用于无线网络中的同步分组发送器选择的方法、设备和计算机程序产品的制作方法

用于无线网络中的同步分组发送器选择的方法、设备和计算机程序产品的制作方法
【专利摘要】本发明提供了允许访问无线通信介质所述的方法、设备和计算机程序产品的示例性实施例。在示例性实施例中，一种方法包括：由第一无线节点确定在包括多个无线节点的无线通信网络中是否有足够的主导节点处在范围内；以及响应于确定没有足够的主导节点处在范围内，由第一无线节点承担主导节点的角色以参与无线通信网络中的同步消息竞争。
【专利说明】用于无线网络中的同步分组发送器选择的方法、设备和计 算机程序产品

【技术领域】
[0001] 本发明的领域涉及无线短距离通信，更具体来说涉及访问无线通信介质。

【背景技术】
[0002] 现今的社会已经出于各种目的采用了无线通信装置并且正变得依赖于无线通信 装置，比如用于把无线通信装置的用户与其他用户连接。无线通信装置的范围可以包括从 电池供电的手持式装置到利用电力网络作为电源的家用和/或商用装置。由于无线通信装 置的快速发展，已经出现了能够实现全新类型的通信应用的若干领域。
[0003] 蜂窝网络便于通过较大地理区域的通信。这些网络技术通常以世代来划分，其开 始于1970年代晚期到1980年代早期的提供基线语音通信的第一代（1G)模拟蜂窝电话并 且一直到现今的数字蜂窝电话。GSM是广泛采用的2G数字蜂窝网络的一个实例，其在欧洲 是在900MHZ/1. 8GHZ频带内通信并且在美国是在850MHz和1. 9GHZ处通信。虽然例如GSM 之类的长距离通信网络是用于发送和接收数据的广为接受的途径，但是由于成本、通信量 和立法因素，这些网络可能并不适合于所有数据应用。
[0004] 短距离通信技术提供了避免在大型蜂窝网络中所遇到的其中一些问题的解决方 案。Bluetooth?是在市场中快速赢得认可的短距离无线技术的一个实例。除了 Bluetooth? 之外，其他普及的短距离通信技术包括Bluetooth? Low Energy (低能量)、IEEE802.il无 线局域网（WLAN)、无线 USB (WUSB)、超宽带（UWB)、ZigBee (IEEE802. 15.4、IEEE802. 15.4a) 以及超高频射频标识（UHF RFID)技术。所有这些无线通信技术都具有使其适合于多种应 用的特征。
[0005] 针对短距离无线装置的应用正在演进成包括感知应用，其为装置提供关于本地网 络环境的感知。通过使得用户能够利用其移动无线装置按照对等方式共享本地情境数据， 感知应用具有扩展商业和社交联网的前景。举例来说，用户可能能够实时共享信息以用于 局域商业联网、社交联网、约会、个人安全、广告、出版和搜索。


【发明内容】

[0006] 本发明的方法、设备和计算机程序产品的示例性实施例允许访问无线通信介质。
[0007] 根据本发明的一个不例性实施例，一种方法包括：
[0008] 由第一无线节点确定在包括多个无线节点的无线通信网络中是否有足够的主导 节点处在范围内；以及
[0009] 响应于确定没有足够的主导节点处在范围内，由第一无线节点承担主导节点的角 色以参与无线通信网络中的同步消息竞争。
[0010] 根据本发明的一个不例性实施例，一种方法包括：
[0011] 其中，确定在无线通信网络中是否有足够的主导节点处在范围内包括：
[0012] 由第一无线节点检测无线通信网络中的处在范围内的通信事件；以及
[0013] 由第一无线节点计算在没有检测到同步消息的情况下连续通信事件的数目。
[0014] 根据本发明的一个不例性实施例，一种方法包括：
[0015] 当所计算的在没有检测到同步消息的情况下连续通信事件的数目超出第一预定 义阈值数目时，由第一无线节点确定没有足够的主导节点处在范围内。
[0016] 根据本发明的一个不例性实施例，一种方法包括：
[0017] 其中，在没有检测到同步消息的情况下连续通信事件的预定义的第一阈值数目是 3〇
[0018] 根据本发明的一个示例性实施例，一种方法包括：
[0019] 其中，在没有检测到同步消息的情况下连续通信事件的预定义的第一阈值数目是 5〇
[0020] 根据本发明的一个不例性实施例，一种方法包括：
[0021] 其中，确定在无线通信网络中是否有足够的主导节点处在范围内包括：
[0022] 由第一无线节点检测无线通信网络中的处在范围内的通信事件；以及
[0023] 由第一无线节点计算具有来自单一节点的同步消息的连续通信事件的数目。
[0024] 根据本发明的一个不例性实施例，一种方法包括：
[0025] 当所计算的具有来自单一节点的同步消息的连续通信事件的数目超出预定义的 第二阈值数目时，由第一无线节点确定没有足够的主导节点处在范围内。
[0026] 根据本发明的一个不例性实施例，一种方法包括：
[0027] 其中，在没有检测到同步消息的情况下具有来自单一节点的同步消息的连续通信 事件的预定义的第二阈值数目是5。
[0028] 根据本发明的一个示例性实施例，一种方法包括：
[0029] 其中，在没有检测到同步消息的情况下具有来自单一节点的同步消息的连续通信 事件的预定义的第二阈值数目是7。
[0030] 根据本发明的一个不例性实施例，一种方法包括：
[0031] 由第一无线节点确定在无线通信网络中有足够的主导无线节点处在范围内；
[0032] 由第一无线节点基于无线通信网络中的处在范围内的主导无线节点的当前数目 或者处在范围内的无线节点的估计数目的至少其中之一计算随机抽选；以及
[0033] 响应于赢得所述随机抽选，由第一无线节点承担主导无线节点的角色以参与通信 网络中的同步消息竞争。
[0034] 根据本发明的一个不例性实施例，一种设备包括：
[0035] 至少一个处理器；
[0036] 包括计算机程序代码的至少一个存储器；
[0037] 所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置成利用所述至少一个处理器使得 所述设备至少实施以下步骤：
[0038] 确定在包括多个无线节点的无线通信网络中是否有足够的主导节点处在范围内； 以及
[0039] 响应于确定没有足够的主导节点处在范围内，承担主导节点的角色以参与无线通 信网络中的同步消息竞争。
[0040] 根据本发明的一个示例性实施例，一种设备包括：
[0041] 其中，确定在无线通信网络中是否有足够的主导节点处在范围内包括：
[0042] 所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置成利用所述至少一个处理器使得 所述设备至少实施以下步骤：
[0043] 检测无线通信网络中的处在范围内的通信事件；以及
[0044] 计算在没有检测到同步消息的情况下连续通信事件的数目。
[0045] 根据本发明的一个不例性实施例，一种设备包括：
[0046] 所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置成利用所述至少一个处理器使得 所述设备至少实施以下步骤：
[0047] 当所计算的在没有检测到同步消息的情况下连续通信事件的数目超出第一预定 义阈值数目时，确定没有足够的主导节点处在范围内。
[0048] 根据本发明的一个示例性实施例，一种设备包括：
[0049] 其中，在没有检测到同步消息的情况下连续通信事件的预定义的第一阈值数目是 3〇
[0050] 根据本发明的一个不例性实施例，一种设备包括：
[0051] 其中，在没有检测到同步消息的情况下连续通信事件的预定义的第一阈值数目是 5〇
[0052] 根据本发明的一个不例性实施例，一种设备包括：
[0053] 其中，确定在无线通信网络中是否有足够的主导节点处在范围内包括：
[0054] 所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置成利用所述至少一个处理器使得 所述设备至少实施以下步骤：
[0055] 检测无线通信网络中的处在范围内的通信事件；以及
[0056] 计算具有来自单一节点的同步消息的连续通信事件的数目。
[0057] 根据本发明的一个不例性实施例，一种设备包括：
[0058] 所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置成利用所述至少一个处理器使得 所述设备至少实施以下步骤：
[0059] 当所计算的具有来自单一节点的同步消息的连续通信事件的数目超出预定义的 第二阈值数目时，确定没有足够的主导节点处在范围内。
[0060] 根据本发明的一个不例性实施例，一种设备包括：
[0061] 其中，在没有检测到同步消息的情况下具有来自单一节点的同步消息的连续通信 事件的预定义的第二阈值数目是5。
[0062] 根据本发明的一个不例性实施例，一种设备包括：
[0063] 其中，在没有检测到同步消息的情况下具有来自单一节点的同步消息的连续通信 事件的预定义的第二阈值数目是7。
