专利名称：用于交换控制数据以缓和无线联网中的干扰问题的协议的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及计算机系统，尤其涉及在无线网络中交换数据。
背景技术：
无线局域网(WLAN)在家庭和企业中都迅速增长。这样的无线网络可用于web浏览、文件传输、视听流、发送和接收消息以及其它目的。当无线连通性传播时，对于任何给定的位置，来自无线联网频带中的其它频带和重叠频带的射频(RF)活动的可能性增加，导致对更大百分比的无线网络用户的干扰。
此外，由于无线网络在RF频谱的2.4GHz和5GHz中的非许可频带中工作，因此许多其它RF设备在也在这些频率上发送信息(或噪声)，导致对WLAN通信的干扰。家庭无线网络看见的干扰的各种来源和类型的示例可包括微波炉，它导致较慢的周期性干扰；无绳电话，它导致称为“慢速跳频(slow hopper)”类型的干扰；蓝牙头戴式耳机(导致快速跳频干扰)；数字扩频(DSS)无绳电话，它导致恒定的自定义波形干扰；以及无线监视摄像机，它导致恒定的标准波形干扰。另外，在同一信道上操作的其它附近的WLAN，诸如邻居的WLAN也能导致干扰。
如可以理解的，无线网络中的RF干扰导致可用数据速率和/或范围显著降低，从而导致较差的用户体验。尽管精通技术的用户可能能够通过将联网设备重新配置成在另一信道上操作来缓和定期出现的干扰问题，然而许多干扰源间歇地进行发射，由此，即使通过改变到另一信道解决了一个问题，然而可能出现间歇地发生的另一问题，而该问题更难以检测和解决。
本质上，主要问题是无线网络计算设备不知道对于无线网络中的RF干扰发生了什么，因此无法适应于干扰。需要的是一种方法，通过向计算设备提供关于RF干扰的信息，使得可缓和干扰问题，包括在存在RF干扰时也能提供相当好的无线体验。
发明内容
简言之，本发明针对一种包括系统、方法和数据结构的协议，通过该协议，网络通信设备(诸如计算机系统和接入点等对等节点)可交换关于网络中检测到的RF干扰的信息。该协议被称为协作协议，它管理对应于所检测的干扰的格式化控制数据的交换。控制数据在网络中的计算节点之间交换，这些计算节点运行能够处理这类控制数据的服务，被称为健壮共存服务。
健壮共存服务(RCS)包括一种灵活且可扩展的框架，该框架包括一本地处理子系统，该子系统允许插入频谱传感器硬件，以输出对应于所传感的RF情况的输出数据，包括任何干扰。一个或多个分类器和应用程序也被插入到该框架中，并用于访问所传感的RF数据，以提供干扰相关信息，用于信息提供目的以及用于缓和任何干扰相关的通信问题。
在一个实现中，该协作协议提供了用于对等发现、对等信息交换以及用于提供该协议的传输机制的框架和结构。依照该协作协议，本地检测的干扰相关信息连同通用环境信息等一起被格式化成控制数据，控制数据然后从本地节点分发到无线网络中启用RCS(运行健壮共存服务)的远程对等节点，由此远程节点知道本地节点当前的RF环境。类似的控制数据交换在相反的方向上发生。结果，对等节点知道彼此的环境，然后当任何节点将主(非控制)数据传递到接收器节点时，传输可被自适应以避免干扰，或以某一方式缓和干扰的效应。例如，如果接入点知道它所关联的设备正在经历一个信道上的干扰，则该接入点和设备可一致切换到一不同的信道。注意，对于接入点，每一相关联的计算设备仅具有该接入点作为其对等体，而接入点具有与每一相关联的接入点的对等关系。在特别(ad hoc)网络中，设备可具有多个对等体。
为分发控制数据，每一健壮共存服务也包括一信息分发子系统。该信息分发子系统包括一传输模块，它将包括在计算机系统处本地传感的任何干扰信息的控制数据传递到网络上的另一远程节点，并接收在该节点处远程传感的类似信息。
为支持该协作协议，该信息分发服务还包括一对等进程，它管理包含本地和远程干扰相关控制数据的对等表，并执行包括对等发现和对等反馈处理的任务。对等反馈可用于充分利用在远程RF环境中传感的干扰相关信息，以用于本地缓和。
使用该协作协议，(本地和远程)对等体由此提供了关于其直接环境的无线电干扰和频谱细节，并向远程对等体通知本地化的干扰。通过协作协议收集的干扰和频率信息然后可由网络中的对等设备使用，以适应于缓和干扰相关问题。
为实现对等发现，一旦启用RCS的系统具有与WLAN接入点的关联，该系统开始使用发现消息交换查找其它启用RCS的系统。在这一交换过程中，对该协作协议的版本等以及对协议数据交换的传输达成一致。所选择的传输(可以是在与主数据信道不同的信道上)可以是IP或链路层。传输协商允许较旧的系统在它所配备来使用的信道上传递控制数据。
在发现和设置阶段之后，两个对等设备到达对RF频谱和干扰信息交换的稳定状态。在一个实现中，所交换控制数据可包含一到三级信息，包括关于设备环境的通用(非干扰相关)信息(第1级)；关于主数据信道的粗略信息，包括指示是否存在任何干扰的通用数据(第2级)；以及特定的干扰相关信息(第3级)，诸如干扰信号的类型、频率、占空度、干扰周期等等。也可传递扩展的信息。
一般而言，每一对等体在其对等表的记录中维护其自己的控制数据，并在另一记录中维护从另一对等设备接收到的信息，或者在接入点或在存在多个对等体的特别网络的情况下，在后续的记录中维护从另一对等设备接收到的信息。当检测到干扰改变时，更新本地记录，而当与对等设备交换数据时，更新对等记录。
对等设备通过协作协议保持链接，直到其中一个(或两个)启动了断开。该协议也支持保持活动心跳机制，由此，对于操作中的设备，可对对等表做出更新，而对于不在操作中的设备，可从对等表中移除对应的记录。
当结合附图阅读以下详细描述时，可以明白其它优点，附图中
