONSE的有用数据821。因此，应当注意，图8A中的格式不包括适配子层报头(见图7)，因为通知请求消息BEACON-REQUEST和通知消息BEACON-RESPONSE仅在邻居之间交换，并且不通过电力线通信网络路由。
图8B示出了在电力线链路上使用的通知请求消息BEACON-REQUEST或通知消息BEACON-RESPONSE的格式。图8B中的格式包括适用于所讨论的物理子层(见图7)的物理层报头PHY PLC802。图8B中的格式还包括适用于所讨论的物理层的访问控制子层报头MAC PLC812(见图7)。图8B中的格式还包括已经参照图8A提到的有用数据821。因此，应当注意，图8B中的格式不包括适配子层报头(见图7)，因为通知请求消息BEACON-REQUEST和通知消息BEACON-RESPONSE仅在邻居之间交换，并且不通过电力线通信网络路由。
图8C示出了在射频链路上使用的注册请求消息JOIN-REQUEST或注册确认消息JOIN-ACCEPT的格式。图8C中的格式包括已经参照图8A提到的物理层报头PHY RF 801。图8C中的格式还包括已经参照图8A提到的访问控制子层报头MAC RF 811。图8C中的格式还包括适配子层报头820(见图7)，其能够执行通过***的路由。适配子层报头820包括作为消息源的节点的数据链路层地址(注册请求消息JOIN-REQUEST除外)和消息要到达的节点的数据链路层地址。对于***中进行的每一跳，适配子层报头820还包括作为所述跳的消息源的节点的数据链路层地址(由试图在***中注册的智能电表M+发送注册请求消息JOIN-REQUEST时除外)和作为所述跳跃的目的地的节点的数据链路层地址。适配子层报头820与所讨论的消息通过的链路无关，无论其是电力线链路还是射频链路。图8C中的格式还包括表示注册请求消息JOIN-REQUEST或注册确认消息JOIN-ACCEPT的有用数据822。因此，由MNC设备110分配给所述注册确认消息JOIN-ACCEPT所针对的智能电表M+的数据链路层地址以及MNC设备110的数据链路层地址包括在适配子层报头820中。
图8D示出了电力线链路上使用的注册请求消息JOIN-REQUEST或注册确认消息JOIN-ACCEPT的格式。图8D中的格式包括已经参照图8B提到的物理层报头PHY PLC 802。图8D中的格式还包括已经参照图8B提到的访问控制子层报头MAC PLC 812。图8D中的格式还包括已经参照图8C提到的适配子层报头820。图8D中的格式还包括已经参照图8C提到的有用数据822。
图8E示出了在***中注册智能电表M+之后，在射频链路上使用的上行链路消息或下行链路消息的格式。图8E中的格式包括已经参照图8A提到的物理层报头PHY RF 801。图8E中的格式还包括已经参照图8A提到的访问控制子层报头MAC RF 811。图8E中的格式还包括已经参照图8C提到的适配子层报头820。适配子层报头820包括作为消息源的节点的数据链路层地址和消息要到达的节点的数据链路层地址。对于***中进行的每一跳，适配子层报头820还包括所述跳跃所针对的消息的源节点的数据链路层地址和所述跳跃时消息要到达的节点的数据链路层地址。适配子层报头820与用于进行所述跳跃的链路无关，无论其是电力线链路还是射频链路。图8E中的格式还包括表示上行链路消息或下行链路消息的有用数据823。这些有用数据823可以取决于传送协议和应用协议，例如根据DLMS和COSEM规范。
图8F示出了在***中注册智能电表M+之后，在电力线链路上使用的上行链路消息或下行链路消息的格式。图8F中的格式包括已经参照图8B提到的物理层报头PHY PLC 802。图8F中的格式还包括已经参照图8B提到的访问控制子层报头MAC PLC 812。图8F中的格式还包括关于图8E提到的适配子层报头820。图8F中的格式还包括已经参照图8E提到的有用数据823。
当智能电表M+通过其射频通信接口依靠中继代理与MNC设备110通信时，所讨论的射频链路可能断开，并且所讨论的智能电表M+可能与MNC设备110失去联系。因此，在特定实施例中，智能电表M+监控所讨论的射频链路的状态。为此，所讨论的智能电表M+可以使用以下一种或另一种或两种监控机制。
第一种监控机制包括通过所述射频链路与中继代理交换无线电连通性检查消息。所述射频链路的终端点之一(即所述智能电表M+或其中继代理)发送无线电连通性检查请求消息，称为LinkCheckReq。当另一个终端点接收到这个无线电连通性检查请求消息LinkCheckReq时，它发送无线电连通性存在确认消息(称为LinkCheckResp)作为响应。正确接收这些消息可确保无线电连通性始终存在。
第二种监控机制包括周期性地与MNC设备110交换连接保持(keep-alive)消息。这进一步使得MNC设备110能够知道所讨论的智能电表M+总是存在于***中。此外，与MNC设备110交换除所述连接保持消息之外的应用消息，使得所讨论的智能电表M+和MNC设备110知道在保持联系中。另一方面，对应用消息没有响应表明失去了联系。
当第一监控机制和/或第二监控机制显示失去联系时，所讨论的智能电表M+重新启动图3中的算法。相对于所讨论的智能电表M+和MNC设备110之间的路由，在所述智能电表M+和MNC设备110处重新初始化本地路由表。相对于所讨论的智能电表M+和MNC设备110之间的路由，或者通过与所述路由相关的数据的失效(数据与寿命相关联)，或者通过重新激活所讨论的智能电表M+和MNC设备110之间的路由发现阶段来定义新路由，借此重新初始化***中其他节点的本地路由表。