[0064] 根据本发明的一个不例性实施例，一种设备包括：
[0065] 所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置成利用所述至少一个处理器使得 所述设备至少实施以下步骤：
[0066] 确定在无线通信网络中有足够的主导无线节点处在范围内；
[0067] 基于无线通信网络中的处在范围内的主导无线节点的当前数目或者处在范围内 的无线节点的估计数目的至少其中之一计算随机抽选；以及
[0068] 响应于赢得所述随机抽选，承担主导无线节点的角色以参与通信网络中的同步消 息竞争。
[0069] 根据本发明的一个示例性实施例，一种计算机程序产品包括记录在计算机可读非 瞬时性存储介质上的计算机可执行程序代码，所述计算机可执行程序代码包括：
[0070] 用于由第一无线节点确定在包括多个无线节点的无线通信网络中是否有足够的 主导节点处在范围内的代码；以及
[0071] 用于响应于确定没有足够的主导节点处在范围内而由第一无线节点承担主导节 点的角色以参与无线通信网络中的同步消息竞争的代码。
[0072] 所得到的示例性实施例允许访问无线通信介质。

【专利附图】

【附图说明】
[0073] 图1示出了自组织网络的示例性网络图示，其中所有STA都处于相同的竞争组中。 STA操作在两种角色的其中之一下：与其他主导STA竞争以发送信标的主导同步STA ;不发 送信标的非主导同步STA。根据本发明的至少一个实施例，主导同步STA角色由用于邻居感 知联网的主导选举算法确定。
[0074] 图2是根据本发明的至少一个实施例的图1的无线装置STA1中在实施主导选举 算法时的操作步骤的示例性流程图。
[0075] 图3是根据本发明的至少一个实施例的图1的无线装置STA1和无线装置STA2的 示例性功能方块图。
[0076] 图4是根据本发明的至少一个实施例的图1的无线装置STA1中的操作步骤的示 例性流程图。
[0077] 图5示出了本发明的一个示例性实施例，其中根据本发明的一个示例性实施例示 出了基于磁性、电子和/或光学技术的可移除存储介质，比如用于存储数据和/或作为示例 性计算机程序产品的计算机程序代码的磁盘、光盘、半导体存储器装置以及micro-SD存储 卡（SD是指安全数字标准)。

【具体实施方式】
[0078] 本章节被组织成以下三个主题：
[0079] A、WLAN通信技术
[0080] B、感知网络技术
[0081] C、用于邻居感知联网的主导选举算法
[0082] A、WLAN诵信抟术
[0083] IEEE802. 11标准规定了示例性无线局域网（WLAN)操作的方法和技术。其实例包 括IEEE802. 11B和802. llg无线局域网规范，所述规范是对应于2. 4GHz ISM频带内的传 统WLAN 应用的主要技术。对于 IEEE802. lla、b、d、e、g、h、i、j、h、n、r、s、u、v和 z 协议 将针对IEEE802. 11标准的各种修if整合成某础标准"IEEE802. 11-2012, Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications(无线介质访问控制（MAC) 和物理层（PHY)规范2012年2月。自那以后，新兴的宽带应用刺激了开发用于短距离 通信的非常高速的无线网络的兴趣，例如将在各个频带内提供非常高的吞吐量的所规划的 IEEE802. llac和所规划的IEEE802. llad WLAN规范。这些IEEE802. 11标准的应用包括用 于家庭和办公室的例如消费电子装置、电话、个人计算机和接入点之类的产品。
[0084] WLAN可以被组织成独立基本服务集（IBSS)或基础设施基本服务集（BSS)。独立基 本服务集（IBSS)中的无线装置或站（STA)彼此直接通信，并且在IBSS中没有接入点。WLAN 自组织网络具有独立配置，其中移动装置在没有来自固定接入点的支持的情况下彼此直接 通信。WLAN自组织网络支持类似于Bluetooth?微微网的分布式活动。IEEE802. 11标准为 无线装置提供了类似于Bluetooth?查询和扫描特征的服务查询特征。
[0085] 独立基本服务集（IBSS)具有BSS标识符（BSSID)，其是对应于特定自组织网络的 独有标识符。其格式与IEEE48比特地址的格式完全相同。在自组织网络中，BSSID是被本 地管理的个别地址，其由发起自组织网络的装置随机生成。
[0086] 同步是自组织网络中的各个装置彼此达成步调一致的处理，从而使得可靠的通信 成为可能。MAC提供了同步机制，从而允许支持利用跳频或者其中物理层的参数随时间改变 的其他基于时间的机制的物理层。所述处理涉及信标发送以声明自组织网络的存在，并且 进行查询以发现自组织网络。一旦发现自组织网络，装置就加入该自组织网络。这一处理 在自组织网络中完全是分布式的，并且依赖于由定时同步功能（TSF)提供的共同时间基础。 TSF可以保持一个运行在1MHz并且由来自其他装置的信息更新的64比特定时器。当装置 开始操作时，其可以把所述定时器重置到零。所述定时器可以由在信标帧中接收到的信息 更新。
[0087] 每一个无线装置或STA保持一个以微秒为增量计数的模数为264的TSF定时器。 各个STA预期在标称速率下接收信标帧。信标帧之间的间隔由STA的信标周期参数定义。 发送信标帧的STA设定该信标帧的时间标记的数值，从而使其等于该STA的TSF定时器在 向PHY发送包含所述时间标记的第一个比特的数据符号时的数值加上进行发送的STA从 MAC-PHY接口到其与天线或发光二极管（LED)发射表面的接口的通过其本地PHY的延迟。
[0088] 在自组织网络中，由于没有接入点（AP)来充当对应于该自组织网络的中心时间 源，因此所述定时器同步机制在自组织网络的各个移动装置之间完全是分布式的。由于没 有AP，因此发起自组织网络的移动装置将开始于将其TSF定时器重置到零以及发送信标、 选择信标周期。这样就建立了用于该自组织网络的基本信标发送处理。在建立自组织网 络之后，该自组织网络中的每一个装置将在目标信标发送时间（TBTT)到达之后尝试发送信 标。为了最小化所发送的信标帧在介质上的实际冲突，自组织网络中的每一个装置可以选 择一个随机延迟数值，在尝试其信标发送之前该装置可以允许所述随机延迟数值到期。
[0089] 一旦某一装置施行了导致一项或更多项自组织网络描述的查询，该装置可以选择 加入其中一个自组织网络。加入处理是完全发生在移动装置内部的纯粹本地处理。不存在 针对外部世界的表明某一装置已加入特定自组织网络的指示。加入一个自组织网络可能需 要将移动装置的所有MAC和物理参数与所期望的自组织网络同步。为此，所述装置可以利 用来自自组织网络描述的定时器的数值更新其定时器，其中通过加上自从获取所述描述之 后所经过的时间对来自自组织网络描述的定时器的数值进行修改。这样将把其定时器同步 到自组织网络。可以采用自组织网络的BSSID以及能力信息字段中的参数。一旦这一处理 完成，移动装置就已加入自组织网络，并且准备好开始与自组织网络中的各个装置进行通 ?目。
[0090] 在IEEE802. 11协议中存在三种主要类型的介质访问控制（MAC)帧：管理帧、控制 帧和数据帧。管理帧提供管理服务。数据帧载送有效载荷数据。控制帧帮助递送数据和管 理帧。这些类型的MAC帧当中的每一种由MAC报头、帧主体和帧校验序列（FCS)构成。报 头包含被用于定义802. 11MAC帧的类型并且提供处理MAC帧所必要的信息的控制信息。帧 主体包含在管理类型或数据类型帧中所包括的数据或信息。帧校验序列是表示MAC报头和 帧主体字段的所有字段上的循环冗余校验（CRC)的一个数值。
[0091] 1、信标
[0092] 信标帧是被周期性地发送以便允许移动装置找到并识别自组织网络的管理帧。 IBSS中的信标生成是分布式的。信标周期的数值被包括在信标和探测响应帧中，并且各个 装置或STA在加入该IBSS时采用该信标周期。IBSS的所有成员都参与信标生成。每一个 STA保持其自身的被用于信标周期定时的TSF定时器。IBSS内的信标间隔由STA在装置内 施行START (发起）请求原语以创建该IBSS时确立。这样就定义了恰好分隔开一个信标周 期的一系列目标信标发送时间（TBTT)，自组织网络必须在该时间处发送信标。零时间被定 义为一个TBTT。在每一个TBTT处，STA等待随机后退间隔，如果所述随机延迟已到期并且 在所述延迟周期期间没有来自该STA作为其成员的IBSS的其他信标帧，则该STA随后发送 标中贞。
[0093] 信标帧包括以下字段：时间标记、信标间隔以及能力信息。时间标记包含装置的同 步定时器（TSF)在发送该帧时的数值。能力信息字段是一个16比特字段，其标识出装置的 能力。信标帧中的各个信息元素是服务集标识符（SSID)、所支持的速率、一个或更多物理参 数集、可选的无竞争参数集、可选的自组织网络参数集以及可选的通信量指示地图。在32 字节SSID的格式或内容方面不存在限制。