图1是概括地示出其中可结合本发明的计算环境的框图；图2是依照本发明的各方面概括地示出包括运行健壮共存服务的实例的组件的示例无线网络的框图；图3是依照本发明的各方面概括地示出连接到健壮共存服务的本地处理系统组件的组件的框图；图4是依照本发明的各方面概括地示出连接到健壮共存服务的信息分发系统组件的组件的框图；图5是依照本发明的各方面概括地示出健壮共存服务中彼此传递RF相关信息集的两个实例的框图；图6是依照本发明的各方面概括地示出健壮共存服务的两个分开的实例的框图，其中，仅一个服务具有一组传感的RF相关信息，并将其传递到另一服务；图7-10包括依照本发明的各实施例的各种健壮共存服务操作的一个示例排序的表示；图11是依照本发明的各方面概括地示出如何在对等表中排列依照该协作协议格式化的控制数据的框图；图12A和12B包括依照本发明的各方面，根据协作协议的远程对等发现操作的一个示例排序的表示；以及图13A和13B包括依照本发明的各方面，根据协作协议在对等设备之间交换的控制数据的一个示例排序的表示。
具体实施例方式
示例性操作环境图1示出了其中可实现本发明的一个合适的计算系统环境100的示例。计算系统环境100仅为合适的计算环境的一个示例，并非对本发明的使用范围或功能提出任何局限。也不应将计算环境100解释为对示例性操作环境100中示出的任一组件或其组合具有任何依赖或需求。
本发明可以使用众多其它通用或专用计算系统环境或配置来操作。适合使用本发明的众所周知的计算系统、环境和/或配置包括但不限于个人计算机、服务器计算机、手持式或膝上设备、图形输入板设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费者电子设备、网络PC、小型机、大型机、包括任一上述系统或设备的分布式计算环境等等。
本发明可以在诸如由计算机执行的程序模块等计算机可执行指令的一般上下文中描述。一般而言，程序模块包括例程、程序、对象、组件、数据结构等等，它们执行特定的任务或实现特定的抽象数据类型。本发明也可以在分布式计算环境中实践，其中，任务由通过通信网络连接的远程处理设备来执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储设备的本地和/或远程存储计算机存储介质中。
参考图1，用于实现本发明的示例系统包括以计算机110形式的通用计算设备。计算机110的组件可包括，但不限于，处理单元120、系统存储器130以及将包括系统存储器的各类系统组件耦合至处理单元120的系统总线121。系统总线121可以是若干种总线结构类型的任一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线以及使用各类总线体系结构的局部总线。作为示例而非局限，这类体系结构包括工业标准体系结构(ISA)总线、微通道体系结构(MCA)总线、增强ISA(EISA)总线、视频电子技术标准协会(VESA)局部总线以及外围部件互连(PCI)总线，也称为Mezzanine总线。
计算机110通常包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是可由计算机110访问的任一可用介质，包括易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质。作为示例而非局限，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于储存诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息的任一方法或技术实现的易失性和非易失性，可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储、盒式磁带、磁带、磁盘存储或其它磁存储设备、或可以用来储存所期望的信息并可由计算机110访问的任一其它介质。通信介质通常具体化为诸如载波或其它传输机制的已调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并包括任一信息传送介质。术语“已调制数据信号”指以对信号中的信息进行编码的方式设置或改变其一个或多个特征的信号。作为示例而非局限，通信介质包括有线介质，如有线网络或直接连线连接，以及无线介质，如声学、RF、红外和其它无线介质。上述任一的组合也应当包括在计算机可读介质的范围之内。
系统存储器130包括以易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质，如只读存储器(ROM)131和随机存取存储器(RAM)132。基本输入/输出系统133(BIOS)包括如在启动时帮助在计算机110内的元件之间传输信息的基本例程，通常储存在ROM 131中。RAM 132通常包含处理单元120立即可访问或者当前正在操作的数据和/或程序模块。作为示例而非局限，图1示出了操作系统134、应用程序135、其它程序模块136和程序数据137。
计算机110也可包括其它可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。仅作示例，图1示出了对不可移动、非易失性磁介质进行读写的硬盘驱动器141、对可移动、非易失性磁盘152进行读写的磁盘驱动器151以及对可移动、非易失性光盘156，如CD ROM或其它光学介质进行读写的光盘驱动器155。可以在示例性操作环境中使用的其它可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质包括但不限于，磁带盒、闪存卡、数字多功能盘、数字录像带、固态RAM、固态ROM等等。硬盘驱动器141通常通过不可移动存储器接口，如接口140连接到系统总线121，磁盘驱动器151和光盘驱动器155通常通过可移动存储器接口，如接口150连接到系统总线121。