Claims (16)

1.一种用于将智能电表(116)连接到***的方法，该***包括电力线通信网络，该电力线通信网络具有反应式路由协议，以使所述***的节点与所述***的集中式管理设备(110)联系，作为所述***中的节点的智能电表(111、112、113、114、115)应向所述集中式管理设备注册，所述***中的一个所述节点与所述集中式管理设备之间的每条路径由链路或一组链路组成，每条链路与路由成本相关联，
其特征在于，所述***包括至少一个网关(120、121)，该网关包括用于通过所述电力线通信网络通信的电力线通信接口和至少一个射频通信接口，并且其中，试图连接到所述***并且也包括电力线通信接口和至少一个射频通信接口的智能电表(116)执行注册阶段，该注册阶段包括以下步骤：
-在其每个通信接口上广播(302、303)通知请求消息；
-在分别从所述***中的一个或多个邻居接收到响应于所述通知请求消息的一个或多个通知消息之后，选择(305、307)中继代理，其中，所述邻居是所述智能电表能够与其直接通信而无需通过网络中的另一节点中继的节点，所述中继代理是所述***中具有加入所述集中式管理设备的最低路由成本的邻居，每个通知消息包括与发送了所述通知消息的邻居和所述集中式管理设备之间的路由的成本有关的信息；以及
-使用所选择的中继代理作为代理，通过所述中继代理用于发送能够获得所述最低路由成本的所述通知消息的通信接口，发出(308、309)向所述集中式管理设备注册所述智能电表的请求，
并且其中，依赖电力线通信接口的链路和射频通信链路的路由成本定义成彼此一致，
并且其中，在注册所述智能电表之后，在所述***中来自或去往所述智能电表的消息路由发生在OSI模型的数据链路层(702)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在注册所述智能电表之后，在所述集中式管理设备和所述智能电表之间实现通过持续广播的路由搜索过程，以便更新所述OSI模型的所述数据链路层(702)的本地路由表，并且当所述中继代理用于发送能够获得所述最低路由成本的所述通知消息的通信接口是射频通信接口时，所述中继代理在所述OSI模型的所述数据链路层的本地路由表中输入对于来自或去往所述智能电表的消息路由通过所述射频通信接口发生的事实。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，每个网关的所述OSI模型的所述数据链路层被分解成对于所述网关的所述通信接口特定的一组媒体访问控制子层(722、723)和将所述OSI模型的网络层与所述媒体访问控制子层进行接口连接的适配子层(721)，所述***中的消息路由由所述网关在所述适配子层执行。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每个所述媒体访问控制子层(722、723)实现用于邻居之间通信的相同媒体访问控制机制、分组分段和重组机制、自动请求重复机制以及在所述网关不在所讨论的媒体上进行传输时的持续媒体监听机制。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述***中通过所述适配子层进行的消息路由符合6LoWPAN协议。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述智能电表注册到所述***中并且进而所述中继代理用于发送能够获得所述最低路由成本的所述通知消息的通信接口是所述电力线通信接口时，所述智能电表在所述***中承担网关的角色。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述智能电表注册到所述***中并且进而所述中继代理用于发送能够获得所述最低路由成本的所述通知消息的通信接口是一个所述射频通信接口时，所述智能电表不响应来自其他智能电表的任何通知请求消息。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当进而所述中继代理用于发送能够获得所述最低路由成本的所述通知消息的通信接口是一个所述射频通信接口时，所述智能电表与所述中继代理建立第一监控机制，该第一监控机制包括通过所述射频通信接***换无线电连通性检查消息，并且当所述第一监控机制显示无线电连通性丢失时，所述智能电表重新开始所述注册阶段。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当进而所述中继代理用于发送能够获得所述最低路由成本的所述通知消息的通信接口是一个所述射频通信接口时，所述智能电表与所述中继代理建立第二监控机制，该第二监控机制包括与所述集中式管理设备交换连接保持消息和/或其他应用消息，并且其中，当所述第二监控机制显示与所述集中式管理设备失去联系时，所述智能电表重新开始所述注册阶段。
10.一种智能电表(116)，其旨在用于包括电力线通信网络的***中，该电力线通信网络具有反应式路由协议，以使所述***中的节点与所述***的集中式管理设备(110)联系，作为所述***中的节点的智能电表(111、112、113、114、115)应向所述集中式管理设备注册，所述***中的一个所述节点与所述集中式管理设备之间的每条路径由链路或一组链路组成，每条链路与路由成本相关联，