[0094] 将变为活跃的第一个自组织装置建立IBSS，并且开始发送将要保持各个装置之间 的同步的信标。其他自组织装置可以在接收到信标并且接受在信标帧中发现的IBSS参数 (比如信标间隔）之后加入网络。
[0095] 加入自组织网络的每一个装置如果在来自另一装置的信标本应被发送之后的一 个较短的随机延迟周期内没有侦听到该信标则可以周期性地发送信标。如果某一装置在所 述随机延迟周期内没有侦听到信标，则该装置假设没有其他装置活跃并且需要发送信标。 从自组织网络周期性地发送信标信号。信标帧被周期性地发送并且包括发送装置的地址。 [0096] 2、探测I请求
[0097] 探测请求帧是由尝试快速找到无线LAN的移动装置发送的管理帧。其可以被用来 找到具有特定SSID的无线LAN或者找到任何无线LAN。探测请求帧可以包含服务属性请 求。接收到探测请求的效果是使得装置利用探测响应做出响应。当某一无线装置到达某一 自组织网络的任何成员的通信范围内时，其探测请求帧查询信号被检测到所述查询的该自 组织网络的某一成员应答。自组织网络中的某一装置利用探测响应对探测请求帧查询信号 做出响应，所述探测响应包含响应装置的地址。探测响应巾贞还包括时间标记、信标间隔、能 力信息、SSID的各个信息元素、所支持的速率、一个或更多物理参数集、可选的无竞争参数 集以及可选的自组织网络参数集。
[0098] 对于主动扫描，WLAN无线电装置可以利用探测请求中的SSID在其正在扫描的介 质上广播探测请求。WLAN无线电装置将把任何接收到的信标或探测响应添加到所缓存的基 本服务集标识符（BSSID)扫描列表中。对于被动扫描，WLAN无线电装置不发送探测请求，相 反其在介质上进行一段时间的侦听，并且把任何接收到的信标或探测响应添加到其所缓存 的BSSID扫描列表中。WLAN无线电装置可以扫描基础设施和自组织网络全部二者，而不管 其网络模式的当前设定如何。WLAN无线电装置可以使用主动或被动扫描方法或者全部两种 扫描方法的组合。在施行主动扫描时，WLAN无线电装置在其所发送的探测请求中把BSSID 设定到广播MAC地址。WLAN无线电装置在其所支持的所有频率介质和频带上施行扫描。
[0099] 3、探测丨响应
[0100] IBSS中的各个装置或STA对探测请求做出响应，前提是其在给定时间是清醒的以 便接收并且对探测请求做出响应。在IBSS中，发送了信标帧的STA保持在清醒状态下并且 对探测请求做出响应，直到接收到具有当前BSSID的信标帧为止。在IBSS中可能有多于一 个STA对任何给定探测请求做出响应，特别在多于一个STA遵循最近的TBTT发送了信标帧 的情况下尤其是如此，这或者是由于没有成功接收到先前的信标帧，或者是由于信标发送 之间的冲突。在IBSS中，当探测请求中的SSID是通配符SSID或者与接收到探测请求帧的 STA的具体SSID匹配时，所述STA利用探测响应做出响应。在IBSS中，自从上一个TBTT之 后发送了信标帧的STA对组寻址的探测请求帧做出响应。IBSS中的STA对发送到该STA的 个别地址的探测请求帧做出响应。作为针对生成了所述探测请求的STA的地址的定向帧发 送探测响应帧。
[0101] 4、具有冲突擗免的载波侦听多址访问（CSMA/CA)
[0102] 根据一个示例性实施例，IEEE802. 11WLAN可以使用两种类型的发送：分布式协调 功能（DCF)和点协调功能（PCF)。DCF采用具有冲突避免的载波侦听多址访问（CSMA/CA)。 可以由接收器对所接收到的分组进行肯定确认。发送可以开始于请求发送（RTS)，并且接收 器可以利用允许发送（CTS)做出响应。可以通过这两条消息清空信道，这是因为侦听到RTS 和CTS的至少其中之一的所有STA可以抑制其自身的发送开始。由发送器发送的请求发送 (RTS)分组以及由预期接收器作为应答发送的允许发送（CTS)分组可以警告处在所述发送 器或接收器的范围内的所有其他装置避开在主分组的持续时间期间进行发送。
[0103] 根据一个示例性实施例，在发送数据分组时，每一个数据分组可以具有包含将对 于当前分组之后的一个间隔为发送器和接收器预留信道的持续时间数值的网络分配矢量 (NAV)，其等于NAV持续时间。网络分配矢量（NAV)是可以由每一个STA保持的指标，其表明 将不会由该STA在无线介质上发起发送的时间周期，而不管该STA的物理载波侦听功能是 否侦听到介质正繁忙。将NAV用于载波侦听被称作虚拟载波侦听。接收到有效帧的STA可 以对于其中新的NAV数值大于当前NAV数值的所有帧利用在持续时间字段中接收到的信息 更新其NAV，其中包括RTS和CTS分组以及数据分组。NAV的数值随着时间的过去而递减。 一旦发送器和接收器预留了信道，其可以对于NAV数值的剩余持续时间保有信道。最后一 个确认分组（ACK)包括NAV数值零以便释放信道。
[0104] 在块确认（BA)中，取代对于每一个MAC协议数据单元（MPDU)发送单独的ACK，可 以利用单一 BA帧一同确认多个MPDU。块Ack(BA)包含尺寸为64*16比特的比特图。该比 特图中的每一个比特代表一个MPDU的成功或失败状态。
[0105] 根据一个示例性实施例，在IEEE802. 11规范中定义了标准间距间隔，其在前一帧 的最后一个符号与下一帧的第一个符号的起始之间延迟站对介质的访问。作为最短帧间空 间的短帧间空间（SIFS)可以允许确认（ACK)帧和允许发送（CTS)帧在其他帧之前访问介 质。更长持续时间的分布式协调功能（DCF)帧间空间（IFS)或DIFS间隔可以被用于发送数 据帧和管理帧。
[0106] 根据一个示例性实施例，在信道被释放之后，IEEE802. 11无线装置通常在SIFS间 隔或DIFS间隔期间采用频谱侦听能力来检测信道是否繁忙。可以使用一种载波侦听方案， 其中希望发送数据的节点必须首先对于预定时间量侦听信道，以便确定另一个节点是否正 在无线范围内在信道上进行发送。如果侦听到信道正空闲，则该节点可以被许可开始发送 处理。如果侦听到信道正繁忙，则该节点可以将其发送延迟被称作后退间隔的一段随机时 间。在IEEE802. 11网络中所使用的DCF协议中，侦听到信道对于DIFS间隔空闲的站可以 进入具有处于0到CWmin之间的随机数值的后退阶段。只要侦听到信道正空闲，后退计数 器就可以从这一所选数值递减。
[0107] 根据一个示例性实施例，可以使用例如二进制指数后退之类的算法来随机延迟发 送以便避免冲突。可以把发送延迟作为间隙时间与一个伪随机数的乘积的一定时间量。最 初每一个发送器可以随机等待0或1个间隙时间。在检测到繁忙信道之后，发送器可以随 机等待0到3个间隙时间。在第二次检测到繁忙信道之后，发送器可以随机等待0到7个 间隙时间，后面以此类推。随着发送尝试的次数增加，对应于延迟的随机可能性的数目呈指 数地增加。一种替换的后退算法是截断二进制指数后退，其中在一定次数的增加之后，发送 暂停达到上限并且随后不再增加。
[0108] 根据一个示例性实施例，还有可能在没有RTS-CTS信令的情况下直接开始数据发 送，在这种情况下，第一个分组载送类似于RTS的信息以开始保护。
[0109] 5、同步
[0110] 同步是自组织网络中的各个装置彼此达成步调一致的处理，从而使得可靠的通信 成为可能。MAC可以提供同步机制，从而允许支持利用跳频或者其中物理层的参数随时间 改变的其他基于时间的机制的物理层。所述处理可以涉及信标发送以声明自组织网络的存 在，并且进行查询以发现自组织网络。一旦发现自组织网络，装置可以加入该自组织网络。 这一处理在自组织网络中可以完全是分布式的，并且可以依赖于由定时器同步功能（TSF) 提供的共同时间基础。TSF可以保持一个运行在1MHz并且由来自其他装置的信息更新的 64比特定时器。当装置开始操作时，其可以把所述定时器重置到零。所述定时器可以由在 信标帧中接收到的信息更新。
[0111] 由于没有AP，因此发起自组织网络的移动装置可以开始于将其TSF定时器重置到 零以及发送信标、选择信标周期。这样就建立了用于该自组织网络的基本信标发送处理。在 建立自组织网络之后，该自组织网络中的每一个装置将在目标信标发送时间（TBTT)到达之 后尝试发送信标。为了最小化所发送的信标帧在介质上的实际冲突，自组织网络中的每一 个装置可以选择一个随机延迟数值，在尝试其信标发送之前该装置可以允许所述随机延迟 数值到期。
[0112] 一旦某一装置施行了导致一项或更多项自组织网络描述的查询，该装置可以选择 加入其中一个自组织网络。加入处理可以是完全发生在移动装置内部的纯粹本地处理。可 以不存在针对外部世界的表明某一装置已加入特定自组织网络的指示。加入一个自组织网 络可能需要将移动装置的所有MAC和物理参数与所期望的自组织网络同步。为此，所述装 置可以利用来自自组织网络描述的定时器的数值更新其定时器，其中通过加上自从获取所 述描述之后所经过的时间对来自自组织网络描述的定时器的数值进行修改。这样将把其定 时器同步到自组织网络。可以采用自组织网络的BSSID以及能力信息字段中的参数。一旦 这一处理完成，移动装置就已加入自组织网络，并且准备好开始与自组织网络中的各个装 置进行通信。