上文讨论并在图1示出的驱动器及其相关联的计算机存储介质为计算机110提供了计算机可读指令、数据结构、程序模块和其它数据的存储。例如，在图1中，示出硬盘驱动器141储存操作系统144、应用程序145、其它程序模块146和程序数据147。注意，这些组件可以与操作系统134、应用程序135、其它程序模块136和程序数据137相同，也可以与它们不同。这里对操作系统144、应用程序145、其它程序模块146和程序数据147给予不同的标号来说明至少它们是不同的副本。用户可以通过输入设备，如图形输入板或电子数字化仪164、麦克风163、键盘162和定位设备161(通常指鼠标、跟踪球或触摸垫)向计算机110输入命令和信息。图1中未示出的其它输入设备可包括操纵杆、游戏垫、圆盘式卫星天线、扫描仪等等。这些和其它输入设备通常通过耦合至系统总线的用户输入接口160连接至处理单元120，但是也可以通过其它接口和总线结构连接，如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)。监视器191或其它类型的显示设备也通过接口，如视频接口190连接至系统总线121。监视器191也可与触摸屏面板等集成。注意，监视器和/或触摸屏面板可以物理地耦合到其中包含计算设备110的外壳，如在图形输入板类型的个人计算机中。另外，诸如计算设备110等计算机也可包括其它外围输出设备，如扬声器195和打印机196，它们通过输出外围接口194或其类似物连接。
计算机110可以使用到一个或多个远程计算机，如远程计算机180的逻辑连接在网络化环境中操作。远程计算机180可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其它普通网络节点，并通常包括许多或所有相对于计算机110所描述的元件，尽管在图1中仅示出了存储器存储设备181。图1描述的逻辑连接包括局域网(LAN)171和广域网(WAN)173，但也可包括其他网络。这类网络环境常见于办公室、企业范围计算机网络、内联网以及因特网。
当在LAN网络环境中使用时，计算机110通过网络接口或适配器170连接至LAN 171。当在WAN网络环境中使用时，计算机110通常包括调制解调器172或用于通过WAN 173，如因特网建立通信的其它装置。调制解调器172可以是内置或外置的，它通过用户输入接口160连接至系统总线121。在网络化环境中，相对于计算机110所描述的程序模块或其部分可储存在远程存储器存储设备中。作为示例而非局限，图1示出远程应用程序185驻留在存储器设备181上。可以理解，示出的网络连接是示例性的，也可以使用在计算机之间建立通信链路的其它手段。
健壮共存服务本发明一般针对一种协议，使用该协议，与在用于无线网络通信的RF频谱的一部分中检测到的干扰有关的数据可被传递到网络中的对等节点，主要用于避免干扰的目的，至少缓和干扰在无线网络通信上的效应。可以理解，实现本发明的众多方法都是可行的，并且此处仅描述某些替换。例如，本发明在下文主要参考一种框架来描述，在该框架中插入了RF相关传感器、分类器和应用程序，以动态地检测频谱并处理检测到的数据来缓和干扰在网络通信上的效应。然而，如可以容易地理解的，这一框架不是使用该协议所必需的，相反，耦合到任何软件程序(或甚至其它适当配置的硬件)的传感器都能够使用该协议来交换所传感的干扰相关信息。例如，该框架可以在计算机系统上运行，但是可选地，可以由硬件制造商采用以集成到接入点设备、无线网桥等中。此外，如可以理解的，该协议可被重新排列，因为顺序不是重要的，且并非依照该协议交换的所有信息对于缓和干扰相关问题都是必需的。由此，本发明不限于此处所使用的示例体系结构或任一特定示例，而是相反，一般可以用提供计算中的益处和优点的各种方法来使用。
转向附图的图2，示出了包含无线设备的示例无线网络200，无线设备诸如可以在家庭联网环境中找到的设备，但是当然也可以在其它环境中使用，并且也可连接到一个或多个有线网络设备。在图2的示例网络200中，诸如电缆调制解调器或DSL调制解调器等宽带调制解调器在网络200内接收和发送因特网数据。通常由有线连接(直接或间接地)连接到宽带调制解调器202的无线接入点(无线路由器)204将其它无线设备耦合到宽带路由器202并将其它无线设备彼此耦合。
图2中所示的其它无线设备包括媒体计算机系统206、膝上型计算机208、诸如不同的膝上型或台式计算机等某一其它的无线设备210、以及将视听信号耦合到电视监视器214的媒体中心扩充器212(类似于机顶盒)。注意，替换的媒体中心扩充器可被直接结合到电视监视器中。图2也示出了一个或多个可能的RF干扰源216的表示，干扰源本质上可以是生成可导致对无线网络通信的干扰的RF传输的任何东西，不论是故意在同一频率范围内操作的，诸如无绳电话，还是由于作为操作的副作用而产生的噪声，诸如微波炉。
作为示例，考虑媒体中心206通过接入点204将视听内容流传送到媒体中心扩充器212。在流传送视听数据时，诸如无绳电话等各种非联网RF源216可干扰该视听流。如可以容易地理解的，流可能被中断，或者带宽被约束到使得媒体中心扩充器212耗尽任何缓冲的数据的程度，由此，用户体验是凝固的、不稳定的或其它不正确的图像和/或声音。诸如对电话使用模式典型的情况，对干扰设备的偶然使用一般是不可预测的，且甚至可以对用户是更令人困扰的。
图2所示的某些无线设备包括健壮共存服务(RCS)的实例，在图2中被示为RCS实例2201-2203。如下所述，该健壮共存服务连同协作协议一起提供了一种机制和框架，通过该机制和框架，可在网络中的对等设备(节点)之间交换干扰相关信息，由此可将无线网络上的RF干扰的负面效应缓和到一个程度，或甚至可能消除，由此提供了改进的用户联网体验。