其特征在于，所述***包括至少一个网关(120、121)，该网关包括用于通过所述电力线通信网络通信的电力线通信接口和至少一个射频通信接口，
并且其中，试图连接到所述***并且也包括电力线通信接口和至少一个射频通信接口的智能电表包括用于执行注册阶段的装置，该装置包括：
-用于在其每个通信接口上广播(302、303)通知请求消息的装置；
-用于在分别从所述***中的一个或多个邻居接收到响应于所述通知请求消息的一个或多个通知消息之后选择(307)中继代理的装置，其中，所述邻居是所述智能电表能够与其直接通信而无需通过网络中的另一节点中继的节点，所述中继代理是所述***中具有加入所述集中式管理设备的最低路由成本的邻居，每个通知消息包括与发送了所述通知消息的邻居和所述集中式管理设备之间的路由成本有关的信息；以及
-用于使用所选择的中继代理作为代理，通过所述中继代理用于发送能够获得所述最低路由成本的所述通知消息的通信接口发出(308、309)向所述集中式管理设备注册所述智能电表的请求的装置，
其中，依赖电力线通信接口的链路和射频通信链路的路由成本被定义为彼此一致，
并且其中，在注册所述智能电表之后，来自或去往所述智能电表的消息的路由发生在OSI模型的数据链路层(702)。
11.一种由***中的网关(121、121’)实现的方法，该***还包括电力线通信网络，该电力线通信网络具有反应式路由协议，以使所述***的节点与所述***的集中式管理设备(110)联系，作为所述***中的节点的智能电表(111、112、113、114、115)应向所述集中式管理设备注册，所述***中的一个所述节点与所述集中式管理设备之间的每条路径由链路或一组链路组成，每条链路与路由成本相关联，
其特征在于，所述网关包括用于通过所述电力线通信网络通信的电力线通信接口以及至少一个射频通信接口，
并且其中，当试图连接到所述***并且也包括电力线通信接口和至少一个射频通信接口的智能电表(116)执行注册阶段时，所述网关在第一配置中执行以下步骤：
-接收通知请求消息；
-响应于所述通知请求消息并在接收所述通知请求消息的每个通信接口上发送通知消息，该通知消息包括关于所述网关和所述集中式管理设备之间的路由成本的信息；以及
-根据向所述集中式管理设备注册所述智能电表的请求，相对于所述智能电表承担代理角色，以在所述电力线通信网络中传播所述注册请求；
其中，依赖电力线通信接口的链路和射频通信链路的路由成本被定义为彼此一致，
并且其中，在注册所述智能电表之后，所述网关被配置为使得来自或去往所述智能电表的消息路由发生在OSI模型的数据链路层(702)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在第二配置中，所述网关(121’)通过其射频通信接口直接连接到所述集中式管理设备，其中，所述网关(121’)忽略通过其射频通信接口从一个所述智能电表接收的任何通知请求消息，其中，所述网关(121’)忽略通过其电力线通信接口接收的与所述网关(121’)不相邻的智能电表的任何注册请求，否则所述网关(121’)在所述第二配置中像在所述第一配置中一样工作。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述网关(121’)通过依赖蜂窝电信网络的链路直接连接到所述集中式管理设备。
14.一种网关(121)，旨在用于包括电力线通信网络的***中，该电力线通信网络具有反应式路由协议，以使所述***中的节点与所述***的集中式管理设备(110)联系，作为所述***中的节点的智能电表(111、112、113、114、115)应向所述集中式管理设备注册，所述***中的一个所述节点与所述集中式管理设备之间的每条路径由链路或一组链路组成，每条链路与路由成本相关联，
其特征在于，所述网关包括用于通过所述电力线通信网络通信的电力线通信接口以及至少一个射频通信接口，
并且其中，试图连接到所述***并且也包括电力线通信接口和至少一个射频通信接口的所述智能电表(116)执行注册阶段，所述网关包括：
-用于接收通知请求消息的装置；
-用于响应于所述通知请求消息并在接收所述通知请求消息的每个通信接口上发送通知消息的装置，该通知消息包括关于所述网关和所述集中式管理设备之间的路由成本的信息；以及
-用于根据向所述集中式管理设备注册所述智能电表的请求，相对于所述智能电表承担代理角色，以便在所述电力线通信网络中传播所述注册请求的装置；
其中，依赖电力线通信接口的链路和射频通信链路的路由成本被定义为彼此一致，
并且其中，在注册所述智能电表之后，所述网关被配置为使得来自或去往所述智能电表的消息的路由发生在OSI模型的数据链路层(702)。
15.一种通信***，所述***包括：
存储器；以及
处理器，联接至存储有可执行指令的所述存储器，当由所述处理器执行所述可执行指令时，使得所述处理器执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法或根据权利要求11至13中任一项所述的方法。
16.一种信息存储媒体，其特征在于，它包括计算机程序，该计算机程序包括指令，当所述指令由处理器执行时，使得执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法或根据权利要求11至13中任一项所述的方法。
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