[0113] 6、服备质量（QoS)
[0114] 通过访问类别（AC)和多个独立后退实体提供IEEE802. 11WLAN协议中的服务质量 (QoS)支持。服务质量（QoS)支持定义用以支持具有服务质量（QoS)要求的局域网（LAN)应 用的MAC规程，其中包括语音、音频和视频的传输。
[0115] 通过在同一 WLAN装置内操作的各个并行后退实体来递送分组，其中利用特定于 AC的竞争参数来对各个后退实体进行优先级排序。存在四个访问类别（AC)，因此在每一个 WLAN装置中存在四个后退实体。根据其目标应用来标记特定于AC的竞争参数:AC_V0对应 于语音或音频分组，AC_VI对应于视频分组，AC_BE对应于其递送是在最佳努力基础上进行 的分组，并且AC_BK对应于背景分组。所述四个访问类别（AC)通过设定每个访问类别（AC) 的个别的帧间空间、竞争窗口以及其他介质访问参数来定义优先级。
[0116] 通过使用特定于AC的竞争参数的不同参数值，在每一个后退实体中施行基于竞 争的介质访问。通过信标帧中的信息字段声明特定于AC的竞争参数。网络中的不同WLAN 装置的后退实体使用相同的特定于AC的竞争参数。
[0117] WLAN装置内的每一个后退实体独立地竞争分组的发送机会（ΤΧ0Ρ)。其在检测到 介质对于一定持续时间空闲之后开始将后退计数器倒计数，所述持续时间由基于将要发送 的分组的特定于AC的竞争参数的数值的仲裁帧间空间（AIFS)定义。仲裁帧间空间（AIFS) 定义WLAN装置可以发送分组的最早访问时间。具有特定于AC的竞争参数AC_V0的语音分 组和具有特定于AC的竞争参数AC_VI的视频分组具有对应于访问优先级的高数值。具有 特定于AC的竞争参数AC_BE的最佳努力基础分组具有对应于访问优先级的中等数值。具 有特定于AC的竞争参数AC_BK的背景分组具有对应于访问优先级的低数值。
[0118] 用于发送分组的竞争窗口的最小尺寸CWmin是依赖于特定于AC的竞争参数的另 一个参数。CWmin越小，对应于访问介质的分组优先级就越高。具有特定于AC的竞争参数 AC_V0的语音分组具有最小竞争窗口，而具有特定于AC的竞争参数AC_BK的背景分组则具 有最长竞争窗口。
[0119] B、感知网络抟术
[0120] 针对短距离无线装置的应用正在演进成包括感知应用，其为装置提供关于本地网 络环境的感知。一种非限制性的示例性感知网络架构是NokiaAwareNet框架，其是自我组 织来支持范围从社交联网到服务发现的各种应用的无线移动装置的网络。通过自组织网 络，可以由发送匿名洪泛消息的短距离无线装置共享感知信息，所述匿名洪泛消息可以包 括查询。相邻的短距离无线装置可以利用响应通过自组织网络对洪泛消息做出应答，比如 针对所发现的基于位置的服务的指针。
[0121] 感知信息可以包括关于本地网络环境以及本地网络环境内的用户和通信装置的 任何信息和/或情境。无线装置可以持续收集并且与本地网络环境中的其他装置交换信 息。运行在短距离无线装置上的感知应用可以创建用于共享感知信息的网络，找到并组织 感知信息，形成用于共享感知信息的社区，管理从事共享感知信息的装置的电力消耗，开发 用以利用感知信息的应用，以及保持共享感知信息的用户的隐私和匿名性。
[0122] 运行在短距离无线装置上的感知应用在IEEE802. 11上建立自组织模式或独立基 本服务集（IBSS)，其中每一个装置参与信标发送以及保持自组织网络运转的所有其他基 本操作。自组织网络可以被设计成具有由该网络中的所有装置共享的一个服务集标识符 (SSID)。可以在由装置发送的信标中声明SSID。基本服务集标识符（BSSID)可以意图代表 一个装置信标组或网络实例，而不是整个网络本身。装置在其发送的信标中声明其使用并 遵循的BSSID。在总体设计中，在相同的SSID下操作的那些装置被驱动成使用共同并且共 享的BSSID，这是因为自组织网络中的无线装置的BSSID成为该网络中的最早网络实例的 BSSID数值。关于由某一装置使用哪一个BSSID的确定由网络实例定时器数值做出，并且在 信标的定时同步功能（TSF)数值参数中传送该定时器数值。各个装置被要求通过采取包 含在所接收到的信标中的最早TSF数值（即最大TSF数值）来进行操作，其代表所述装置正 操作在其中的具有所述SSID的网络。或者，自组织网络不具有SSID，而是把BSSID用作网 络标识符，并且在信标中仅声明BSSID。于是BSSID代表整个网络而不是一个装置信标组或 网络实例，并且BSSID被使用在信标过滤中以便确定所接收到的信标是否被用于同步。
[0123] 在无线装置的无线电装置和MAC发送信标时，信标MAC报头包含装置自身的当前 TSF数值。装置在接收到来自另一网络的信标时可以自动发送应答消息，所述应答消息在这 里被称作信标响应消息。信标响应消息包含应答网络的当前TSF数值。
[0124] 各个无线装置构成一个网络，其中所有邻近的装置可以彼此通信。当形成两个或 更多网络实例的两个或更多装置组彼此接近时，所述两个或更多实例可以合并成为一个网 络实例。各个装置可以基于从在扫描周期期间接收到的信标收集的TSF信息或者基于从 所接收到的信标响应消息收集的TSF信息自主做出合并或加入决定以改变所述实例。当 装置接收到来自另一无线装置的具有更早(更大）TSF数值的信标或信标响应消息时，可以 施行合并决定。如果其BSSID相同并且其TSF差异大于一个固定的恒定阈值数值(例如 1000 μ s)，则两个装置可以被视为术语不同的网络实例。在由装置施行了合并决定之后，该 装置移到新的网络实例中。
[0125] 短距离无线装置中的感知功能在感知架构中可以被划分在四层之间。感知层和社 区（community)层提供针对应用的服务，即提供感知API。不同层之间的近似功能划分如 下。
[0126] 感知层
[0127] 根据一个实施例，感知层（AwL)具有对于感知架构的最高控制层级。AwL为应用给 出的示例性服务包括公布和订阅。感知层接收来自应用的公布和订阅请求，并且把这些请 求映射到查询和查询响应中，所述查询和查询响应又被映射为从装置到装置遍历的感知消 息，即网络层rou。其还把由装置接收到的感知消息映射到应用。网络层不作为针对应用的 数据管道出现。单个感知消息是整装式的并且较短，AwL压缩所述消息以使其消耗尽可能 少的资源。
[0128] 感知层可以包括感知数据项目的内部存储装置。公布一个项目通常意味着将其存 储在该内部存储装置中（被动公布)。这样的项目对于本地附近的其他装置可见，并且可以 利用订阅服务找到。还有可能使用主动公布，其使得感知层发出从装置到装置传播的公布 消息。决定所接收到的消息是否导致通知应用是AwL的责任(过滤)。项目可以被标记成只 对特定社区可见，从而其只对由这样的社区的成员进行的搜索可见。
[0129] 订阅请求使得感知层发出单一或重复查询消息，其最终传播到本地附近的其他装 置(通过使用较低感知层的功能)。当这样的查询消息到达恰好拥有匹配信息项目的装置的 AwL时，其利用应答消息做出响应。感知架构的较低层负责这样的消息回到查询装置的AwL 的路由，其向所述应用通知发出订阅请求的另一装置。
[0130] 社区层
[0131] 社区的概念被集成建立到感知架构中。感知社区可以对于所有装置可见，或者仅 仅对属于特定社区的那些装置可见。不管这一可见性如何，所有无线装置都参与消息的路 由。社区层（CoL)的角色是实施社区可见性规则。只有特定装置对其具有可见性的那些消 息(也就是说装置与消息属于同一社区）才被传递到AwL。作为额外的社区隐私层级，由社 区层对消息进行加密。为了允许这样的消息过滤和加密/解密，CoL存储对应于该装置的 用户所属的那些社区的社区凭证。默认感知社区(所有本地用户）不使用任何凭证，因此其 消息简单地经过社区层。
[0132] 根据一个示例性实施例，感知架构包括三种不同类型的社区：默认感知社区、对等 社区和个人社区。还可以利用其隐私对社区进行归类。公共社区的消息作为明文被发送， 而私有社区的消息则被加密发送。默认感知社区是对应于所有无线装置的默认社区。感知 社区消息不被加密，并且每一个节点可以发送及接收感知社区消息(公共社区)。在对等社 区中，所有成员都是平等的，并且每一个成员可以接收所有特定于该社区的消息。对等社 区可以是公开的，或者其可以是私有的，这意味着利用从特定于社区的共享密钥导出的临 时密钥对社区消息进行加密。加密函数可以是基于具有128比特密钥的高级加密标准EAX 模式（AES/EAX)。个人社区可以具有管理该社区的社区所有者。非所有者社区成员可以与 所有者通信，但是不能与社区的其他成员通信。个人社区可以是私有的，这意味着从所有者 到其他成员的社区消息可以被加密。
[0133] 网络层