图3示出了健壮共存服务的一个组件子系统，被称为本地处理系统321，以及该本地处理子系统的内部模块和它所连接的各种其它模块和资源。一般而言，如下所述，RCS本地处理系统321互连和协调插入到运行在诸如计算机系统或接入点等网络节点上的健壮共存服务的各种外部模块的操作，以开发可用于以缓和由干扰引起的问题的方式动态地控制无线联网组件的缓和数据。为此，RCS本地处理系统321互连处理由本地频谱硬件(例如，独立的硬件和/或集成到WLAN芯片组中的硬件)检测到的频谱数据的外部模块，并使所处理的信息可用于缓和的目的。健壮共存服务的另一部分被称为RCS信息分发系统421并参考图4描述，它协调对运行各自的健壮共存服务实例的其它远程设备的控制信息传递，以及处理在那些远程设备上传感、处理和接收的控制信息。依照下文所描述的本发明，RCS信息分发系统421实现一种协议，该协议提供本地获取的控制数据以供任何其它对等远程健壮共存服务用于其对应的远程节点上的干扰缓和目的，并获取远程传感的控制数据以供本地节点用于干扰相关缓和。
如图3所示，一般而言，RF传感频谱硬件向本地处理系统321提供传感的原始RF数据。更具体地，频谱传感硬件包括一个或多个独立的频谱芯片(门)3321-332n，和/或嵌入在WLAN网络接口卡(NIC)336中并耦合到适当的天线或其类似物的RF频谱门334(或类似的内建电路)。如图3所示，频谱硬件通过各自的对应驱动器3331-333n和/或335，诸如通过内核模式NDIS(网络驱动器接口规范)接口层338或直接作为频谱设备内核模式驱动器(提供了到用户模式RCS本地处理系统321的接口)将数据传递到本地处理系统321。注意，该健壮共存服务也可在内核中实现，并也支持内核模式分类器和内核模式使用者。为完整起见，图3也示出了用于有线网络连接的LAN小型端口(MP)驱动器339。注意，同样为了完整起见，图3示出了多个传感器，例如独立传感器3321-332n及其各自的驱动器3331-333n，以及RF频谱门334和对应的WLAN小型端口驱动器335，该驱动器包括用于处理RF数据的集成RF频谱数据提供者；然而，可以容易地理解，不需要一个以上RF频谱传感器来缓和干扰问题。实际上，如可以理解的，如果远程传感的RF控制数据可用于允许缓和，则给定系统上不需要本地传感器。
RCS本地处理系统321提供了对内部模块的接口，通过该接口，包括分类器3401-340j和应用程序3421-342k的外部模块可向健壮共存服务321注册。注意，小型端口驱动器3331-333n可以类似地通过用户模式软件模块来插入，并且不必要通过NDIS层338。作为注册的一部分，各种注册模块标识了一个或多个各种类型的数据，其每一个都支持包括分类器模块理解的预定义的一般格式的数据，和/或专有格式的数据(当被路由到对应的分类器时作为二进制大对象来处理)。使用专有格式的能力允许在该框架中使用定制的RF传感器和分类器。数据类型可以是预定义的一般数据和专有数据类型的组合。获取映射(例如，在RCS引擎350中)，以将提供者、分类器、使用者和驱动器相关，来标识如何处理一组当前的信息。标识符可用于将自定义数据路由到正确的分类器，如同关于原始数据的至少一部分是否是预定义格式的评估可以做的，在这一情况下，任何分类器可以使用该原始数据的至少一部分。或者，分类器可接收并丢弃它们不理解的数据。
在RCS本地处理系统321内，RCS引擎350提供其内部模块352-358之间的连通性，该连通性一般适当地路由了数据，如下文所描述的。一般而言，RCS引擎350协调服务中各种模块的活动，并且也将分类器数据储存在例如存储360中以供将来使用。例如，存储360可以保存加了时间标记的干扰分类器信息事件，它可用于历史分析。
通过上述分层的机制，系统352的数据提供者模块352获取由频谱传感硬件3321-332n和/或334传感的原始数据，以及任何原始RF数据和其它较低MAC(媒体访问控制)和PHY(物理)层设备数据。从那里，数据提供者模块352将元数据传输到RCS引擎350，以转发到适当的一个或多个分类器(例如，基于它们所注册的一个或多个相应的数据类型)来处理成已分类数据。在一个实现中，数据提供者模块352和驱动器可使用标识符(例如，OID或API)来传递供对应的一个或多个分类器使用的原始RF数据。如可以容易地理解的，对驱动器模型的使用提供了可扩展性，因为可通过对应的驱动器连接各种频谱传感器，包括新开发的频谱传感器。
注意，本地处理系统321可保持空闲直到需要，即，直到传感了某一RF干扰。为在正确的时刻唤醒本地处理系统321，可使用触发机制362，它包括监视NDIS层338并提供干扰指示的一个或多个组件。此外，注意，触发机制362在获得了某一阈值级别的干扰之前可能不唤醒本地处理系统321来启动干扰处理。
为将RF数据路由到适当的分类器，RCS引擎350将原始数据转发到本地处理系统321的数据分类器模块354。一般而言，分类器模块354与注册的一个或多个分类器3401-340j通信，以向其提供原始频谱数据并返回被称为已分类数据的已处理数据以供将来处理。注意，这也提供了可扩展性，因为新的和/或改进的分类器可在它们变得可用时被简单地插入。
进而，包括一个或多个可插入模块的外部分类器3401-340j本质上查看原始RF数据以确定RF环境中发生了什么。为此，分类器3401-340j处理原始RF数据以执行签名分析等，它可能将RF与其它网络话务度量组合，以标识数据的相关特征以及可能的干扰源(例如，无绳电话、微波炉、蓝牙设备等等)，并提供这一已分类数据用于将来的动作。