[0134] 网络层（NL)负责感知消息的本地散播。这是通过尝试适配于周围装置密度的智 能洪泛算法而实现的。在高密度下，非常少的装置参与给定消息的发送。在低密度下，所有 装置都可以重传每一条消息（正常洪泛)。感知网络具有平台分级结构；没有装置可以承担 任何特殊角色。因此，在高密度下，所有装置都将发送近似相同数量的通信量(无群集)。网 络层还可以负责把应答路由回到发出搜索的装置。为此，其从流经该处的消息当中收集路 由信息。网络层还跟踪所有邻居及其近似距离。通常情况下，应答路由使用单播发送，而洪 泛消息则总是被广播。由网络层接收到的所有消息都被传递到社区层，以便检查是否应当 AwL中处理该消息。
[0135] 链路层
[0136] 链路层施行底层无线电技术(例如IEEE802. 11WLAN物理层）与网络层之间的适 配。其把无线电技术的特定信息（比如无线电装置标识符和接收信号强度)映射到由网络层 (NL)使用的技术中立信息中。NL可以使用多个链路层实例，例如用于不同无线电技术的同 时使用。
[0137] 链路层可以被划分成两个子层：逻辑链路控制（LLC)和介质访问控制（MAC)。LLC 为网络层提供无线电技术不可知服务。其隐藏特定于无线电技术的MAC之间的差异。LLC 为网络层提供单一服务接入点。LLC知道如何把一般性地提供的服务映射到由特定于技术 的MAC提供的服务。LLC内部数据结构包括邻居表，其包含近来所侦听到的所有相邻装置的 信息。
[0138] 链路层尝试利用TransmitData (发送数据）功能通过给定介质发送数据。发送可 能成功或者可能失败。如果介质暂时繁忙，链路层可以在内部尝试发送几次。链路层将其 所接收到的所有消息传递到网络层。这也包括针对其他节点的单播消息。
[0139] 逻辑链路控制（LLC)对特定于无线电技术的MAC有感知。在IEEE802. 11WLAN MAC 实例的情况下，LLC实施以下特定于WLAN MAC的动作：
[0140] 控制（重置、配置）WLAN MAC。
[0141] 决定何时合并WLAN网络。
[0142] 从传出消息构造将要发送到WLAN MAC的消息包。
[0143] 例如如果有太多消息要发送的话，选择哪些消息将被发送以及哪些消息被立即忽 略。
[0144] 提取包含在接收报告中的传入数据消息。
[0145] 在接收到接收报告和扫描报告时更新邻居表。
[0146] WLAN网络的合并可以是逻辑链路控制（LLC)的责任。LLC可以确定何时合并两个 WLAN网络实例或信标组以作为单一更大网络实例或信标组。LLC可以计算关于其自身的 WLAN网络尺寸的估计。所述估计可以是基于由网络层提供的信息、在LLC邻居表中找到的 信息以及由其他节点共享的网络尺寸类别。从所估计的网络尺寸计算网络尺寸类别。
[0147] IEEE802. 11WLAN MAC感知模式允许无线装置高效地使用其电力。在感知模式下， WLAN无线电装置大部分时间休眠，从而减少电力消耗。消息在分批模式下被发送和接收，也 就是说LLC在单一清醒周期期间在单一包中传递MAC要发送的所有消息。MAC在单一清醒 周期期间在单一接收报告中传递所接收到的所有消息。LLC把将要发送的消息收集到单一 包中。当MAC清醒时，LLC把所述包传递到MAC，并且MAC尝试发送所述消息。当MAC将要 进入休眠时，其向LLC发送一则发送报告，所述发送报告包含其成功发送的消息以及关于 其未能发送的消息的信息。此外，MAC还向LLC传递接收报告。所述报告包含在清醒周期 期间接收到的消息。
[0148] 根据一个实施例，所述合并或加入处理是完全发生在移动装置内部的纯粹本地处 理。不存在针对外部世界的表明某一装置已加入特定自组织网络的指示。加入一个自组织 网络可能需要将移动装置的所有MAC和物理参数与所期望的自组织网络同步。为此，所述 装置可以利用来自自组织网络描述的定时器的TSF数值更新其定时器，其中通过加上自从 获取所述描述之后所经过的时间对所述TSF数值进行修改。这样将把装置的定时器同步到 自组织网络。可以采用自组织网络的BSSID以及能力信息字段中的参数。一旦这一处理完 成，移动装置就已加入自组织网络，并且准备好开始与自组织网络中的各个无线装置进行 通信。
[0149] IEEE802. 11WLAN MAC感知模式提供以下功能：
[0150] 重置 MAC。
[0151] 配置 MAC。
[0152] 加入WLAN网络或创建新网络。
[0153] 加入已有WLAN网络（BSSID已知）。
[0154] 设定对应于信标帧的模板，从而可以在WLAN信标帧中传递LLC参数。
[0155] 尝试发送一个消息集合。
[0156] 接收传入消息集合。
[0157] 接收WLAN扫描消息集合。
[0158] 消息传播
[0159] 根据一个实施例，在不同装置的各个感知架构层中实施感知搜索消息的传播。一 项应用通过使用由感知层给出的订阅服务在装置中发起订阅。感知层通过向其他装置发送 查询消息而实现订阅。在所有装置中，所述消息至少向上到达社区层。但是只有在输入所 述消息所针对的社区的那些装置中，所述消息才继续到AwL。在应答装置中不需要有应用存 在。只要感知平台活跃就足够了。
[0160] C、用于邻居感知联网的丰导诜举算法
[0161] 根据一个示例性实施例，本发明可以被使用在由Wi-Fi联盟（WFA)标准化的邻居 感知联网（NAN)计划的逻辑架构中。NAN协议栈预期包括两个组成部分：1)NAN发现引擎； 2)具有NAN支持的MAC。具有NAN支持的MAC提供使得各个NAN装置在时间和频率上同步 的措施，以便为来自/到NAN发现引擎的服务发现帧提供共同的可用性周期。NAN发现引 擎向应用提供公布和订阅服务以用于服务发现目的。
[0162] 公布是利用由邻居感知联网计划保证的协议和机制使得应用所选择的例如关于 能力和服务的信息可用于通过订阅寻求信息的其他NAN装置的能力。使用公布的NAN装置 可以通过未经请求和经由请求的方式提供所公布的信息。
[0163] 订阅是利用由邻居感知联网计划保证的协议和机制发现已在其他NAN装置中通 过公布而变为可用的信息的能力。使用订阅的NAN装置可以被动地侦听或者主动地寻求所 公布的信息。
[0164] 公布和订阅服务预期会利用NAN发现引擎所实施并且针对NAN设计的发现协议。 所述协议预期会具有三种不同的协议消息：1)发现查询消息，2)发现响应消息，以及3)发 现声明消息。订阅服务预期会使用发现查询消息来实施主动发现。订阅服务可以被配置成 仅操作在被动模式下。于是不会发送发现查询消息，而是侦听发现响应和发现声明消息以 找到所寻找的信息。公布服务预期会使用发现响应消息和发现声明消息来向发现装置声明 应用所选择的信息的可用性。发现响应消息意图被用作针对所接收到的满足响应标准的发 现请求的响应。发现声明消息意图被用来实施未经请求的公布服务。
[0165] 其中已在活跃模式下激活订阅服务的装置发送发现查询消息，从而触发公布装置 发送发现响应消息。与此并行的是，订阅装置监测所接收到的发现响应和发现声明消息，以 便弄清楚其正在寻找的服务和信息的可用性。监测被设想成在订阅服务活跃时应用于所接 收到的所有发现响应和发现声明消息的连续处理。利用这种方法，订阅装置可以独立于其 自身的发现查询消息发送而从发现响应和发现声明消息收集有价值的信息。
[0166] IEEE802. 11无线装置通常采用载波侦听多址访问（CSMA)，其中在例如SIFS间隔、 DIFS间隔或AIFS间隔之类的间隔期间使用频谱侦听能力来检测信道是否繁忙。可以使用 一种载波侦听方案，其中希望发送数据的节点必须首先对于预定时间量侦听信道，以便确 定另一个节点是否正在无线范围内在信道上进行发送。如果侦听到信道正空闲，则该节点 可以被许可开始发送处理。如果侦听到信道正繁忙，则该节点可以将其发送延迟被称作后 退间隔的一段随机时间。在IEEE802. 11网络中所使用的DCF协议中，侦听到信道对于DIFS 间隔空闲的站可以进入具有处于0到CWmin之间的随机数值的后退阶段。只要侦听到信道 正空闲，后退计数器就可以从这一所选数值递减。可以使用二进制指数后退来随机延迟发 送以便避免冲突。可以把发送延迟作为间隙时间与一个伪随机数的乘积的一定时间量。最 初每一个发送器可以随机等待〇或1个间隙时间。在检测到繁忙信道之后，发送器可以随 机等待0到3个间隙时间。在第二次检测到繁忙信道之后，发送器可以随机等待0到7个 间隙时间，后面以此类推。随着发送尝试的次数增加，对应于延迟的随机可能性的数目呈指 数地增加。
[0167] 发起自组织网络的移动装置将开始于将其TSF定时器重置到零以及发送信标、选 择信标周期，从而建立用于该自组织网络的基本信标发送处理。在建立自组织网络之后，该 自组织网络中的每一个装置将在目标信标发送时间（TBTT)到达之后尝试发送信标，其中选 择一个随机延迟数值以避免冲突。信标组中的每一个装置接收包括该装置作为其成员的信 标组的定时同步的信标。所述信标组中的已同步装置应当在发现间隔期间同时可用，以便 侦听以及交换消息。发现间隔可以与TBTT对准。发现间隔的起始可以与TBTT对准，或者 发现间隔可以被认为开始于TBTT之后的信标接收或发送。