本地处理系统321的使用者模块356取已分类数据，并且(通过RCS引擎350)可将其储存在存储360中和/或将已分类数据路由到已注册的应用程序3421-342k，诸如用于阐明检测到的干扰以及用于更高级的处理，来确定如何自适应该程序以避免干扰。为此，一个或多个应用程序向本地处理系统321注册以使用已分类数据来采取某一行动，诸如提供关于干扰的可查看通知或其它指示(例如，诊断应用程序可向用户提示RF问题，诸如“无绳电话正在使用中)，和/或确定将干扰相关通信问题缓和到某一程度的方式。例如，已分类数据可由诸如音频/视频流应用程序等应用程序用于减小正在传输的图像的大小，由此传输更少量的A/V流数据。为此，应用程序可使用已分类数据作为对应用程序的提示，以进行其自己的测试来决定调整其行为时的适当做法。
注意，诸如诊断应用程序等一个应用程序可处理通知，而另一程序可基于已分类数据和任何测试结果来设计其自己的缓和解决方案。再一次，由于用于应用程序的插入模型，该框架的可扩展性特征是显而易见的。
进而，由健壮共存服务确定的干扰缓和相关信息可被传递(例如，通过RCS引擎350)到反馈模块358，从该反馈模块，该信息被传递到WLAN小型端口驱动器335(或WLAN NIC 336)用于执行提供干扰缓和解决方案的动态较高MAC和其它自适应。作为示例，WLAN小型端口驱动器335(或WLAN NIC 336)可从已分类数据和内部WLAN数据中确定，干扰相关问题可通过将频率改变到另一信道、改变发送数据的速率、改变发送数据的定时(诸如避免以可预测模式开始和停止的干扰)以及以其它方式来缓和，这些其它方式包括信道、速率和/或定时解决方案的组合、切换到另一频带、停留在同一信道上同时采用传输躲避、采用分段来减小分组大小(较小的分组与较大的分组相比具有较低的冲突机会，并且在冲突的情况下，由于重发的较小尺寸，重发的成本也较低)等等。
转向图4，如上所述，健壮共存服务的另一子系统包括信息分发服务421，它将在本地计算机系统上传感的干扰信息传递到网络上的其它远程设备，并接收远程传感的类似信息以供本地缓和干扰使用。如图4所示，信息分发服务421包括对等进程470和传输模块472。
依照本发明的一方面，对等进程管理对等表480，并执行包括对等发现482、对等反馈484的任务，并且还管理通过称为协作协议的通信协议486进行的对等通信，如下所述。一般而言，对等发现482可使用即插即用(uPnP)技术来发现参与健壮共存服务的无线节点，诸如处理当前的视听流。
对等反馈484用于使用协作协议来传递每一节点的RF环境和其它特征，并在适当的时间，诸如在干扰检测时和/或以选择的间隔进行更新。协作通信协议486定义了要在节点之间分发的每一节点的RF环境和其它特征的方法、格式和类型。
传输模块472分发对应的协议分组。传输分组的一种方法是通过有线或无线LAN使用IP 490和TCP/IP 492层。另一种方法是通过WLAN或使用同一或另一无线频带的另一无线技术使用链路层。在这一机制中，分组可在与数据相同的信道上发送，或如在名为“Use of Separate Control Channel to Mitigate InterferenceProblems in Wireless Networking(使用单独的控制信道来缓和无线网络中的干扰问题)”的上述相关美国专利申请中所描述的，在非许可频带或甚至是许可频带的信道中可使用一不同的信道。注意，如此处所描述的，使用单独的信道来交换控制信息的一个好处是用于常规数据通信的信道可能无法在干扰时交换这一控制信息，由此也没有控制数据可用于缓和。
如图5所示，在具有多个无线节点的分布式无线网络中，每一节点可具有一个或多个频谱芯片532A和532B，以及各自的相关联健壮共存服务520A和520B的实例。由此，每一节点可使用其各自的信息分发系统421A、421B来聚集分类器信息，将其它节点作为远程对等体来对待。
另一方面是本地对等体，它允许启用RCS的无线节点的共同处理，该处理基于运行在同一无线节点上的另一类似健壮共存服务。这在图5中替换地示出，如果不是被认为单独的节点，则服务被认为是连接且运行在同一节点上的对等体。例如，在具有一个以上频谱芯片的环境中，其中每芯片的类似健壮共存服务运行在同一节点上，健壮共存服务520A和520B可通过其各自的信息分发子系统421A和422B通信，其中它们对彼此都是对等体，但是却是本地对等体，而非远程对等体。
此外，组合同一节点上的类似健壮共存服务提供了获取一组完全功能组件的选项，即使例如每一健壮共存服务不具有一组可单独使得它完全能有功能的完全的组件。由此，图6示出了与类似健壮共存服务620A以及连接到其上的MAC接口的应用程序632补充了连接到健壮共存服务620B的分类器640B、驱动程序633B和RF频谱分析器632B，以提供完整的功能。
转向健壮共存服务320的基本操作的解释，图7表示随时间推移的一个示例(不按任何比例)，它示出了健壮共存服务320的各种内部模块的初始化。如可以理解的，顺序不是重要的，除非需要来自一个模块的初始化的信息来启动和/或完全初始化另一模块。由此，图7示出健壮共存服务320启动RCS引擎350，并初始化各种其它模块，例如RF数据提供者模块352、数据分类器模块354、数据使用者模块356和WLAN反馈模块358。同样，依照本发明，对等进程470和传输模块472也被初始化。
图8示出了在内部初始化之后通过其各自的驱动器向RF频谱传感器(RF数据提供者332)的枚举和注册。健壮共存服务320可选择并设置RF数据提供者332的操作参数，(例如，要检测的带宽、信道检测序列、检测间隔等等)。
图8也示出了健壮共存服务320注册每一请求的分类器(例如，340)，并向其提供枚举的RF频谱传感器/数据提供者的列表。作为响应，数据分类器模块接收对列表上一个或多个RF数据提供者的特定注册请求。应用程序对远程对等体800的注册和连接也在图8中示出。
图9示出了当从RF传感器332接收到数据时的操作。如上所述，数据被提供给适当注册的分类器(例如，340)，返回已分类的数据并然后将该数据转发到适当注册的应用程序342。对应的控制数据可被传递到任何远程对等体，诸如远程对等体800，并且依照本发明的协作协议基于已分类数据用本地控制数据来更新本地对等表。缓和信息(例如，如由健壮共存服务321基于已分类数据计算的或已分类数据本身)然后被发送到反馈模块，用于调整联网参数，来如上所述地缓和干扰问题。