[0168] 根据本发明的一个示例性实施例，一个节点、装置或STA可以操作在两种角色的 其中之一下：作为主导同步STA，其与其他主导STA竞争以发送信标。作为非主导同步STA， 其不竞争发送信标。主导同步STA角色由用于邻居感知联网的主导选举算法确定。自组织 网络的每一个节点、装置或STA可能需要能够操作在全部两种角色下，并且主导选举算法 可能需要由每一个节点、装置或STA偶尔或者周期性地运行。
[0169] 根据本发明的一个示例性实施例，一个节点、装置或STA可以估计其相邻节点的 数目。在一个实施例中，可以通过检测来自相邻节点的信标、其他扫描消息或者感知消息 来获得邻居的估计数目。举例来说，在接收到来自其网络中任一个其他节点的感知消息或 信标时，第一节点可以将其相邻节点的检测数目增加1。可以应用估计邻域尺寸的其他机 制。举例来说，可以从所观察到的通信量获取关于邻域尺寸的估计，或者可以存在知道各个 邻居的MAC地址和距离估计的服务器。
[0170] 图1示出了其中所有STA都处在同一竞争组中的自组织网络15的示例性网络图 示。STA可以操作在两种角色的其中之一下：主导同步STA :其与其他主导STA竞争以发送 信标。非主导同步STA:其不竞争发送信标。主导同步STA角色由用于邻居感知联网的主 导选举算法确定。每一个STA可能需要运行主导选举算法来确定该STA是否需要承担主导 同步STA角色。
[0171] 所述示例性竞争组与信标组相同，即具有相同的目标信标发送时间（TBTT)的装置 组。图1中的竞争组包括无线装置STA1、STA2、STA3和STA4。由其中一个装置发送的信标 将其TSF数值分发到其他接收装置并且将所述接收装置同步，从而使得竞争组中的所有装 置具有近似相同的TSF数值。竞争组内的信标间隔由创建该竞争组的第一装置建立，其定 义恰好分隔开一个信标周期的一系列TBTT。通过建立由保持在每一个装置中的定时同步功 能提供的共同时间基础使得一个信标组内的各个无线装置同步。每一个装置发送的信标帧 包括该装置的TSF定时器在该信标被发送时的数值。当装置接收到来自其信标组内的信标 时，如果该信标中的TSF数值大于该装置自身的TSF计数器数值，则该装置采用在信标中传 送的TSF数值。
[0172] 在本发明的一个示例性实施例中，如果SAT1操作在非主导同步STA角色下并且检 测到来自相同MAC地址的许多连续的信标从而表明仅有少数几个相邻装置，则STA1可以决 定变为主导同步STA，从而与其他主导STA竞争以发送信标140A。
[0173] 图2是根据本发明的至少一个实施例的图1的无线装置STA1在确定是否变为主 导同步STA时的操作步骤的示例性流程图。所述确定建立在被视为事件的TBTT上，从而每 当装置在一个TBTT处可用于信标接收或信标竞争时，其按照该示例性流程图中所示出的 那样表现。
[0174] 用于邻居感知联网的主导选举算法的基础如下：
[0175] -所述算法运行在事件上，并且每一个TBTT被视为一个事件。根据一种默认实现 方式，装置在每一个TBTT上可用并且活跃，从而每一个TBTT都被计作一个事件。操作在邻 居感知网络（NAN)中的装置可能会错失其中一些TBTT，对于这些情况，可能所有TBTT都被 视为事件而不管装置在该TBTT上是否活跃，或者仅有装置在其上活跃的那些TBTT被计作 事件。
[0176] -主导选举算法具有两种机制和有关的规则：快速反应A和慢速反应B。
[0177] a)快速反应A :
[0178] 操作在NAN中的每一个装置都负责在检测到处在范围内的主导同步STA过少时承 担主导同步STA角色。这样做的意图是把邻域中（处在范围内）的主导同步STA的数量限制 到大约3-5个装置，但是所述系统不负责应对在邻域中没有主导同步STA或者仅有非常少 的主导同步STA的情况。因此，操作在NAN中的每一个装置都有责任在检测到没有足够的 主导同步STA处在范围内时(如果确有任何主导同步STA的话)承担主导同步STA角色。在 本发明的描述中，这一责任被称作快速反应，并且下面给出示例性规则。
[0179] b)慢速反应B:
[0180] 即使在操作于NAN中的装置的邻域内有足够的主导同步STA，每一个装置仍然需 要偶尔确定是否要承担主导同步STA角色。这样做的目的是在各个装置之间分布并且共享 信标发送角色并且同时考虑到主导优选项。操作在NAN中的每一个装置都有责任在有一定 抖动的情况下周期性地确定是否要承担主导同步STA角色。在本发明的描述中，这一责任 被称作慢速反应，并且下面给出示例性规则。
[0181] 图2的流程图的操作步骤开始于步骤1 :
[0182] 步骤1 :等待信标，并且如果是主导同步STA的话则参与信标发送。对于每个TBTT 将事件计数器更新1次。装置清醒时的每一个TBTT可以被视为一个事件，并且该装置在每 一个事件上将其事件计数器递增1。从步骤1的选项是进入到对应于快速反应A的步骤8 或者进入到对应于慢速反应B的步骤2。
[0183] 快速反应A--从步骤1到步骤8 :
[0184] -快速反应规则如下
[0185] a)如果在步骤1中没有接收到信标的情况下检测到XI个连续事件，则操作在NAN 中的装置通过继续到步骤8而承担主导同步STA角色。在本发明的一个实施例中，XI等于 "3"。在本发明的另一个实例中，装置生成一个随机数并且加到XI上，以避免多个装置同时 由于缺少信标而做出反应。作为一个实例，可以从〇到2的范围生成所述随机数。
[0186] b)如果在具有来自一个且仅有一个主导同步STA的信标的情况下检测到X2个连 续事件，则操作在NAN中的装置承担主导同步STA角色。X2的数值大于XI。在本发明的一 个实施例中，X2等于"5"。在本发明的另一个实例中，装置生成一个随机数并且加到X2上， 以避免多个装置同时由于缺少信标而做出反应。作为一个实例，可以从〇到2的范围生成 所述随机数。
[0187] c)一旦装置在步骤9中承担了主导同步STA角色，由于其中一条快速反应规则，该 装置在步骤10中将事件计数器重置到零。
[0188] 慢速反应B--从步骤1到步骤2 :
[0189] -慢速反应规则如下
[0190] a) -旦操作在NAN中的装置在没有重置事件计数器的情况下（即该装置还没有由 于快速反应规则而承担主导同步STA角色）检测到X3个连续事件，其确定是否需要承担主 导同步STA角色。在本发明的一个实施例中，X3等于"35"。在本发明的另一个实例中，装 置生成一个随机数并且加到X3上以随机化所述处理。作为一个实例，可以从0到7的范围 生成所述随机数。其还可以取决于NAN中的相邻装置的估计数目。所述确定建立在以下原 理上：
[0191] 在步骤7中进行随机抽选(基于相邻节点的数目），其需要Uniform(0, l)〈M/n，其 中Μ是自从装置将事件计数器重置到零之后从该处接收到信标的主导同步STA的数目，η 是NAN中的相邻节点的估计数目。如果该装置赢得抽选，则作为一个实例，其基于所检测 到的主导同步STA和该装置自身的主导优选项数值和MAC地址确定是否承担主导同步STA 角色。如果该装置在步骤7处输掉抽选，则其在步骤11处承担非主导同步STA角色。
[0192] b)-旦装置确定其是否承担主导同步STA角色，其应当在步骤10处将事件计数器 重置到零。
[0193] 参照图2的示例性流程图：
[0194] 步骤2 :当接收到信标时，装置更新主导列表。每一个装置保持一个主导列表，其 是所接收到的信标的信息总集。主导列表元素至少包含MAC地址和主导优选项。
[0195] 步骤3:该信标的MAC是否已经处在主导列表中？如果是的话，进入到步骤4。如 果不是的话，进入到步骤5。
[0196] 步骤4 :是否已从同一个MAC地址接收到B个信标？如果是的话，进入到步骤9。 如果其检测到来自同一 MAC地址的信标则表明只有很少的相邻装置，则该装置可以决定变 为主导。如果不是的话，则进入到步骤1。
[0197] 步骤5 :主导列表是否包含N个MAC地址(主导列表是否已满)？如果是的话，进入 到步骤7。如果不是的话，进入到步骤6:
[0198] 步骤6:更新事件计数器=Ε+ε (其中ε是取决于通信网络中的相邻节点的数目 的一个随机数)。这样做的目标是装置在做出主导决定之前收集Ν个信标。如果主导列表 没有满，则重置事件阈值并且进入到步骤1。事件可以是ΤΒΤΤ。
[0199] 步骤7 :如果主导列表已满，则发生主导决定。进行随机抽选(基于相邻节点的数 目），其需要Uniform(0, 1) <Μ/η，其中Μ是主导列表中的主导的数目，η是通信网络中的相邻 节点的估计数目。Uniform(0, l)〈M/n是从区间[0, 1]抽取的一个均勻分布的伪随机数。如 果装置赢得抽选，则首先通过主导优选项并且其次通过由运行当前TBTT的数目散列的MAC 地址对主导列表进行排序。装置将其自身添加到主导列表中，但是主导优选项存在抖动。如 果装置在列表中的排序<N，其中N是主导的数目，则该装置变为或者继续作为主导；如果 是的话，则进入到步骤9。如果不是的话，则进入到步骤11，并且该装置不是主导。