图10示出了当从远程对等体800接收到诸如依照协作协议被格式化为控制数据的已分类数据时的操作。如图10所示，这一远程获取的已分类数据被传递到适当的应用程序342或WLAN小型端口驱动器335(或WLAN NIC 336)，它使用该已处理数据来动态地调整联网参数，以缓和干扰问题。依照本发明，也更新对等表。
协作协议依照本发明的各方面，为每一启用RCS的系统之间的信息交换提供了协作协议，信息包括包含干扰信息的控制数据，由此可得到改进的无线体验。该协作协议可以在家庭网络、企业网络以及在其它计算环境中运行，并且是可扩展的。一般而言，协作协议管理启用RCS的系统节点之间的控制数据的交换，它可以被认为是管理节点之间的控制平面。如上所述，该协议提供了用于对等发现、对等信息交换以及用于绑定用于提供该协议的传输机制的结构/机制。
如上所述，健壮共存服务收集RF干扰信息，并与协作协议相结合，并且在具有接入点的典型无线网络中，在基本服务集(BSS)内交换对应的控制数据。控制数据可用于发信号通知其它模块和应用程序，使得可在每一本地接收系统上提供并采取干扰缓和动作。用于交换协作协议的控制数据的路径被分配给当前的RF信道、当前频带中的单独RF信道、另一非许可频带中的完全独立的信道(例如，从2.4GHz的802.11g移至5GHz的802.11a)、或甚至选择许可频段中的RF信道，如在名为“Use of Separate Control Channel to Mitigate Interference Problems in WirelessNetworking(使用单独的控制信道来缓和无线网络中的干扰问题)”的上述相关美国专利申请中所描述的。三个传输选项提供了启用RCS系统的频谱可扩展性和向后兼容性，它允许用户集成较旧的设备，例如这些设备可被制成由启用RCS的系统从经历高干扰量的信道移至经历较少干扰的其它信道，但是不能移至另一非许可频带和/或移至许可频带。
由此，使用该协作协议，远程(和本地)对等体可提供关于其直接环境的无线电干扰和频谱细节。重要的是，一个对等体可以向远程对等体通知本地化的干扰，该干扰可以由通知的对等体收集和使用来启动干扰缓和。
如上所述，不论是本地还是远程获得的干扰信息都被格式化为在每一设备各自的对等表480(图4)中维护的记录，这也在图11中由对等表480A-480C示出。RF干扰可以是远场(由所有的节点以类似的强度看到)或近场(仅由某些节点看到，而不能由其它节点看到)的。在近场情况下，接收器节点处的情况对直接向其发送的节点可用。该信息被保持在对等表中。
对等表(例如，480C)的内容由本地和远程对等体共享，并用于主要基于接收器节点处的情况来决定如何修改从节点的传输。健壮共存服务的各种操作针对以不同级别的粒度(在细节和时间的级别上)收集环境数据，并使得它们对对等体可用。
在图11概括地表示的一个实现中，对等表480包含三个粒度级别的共存信息，包括包含环境类型的信息的第一级(级1)，包括关于无线节点的一般信息，诸如节点ID(MAC地址、物理位置)、能力(WPA/802.11i、传输类型a/b/g等等)、LAN环境(当前BSSID、当前SSID、当前信道、当前传输功率、当前信号强度RSSI)以及话务参数(诸如分组丢失、队列长度以及重发数)。
第二级(级2)包含关于(通常是所有)802.11信道的较粗级别的已知频带情况信息，诸如干扰的存在或不存在等等。这给出了整个802.11a/b/g频带的概述，以及允许应用程序、WLAN MP驱动器等中的缓和算法决定切换到哪一频带和/或信道和/或避免干扰的另一方法的足够信息。这一增强的RF信息可包括按照802.11(k)无线电度量，以及按照802.11(h)的动态频率和功率调整信息。
第三级(级3)包含信道情况信息，包括关于当前操作的802.11信道中的任何干扰信号的特性的相对详细且具体的信息。这一信息可包括指示何时采取措施的时间标记、干扰信号的特性、频率中干扰信号的位置、占空度、检测的或处理的数据的周期性和任何其它类型，它们可用于确定缓和动作。
并非所有的时候都需要完整的三级信息可用，然而当三级信息可用时，RCS缓和操作通常将是最有效的。然而，缓和可以仅使用级1和级2来尝试，并且某些缓和在只有级1可用的情况下仍是可能的。
如图1中由各组不同的表480A-480C概括地表示的，在接入点环境中，每一RCS的信息分发系统将其自己的控制数据(共存信息)保存在其各自的对等表的行零(R0)中，并将其一次跳跃对等体的控制数据保存在行一(R1)中。为缓和的目的，任一节点仅需要其自己的或一次跳跃对等体的知识。由此，由于本示例中的接入点具有多个对等体，因此接入点保存关于其自己的控制数据(在行零中)，以及用于完整到信息已知的程度(例如，对于启用RCS的设备为三级)的每一连接的设备的记录。在特别网络中，设备彼此跟踪。下表陈述了对节点类型维护的信息
从RCS的视点，任一节点(例如，节点A)处的控制数据的主要用途是决定节点A(发送节点)处是否有干扰、相距一次跳跃的节点(接收节点)处是否有干扰、以及如果存在干扰，则在节点A处采取什么缓和动作。其次，控制数据可由其它系统功能通过访问储存在接入点的对等表中的信息来使用。例如，这一功能的非穷尽列表包括管理功能，该功能选择网状网络中站在扩展服务集(ESS)中应当相关联的接入点、最佳多跳路由、以及为诸如QoS选项和所选择的参数、话务负载、位置信息等附加信息提供单个可扩展表的能力。注意，如图11所示，协作协议允许除前三级中的数据以外，也可以维护和交换扩展数据。