[0200] 步骤8 :如果主导列表在E+ ε个事件之后没有满或者在E/2个事件之后没有接收 到信标，这意味着仅有很少几个相邻装置。这是变为主导的第二条捷径。进入到步骤9。
[0201] 步骤9 :变为主导或者继续作为主导。进入到步骤10。
[0202] 步骤10 :在主导决定之后，清空主导列表。此外还抽选新的ε，这样使得在装置之 间做出主导决定的时间随机化。使用ε的原因如下。由于主导的数目是预期数目已知的 随机过程，因此可能也会发生主导的数目低得多的情况。这可能导致在使用成为主导的捷 径之前主导列表没有满的情况(也就是说邻域处的所有装置都错误地认为在邻域内只有很 少几个装置)。ε被选择成是随机的但是取决于邻域的数目，以便防止邻域处的所有装置都 同时变为主导。进入到步骤1。
[0203] 步骤11 :并非主导。进入到步骤10。
[0204] 根据本发明的一个示例性实施例，在变为主导的决定中考虑到相邻装置的数目。 有利的是，由于冲突概率减小，只有邻域之外的很少装置(例如5个装置）预期会成为主导。 这样允许同步中的可扩展性。
[0205] 根据本发明的一个示例性实施例，所述决定可以在接收到来自不同装置的固定数 目的同步消息时(例如来自不同MAC地址的5个信标）发生。按照这种方式，不需要固定对 应于所述决定的时间间隔。由于主导的预期数目是已知的，因此可以在接收到来自预期数 目的主导装置当中的一定比例的同步消息之后做出变为主导的决定。
[0206] 根据本发明的一个示例性实施例，当通电或者进入其中仅有很少几个相邻装置的 空间时，有利的是尽可能快地变为主导。这可以从所接收到的同步消息得出结论：如果没有 同步消息或者其仅源自很少几个装置，则该装置可以在这一结论之后变为主导。
[0207] 根据本发明的一个示例性实施例，每一个装置都具有大于零的一定概率变为主 导，而不管相邻装置的主导优选项如何。这样就克服了更愿意成为主导的那些装置与不愿 意的装置相比更有可能被选为主导的倾向。由于主导优选项是在选择成为主导的候选时的 第一关键，因此可能发生不愿意的装置永远不会变为主导的情况。这种行为是不合期望的， 在每一个装置之间轮转同步责任是公平的，并且还会提供更多地理覆盖。根据本发明的一 个示例性实施例，每一个装置都具有大于零的一定概率变为主导，而不管相邻装置的主导 优选项如何。根据本发明的一个示例性实施例，变为主导装置的决定向其主导优选项添加 了一个随机抖动，或者替换地向所有收集的主导优选项添加随机抖动。按照这种方式，某一 较不愿意的装置可以做出优先于一些更加愿意的装置变为主导的决定。
[0208] 在本发明的一个示例性实施例中，可以在从发送器装置到接收器装置的连续跳跃 中传播由一个信标组中的各个无线装置发送的消息并且转发到下一个接收器装置，这是利 用由每一个装置中的网络层管理的智能洪泛和路由协议而实现的。每当无线装置调度对于 任何装置的发送时，可以执行所述智能洪泛和路由协议规程。对于单播消息，在把所述消息 转发到装置的链路层以进行发送之前，从网络层中的路由表获得最近的路由信息。所接收 到的消息中的跳跃计数值被每一个连续的接收装置递增1。当在某一接收装置中达到最大 跳跃计数时，如在所接收到的消息中所规定的那样，把所述消息从该装置中的消息发送缓 冲器中去除。在一个替换实施例中，所述跳跃计数值可以最初被设定到最大跳跃计数并且 对于每一次跳跃被递减1。当跳跃计数达到零时，则从装置中的消息发送缓冲器中去除该消 息。
[0209] 在本发明的一个实施例中，无线装置中的网络层利用智能洪泛和路由协议管理传 入消息和转发。当无线装置接收到消息时，其可以施行以下操作：
[0210] 1、其基于消息信息更新内部各表(邻居表、路由表和介质表)。
[0211] 2、其通过"查看"可以从网络层报头获得的消息ID (MsgID)信息来检查其是否已 经"知道"该消息。如果是的话，则对消息接收进行计数并且丢弃该消息。如果对应于特定 消息的接收计数器已达到一定阈值，则取消先前调度的该消息的转发。
[0212] 3、调度该消息用于进一步发送。对于具有目的地地址的消息，转发可以是下一次 可能的发送机会。对于不具有目的地地址的消息，转发可以被延迟到后来。
[0213] 4、将该消息提供到上方各层（即社区层和感知层）以供处理。
[0214] 图3是根据本发明的至少一个实施例的图1的无线装置STA1和无线装置STA2的 示例性功能方块图。图3示出了接收来自无线装置STA1的分组140A的无线装置STA2的内 部架构的一个示例性实施例，以及无线装置STA1和STA2的内部架构的一个示例性实施例。 无线装置STA2利用无线电装置208在介质上侦听一段时间，并且把任何所接收到的信标或 帧添加到其缓存在RAM262中的BSSID扫描列表中。该图示出了接收来自无线装置STA1的 帧140A的无线装置STA2。
[0215] 在本发明的一个示例性实施例中，无线装置STA1和无线装置STA2可以是通信装 置、PDA、蜂窝电话、膝上型或掌上型计算机等等，或者可以是静止接入点、汽车仪表盘接口、 家用电子装置接口或者其他静止接口或装置。无线装置STA1和无线装置STA2可以是遥控 器、健康护理监测器、运动传感器、令牌、密钥卡、手表、无线键盘、游戏手柄、身体传感器、玩 具、健康护理装备、人机接口装置、娱乐装置、无线麦克风、GPS传感器等等。
[0216] 在本发明的一个示例性实施例中，无线装置STA1和无线装置STA2可以包括处理 器220 (其包括单核或多核中央处理单元（CPU) 260和261)、随机存取存储器（RAM) 262、只 读存储器（ROM)264以及与无线电收发器208接口的接口电路266。无线装置STA1和无线 装置STA2可以分别还包括电池和其他电源、小键盘、触摸屏、显示器、麦克风、扬声器、耳塞 式耳机、摄影机或者其他成像装置等等。根据本发明的一个实施例，RAM262和R0M264可以 是例如智能卡、SM、WM之类的可移除存储器装置，例如RAM、ROM、PR0M之类的半导体存储 器，闪存装置等等。根据本发明的一个示例性实施例，无线装置STA1和无线装置STA2分别 包括感知协议栈202。
[0217] 在本发明的一个实施例中，感知协议栈202可以包括感知层、社区层、网络层和 链路层，链路层被分成两个子层：逻辑链路控制（LLC)和介质访问控制（MAC)。逻辑链路控 制（LLC)中的邻居表142可以包括具有近来所侦听到的成员相邻装置的所有网络实例的列 表。在本发明的一个示例性实施例中，对于邻居表中的每一个网络实例，一个记录或条目由 至少其SSID和BSSID构成，这是从来自该网络实例的最近接收到的信标或信标响应消息 记录的。在本发明的一个示例性实施例中，所述邻居表还可以包括来自网络实例的TSF数 值，并且可以从接收自该网络实例的信标和信标响应消息对其进行更新。所述记录还可以 包括接收信号强度以及由用户或应用输入的标识指示，其标识出与该网络实例的过去成员 关系、与该网络实例中的某一装置的用户的对话会话或者该网络实例的其他特性。当接收 到来自MAC层的接收报告和扫描报告时，逻辑链路控制（LLC)中的邻居表142被更新。MMC 在接收报告中向LLC传递在前一个清醒周期期间接收到的所有消息的SSID、BSSID和其他 数值。
[0218] 在本发明的一个示例性实施例中，处理器220、协议栈202和/或应用程序200可 以通过已编程指令序列的形式被具体实现为存储在RAM262和/或R0M264中的程序逻辑， 当在CPU260和/或261中执行时，其实施所公开的实施例的功能。所述程序逻辑可以从具 有如图5中所示的计算机可用介质（比如驻留存储器装置、智能卡或者其他可移除存储器 装置）的形式的计算机程序产品或制造产品被提供到无线装置STA1和无线装置STA2的可 写RAM、PR0M、闪存装置等等262。或者其可以被具体实现为具有已编程逻辑阵列或定制设 计专用集成电路（ASIC)的形式的集成电路逻辑。每一个无线装置STA1和无线装置STA2 中的无线电装置208可以是单独的收发器电路，或者无线电装置208可以是能够响应于处 理器220以高速度、时间和频率多路复用的方式应对一种或多种介质的单一无线电模块。 用于指示设备施行其各种操作的程序代码可以被存储在计算机可读介质中，比如磁盘、CD ROM或闪存装置。可以从这样的计算机可读介质下载所述程序代码以便例如存储在无线装 置STA1和无线装置STA2的RAM262或可编程R0M264中，以便例如由CPU260和/或261执 行所述程序代码。在图5中示出了可移除存储介质126。