尽管上述健壮共存服务是以BSS为中心的，并且因此不需要任何单独的节点发现，因为IBSS(或基础结构BSS)的信息具有相关联的可操作节点，但是仍执行能力发现作为交换控制数据的一部分。由此，一旦启用RCS的系统与WLAN AP相关联，它开始通过发现消息交换来查找其它启用RCS的系统。在这一交换期间，为协议的交换选择协作协议和传输。如上所述，传输的选择可以是IP或链路层。
如图12A和12B中概括地表示的，在发现阶段期间协商协作协议机制。如可以从图12A见到的，交换查询和响应来建立三种机制。此外，如图12B所示，交换控制数据，即，每一节点的R0信息被发送到其它节点，在其它节点处该信息被记录为行一(R1)信息。注意，接入点被示为在行一(R1)中创建条目，然而可以理解，它是下一可用行，因为来自一个或多个先前的对等体的控制数据可能已占据在行一开始的先前的行。图12B还示出了常规心跳信息的交换，伴随了控制数据。如可以容易地理解的，仅可交换对控制数据的任何改变(增量)，然而控制数据相对较小，且因此，仅仅提供控制数据并不是负担。
在这一点上，发现和设置已完成，并且在两个对等体之间达到了关于RF频谱和干扰信息交换的稳定状态。如图13A和13B中所示的，节点保持连接，且交换其R0数据，只要发送和检测了心跳。尽管未示出，一个或两个节点可启动“断开”，由此RCS协作协议会话结束，且相应地更新对等表。
以此方式，设备可为了缓和数据通信上的干扰效应的目的而与对等体交换控制数据。如可以理解的，在特别/网状类型网络中，可扩展对等表以支持多个对等体。注意，在未来的环境中，其中数据可在多个频率上传递，诸如一个信道用于接收数据，一个信道用于发送数据，可使用不同的对等表(或附加行)来单独地维护与每一频率有关的控制数据。
总结如可以从以上详细描述中见到的，提供了一种协议，通过该协议，无线网络中的节点交换控制数据，且因此能够避免无线网络通信上的干扰或缓和干扰的效应。该协议允许对来自不同可能传输中的一个传输的否定，并且还提供了关于控制数据的不同粒度级别，使得设备可基于其能力来交换不同级别的控制数据。该协议允许基于本地传感的数据和远程传感的干扰数据的缓和，由此提供了包括在存在RF干扰时的一种改进的无线体验。
尽管本发明允许各种修改和替换构造，然而在附图中示出并在上文详细描述了其某些所示的实施例。但是，应当理解，没有任何意图将本发明限于所揭示的具体形式，而是相反，本发明旨在覆盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、替换构造和等效技术方案。
权利要求
1.在包括无线网络的计算环境中，一种方法，包括在所述网络中的本地节点处获取所述网络中的远程节点的远程获取的控制数据，所述控制数据包括对应于所述远程节点的RF频谱干扰相关信息；以及将所述远程获取的控制数据提供给确定与缓和由干扰引起的问题有关的动作的组件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述本地节点处获取本地控制数据，所述本地控制数据包括对应于所述本地节点的RF频谱干扰相关信息；以及将所述本地控制数据发送到所述远程节点。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述本地控制数据发送到所述远程节点包括结合心跳发送所述控制数据。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述本地控制数据发送到所述远程节点包括接收在所述本地节点处传感的已分类数据，并结合通知发送对应于所述已分类数据的控制数据。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将所述远程获取的控制数据提供给确定与缓和由干扰引起的问题有关的动作的组件。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在网络中的节点处，发现所述远程节点的能力。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本地节点包括接入点，且所述方法还包括在对等表中维护所述远程获取的控制数据。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远程节点包括接入点，且所述方法还包括在对等表中维护所述远程获取的控制数据。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述本地节点和所述远程节点之间协商用于传递控制数据的传输。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述远程获取的控制数据包括结合心跳接收所述控制数据。
11.如权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述远程获取的控制数据包括结合通知接收所述控制数据。
12.至少一个具有计算机可执行指令的计算机可读介质，当执行所述指令时，执行如权利要求1所述的方法。
13.至少一个具有计算机可执行指令的计算机可读介质，当执行所述指令时，执行以下步骤发现无线网络中的对等节点的能力，所述能力关于交换本地获取的控制数据与远程获取的控制数据，所述本地获取的控制数据和远程获取的控制数据包括RF频谱干扰相关信息；以及基于所发现的能力交换所述控制数据，包括将所述本地获取的控制数据发送到所述对等节点，以及从所述对等节点接收所述远程获取的控制数据。
14.如权利要求13所述的计算机可读介质，其特征在于，发现所述对等节点的能力包括接收所述对等节点正运行健壮共存服务的指示。
15.如权利要求13所述的计算机可读介质，其特征在于，发现所述对等节点的能力包括接收所述对等节点能够通过与主数据通信信道分离的传输接收所述本地获取的控制数据的指示。