[0219] 图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的无线装置STA1的示例性操作的示 例性流程图300。该流程图的各个步骤代表存储在RAM和/或ROM存储器中的计算机代码 指令，当由中央处理单元（CPU) CPU1和/或CPU2执行时，其实施本发明的示例性实施例的 功能。所述步骤可以按照不同于所示出的另一顺序来实施，并且各个单独步骤可以被组合 或分离成各个组成步骤。所述流程图具有以下步骤：
[0220] 步骤302 :由第一无线节点确定在包括多个无线节点的无线通信网络中是否有足 够的主导节点处在范围内；以及
[0221] 步骤303 :响应于确定没有足够的主导节点处在范围内，由第一无线节点承担主 导节点的角色以参与无线通信网络中的同步消息竞争。
[0222] 在本发明的一个示例性实施例中，确定在无线通信网络中是否有足够的主导节点 处在范围内的确定步骤302还可以包括如下的步骤304、306和308 :
[0223] 步骤304 :由第一无线节点检测无线通信网络中的处在范围内的通信事件；
[0224] 步骤306 :由第一无线节点计算在没有检测到同步消息的情况下连续通信事件的 数目；以及
[0225] 步骤308 :当所计算的在没有检测到同步消息的情况下连续通信事件的数目超出 第一预定义阈值数目时，由第一无线节点确定没有足够的主导节点处在范围内。
[0226] 在本发明的一个示例性实施例中，步骤308的在没有检测到同步消息的情况下连 续通信事件的预定义的第一阈值数目是3。
[0227] 在本发明的一个示例性实施例中，步骤308的在没有检测到同步消息的情况下连 续通信事件的预定义的第一阈值数目是5。
[0228] 在本发明的一个示例性实施例中，确定在无线通信网络中是否有足够的主导节点 处在范围内的确定步骤302还可以包括如下的步骤310、312和314 :
[0229] 步骤310 :由第一无线节点检测无线通信网络中的处在范围内的通信事件；以及
[0230] 步骤312 :由第一无线节点计算具有来自单一节点的同步消息的连续通信事件的 数目。
[0231] 步骤314:当所计算的具有来自单一节点的同步消息的连续通信事件的数目超出 预定义的第二阈值数目时，由第一无线节点确定没有足够的主导节点处在范围内。
[0232] 在本发明的一个示例性实施例中，步骤314的在没有检测到同步消息的情况下具 有来自单一节点的同步消息的连续通信事件的预定义的第二阈值数目是5。
[0233] 在本发明的一个示例性实施例中，步骤314的在没有检测到同步消息的情况下具 有来自单一节点的同步消息的连续通信事件的预定义的第二阈值数目是7。
[0234] 在本发明的一个示例性实施例中，确定在无线通信网络中是否有足够的主导节点 处在范围内的确定步骤302还可以包括如下的步骤316、318和320 :
[0235] 步骤316 :由第一无线节点确定在无线通信网络中有足够的主导无线节点处在范 围内；
[0236] 步骤318 :由第一无线节点基于无线通信网络中的处在范围内的主导无线节点的 当前数目或者处在范围内的无线节点的估计数目的至少其中之一计算随机抽选；以及
[0237] 步骤320 :响应于赢得所述随机抽选，由第一无线节点承担主导无线节点的角色 以参与通信网络中的同步消息竞争。
[0238] 图5示出了本发明的一个示例性实施例，其中根据本发明的至少一个实施例示 出了基于磁性、电子和/或光学技术的可移除存储介质126的实例，比如用于存储数据和 /或作为示例性计算机程序产品的计算机程序代码的磁盘、光盘、半导体存储器装置以及 micro-SD存储卡（SD是指安全数字标准)。
[0239] 虽然前面公开了具体的示例性实施例但是本领域技术人员将理解的是，在不背离 本发明的范围的情况下可以对所述具体的示例性实施例做出改变。
【权利要求】
1. 一种方法，其包括： 由第一无线节点确定在包括多个无线节点的无线通信网络中是否有足够的主导节点 处在范围内；以及 响应于确定没有足够的主导节点处在范围内，由第一无线节点承担主导节点的角色以 参与无线通信网络中的同步消息竞争。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，确定在无线通信网络中是否有足够的主导节点 处在范围内包括： 由所述第一无线节点检测所述无线通信网络中的处在范围内的通信事件；以及 由所述第一无线节点计算在没有检测到同步消息的情况下连续通信事件的数目。
3. 根据权利要求2所述的方法，其还包括： 当所计算的在没有检测到同步消息的情况下连续通信事件的数目超出第一预定义阈 值数目时，由所述第一无线节点确定没有足够的主导节点处在范围内。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，在没有检测到同步消息的情况下连续通信事件 的预定义的第一阈值数目是3。
5. 根据权利要求3所述的方法，其中，在没有检测到同步消息的情况下连续通信事件 的预定义的第一阈值数目是5。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中，确定在所述无线通信网络中是否有足够的主导 节点处在范围内包括： 由所述第一无线节点检测所述无线通信网络中的处在范围内的通信事件；以及 由所述第一无线节点计算具有来自单一节点的同步消息的连续通信事件的数目。
7. 根据权利要求6所述的方法，其还包括： 当所计算的在具有来自所述单一节点的同步消息的情况下连续通信事件的数目超出 预定义的第二阈值数目时，由所述第一无线节点确定没有足够的主导节点处在范围内。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，在没有检测到同步消息的情况下具有来自单一 节点的同步消息的连续通信事件的预定义的第二阈值数目是5。
9. 根据权利要求7所述的方法，其中，在没有检测到同步消息的情况下具有来自单一 节点的同步消息的连续通信事件的预定义的第二阈值数目是7。
10. 根据权利要求1所述的方法，其还包括： 由所述第一无线节点确定在所述无线通信网络中有足够的主导无线节点处在范围 内； 由所述第一无线节点基于所述无线通信网络中的处在范围内的主导无线节点的当前 数目或者处在范围内的无线节点的估计数目的至少其中之一计算随机抽选；以及 响应于赢得所述随机抽选，由所述第一无线节点承担主导无线节点的角色以参与所述 通信网络中的同步消息竞争。
11. 一种设备，其包括： 用于确定在包括多个无线节点的无线通信网络中是否有足够的主导节点处在范围内 的装置；以及 用于响应于确定没有足够的主导节点处在范围内而承担主导节点的角色以参与无线 通信网络中的同步消息竞争的装置。
12. 根据权利要求11所述的设备，其中，用于确定在无线通信网络中是否有足够的主 导节点处在范围内的装置包括： 用于检测所述无线通信网络中的处在范围内的通信事件的装置；以及 用于计算在没有检测到同步消息的情况下的连续通信事件的数目的装置。
13. 根据权利要求12所述的设备，其还包括： 用于当所计算的在没有检测到同步消息的情况下的连续通信事件的数目超出第一预 定义阈值数目时确定没有足够的主导节点处在范围内的装置。
14. 根据权利要求13所述的设备，其中，在没有检测到同步消息的情况下连续通信事 件的预定义的第一阈值数目是3。
15. 根据权利要求13所述的设备，其中，在没有检测到同步消息的情况下连续通信事 件的预定义的第一阈值数目是5。
16. 根据权利要求11所述的设备，其中，用于确定在所述无线通信网络中是否有足够 的主导节点处在范围内的装置包括： 用于检测所述无线通信网络中的处在范围内的通信事件的装置；以及 用于计算具有来自单一节点的同步消息的连续通信事件的数目的装置。
17. 根据权利要求16所述的设备，其还包括： 用于当所计算的具有来自单一节点的同步消息的连续通信事件的数目超出预定义的 第二阈值数目时确定没有足够的主导节点处在范围内的装置。
18. 根据权利要求17所述的设备，其中，在没有检测到同步消息的情况下具有来自单 一节点的同步消息的连续通信事件的预定义的第二阈值数目是5。
19. 根据权利要求17所述的设备，其中，在没有检测到同步消息的情况下具有来自单 一节点的同步消息的连续通信事件的预定义的第二阈值数目是7。
20. 根据权利要求11所述的设备，其还包括： 用于确定在所述无线通信网络中有足够的主导无线节点处在范围内的装置； 用于基于所述无线通信网络中的处在范围内的主导无线节点的当前数目或者处在范 围内的无线节点的估计数目的至少其中之一计算随机抽选的装置；以及 用于响应于赢得所述随机抽选而承担主导无线节点的角色以参与所述通信网络中的 同步消息竞争的装置。
【文档编号】H04W76/02GK104105194SQ201410141377
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2013年4月8日
【发明者】E·H·兰塔拉, M·I·T·卡斯林, J·马林 申请人:诺基亚公司