16.如权利要求15所述的计算机可读介质，其特征在于，还包括在所述本地节点和所述远程节点之间协商用于传递控制数据的传输。
17.如权利要求13所述的计算机可读介质，其特征在于，发现所述对等节点的能力包括接收所述对等节点能够依照协作协议接收所述本地获取的控制数据的指示，在所述协作协议中，所述控制数据被格式化成多个粒度级别。
18.如权利要求13所述的计算机可读介质，其特征在于，将所述本地获取的控制数据发送到所述对等节点包括结合心跳发送所述本地获取的控制数据。
19.如权利要求13所述的计算机可读介质，其特征在于，将所述本地获取的控制数据发送到所述对等节点包括结合通知发送所述本地获取的控制数据。
20.如权利要求13所述的计算机可读介质，其特征在于，还包括将所述远程获取的控制数据提供给确定与缓和由干扰引起的问题有关的动作的组件。
21.如权利要求13所述的计算机可读介质，其特征在于，所述本地节点包括接入点，并且所述步骤还包括在对等表中维护所述远程获取的控制数据。
22.如权利要求13所述的计算机可读介质，其特征在于，所述远程节点包括接入点，并且所述步骤还包括在对等表中维护所述远程获取的控制数据。
23.如权利要求13所述的计算机可读介质，其特征在于，还包括在对等表中维护所述远程获取的控制数据、接收对所述远程获取的控制数据的更新、以及基于所述更新来更新所述对等表。
24.在包括无线网络的计算环境中，一种系统，包括本地节点中的发现机制，所述发现机制向远程对等节点查询关于所述远程节点的机制的能力信息，其中，所述机制提供了包括RF频谱干扰相关信息的远程获取的控制数据；以及所述本地节点处的对等进程，所述对等进程接收所述远程获取的控制数据，并在对等表中维护对应于所述控制数据的记录，所述对等表可被访问来基于所述干扰相关信息确定用于在主数据信道上与所述远程对等节点通信的缓和解决方案。
25.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述发现机制建立用于从所述远程对等节点接收所述控制数据的传输。
26.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述发现机制建立用于从所述远程对等节点接收所述控制数据的特定协作协议。
27.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述发现机制确定共存服务的一个版本正在所述远程对等节点上运行。
28.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述对等进程从所述远程节点接收对所述远程获取的控制数据的更新，并基于所述更新来更新所述对等表。
29.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述对等进程将本地获取的控制数据发送到所述远程对等节点。
30.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述本地节点包括接入点，且其中，所述对等表包含用于与所述接入点相关联的至少一个其它对等节点的条目。
31.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述远程节点包括接入点。
32.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述本地节点是网状类型网络的一部分，并且其中，所述对等表包含用于与所述接入点相关联的至少一个其它远程对等节点的条目。
33.至少一个其上储存了数据结构的计算机可读介质，所述数据结构包括第一记录，包含对应于无线网络中的本地节点的第一控制数据，所述控制数据包括在所述本地节点处检测到的RF频谱干扰相关信息；第二记录，包含对应于无线网络中的远程节点的第二控制数据，所述控制数据包括在所述远程节点处检测到的RF频谱干扰相关信息；以及其中，所述第二记录可在所述第一节点处访问，以基于所述干扰相关信息确定数据传输参数，来缓和从所述第一节点到所述第二节点的数据传输上的干扰效应。
34.如权利要求33所述的计算机可读介质，其特征在于，所述第一记录包括至少两个字段，每一字段对应于关于所述干扰相关信息的粒度级别。
35.如权利要求33所述的计算机可读介质，其特征在于，所述第一记录包括至少三个字段，包括包含RF环境数据的第一字段、包含关于RF频带内的信道的粗略频带信息的第二字段、以及包含RF干扰数据的第三字段。
36.如权利要求35所述的计算机可读介质，其特征在于，所述第三字段包括一特定干扰相关信息集合中的至少一项，所述集合包含指示干扰信号的类型的数据；干扰频率数据；干扰占空度信息；以及干扰周期性数据。
37.如权利要求35所述的计算机可读介质，其特征在于，还包括用于扩展数据的第四字段。
全文摘要
所描述的是一种协议，通过该协议，包括对等节点(诸如计算机系统和接入点)的无线网络通信设备协作地交换关于在网络中检测到的RF干扰的信息。该协议管理运行能够处理控制数据的服务的计算节点之间对应于检测到的干扰的格式化控制数据的交换。使用对等表来维护本地获取和远程获取的控制数据。对等表中的记录用关于干扰和联网信息的不同粒度级别来排列。通过协作协议收集的干扰信息然后可由网络中的对等设备使用来适应于缓和干扰相关问题。该协议也提供了对等节点能力的发现，包括可以与主数据信道传输不同的、用于控制数据的可协商传输。
文档编号H04L1/00GK1791109SQ20051012883
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月2日 优先权日2004年12月3日
发明者A·阿布西谢克, P·G·马德哈瓦恩, V·M·庞希尼 申请人:微软公司