异构网状网络和其中使用的多无线电接入技术节点的制作方法
【专利说明】异构网状网络和其中使用的多无线电接入技术节点
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年9月25日提交的、题为“多接入和回传无线系统和方法(Mult1-Access and Backhaul Wireless Systems and Methods) ” 的美国临时专利申请N0.61/705440的优先权，要求于2013年3月14日提交的、题为“动态更改基站操作参数的方法(Method of Dynamically Altering Operat1nal Parameters of a Base Stat1n)，，的美国临时专利申请N0.61/784002的优先权，要求于2013年4月15日提交的、题为“异构网状网络和其中使用的多无线电接入技术(RAT)节点(Heterogeneous Mesh Network anda Mult1-RAT Node Used Therein) ”的美国临时专利申请N0.61/812119的优先权，并且要求于2013年5月8日提交的、题为“异构网状网络和其中使用的多无线电接入技术节点(Heterogeneous Mesh Network and a Mult1-RAT Node Used Therein)，，的美国专利申请N0.13/889631的优先权，这些申请的全部内容通过引用被合并于此。
技术领域
[0003]本申请涉及网状网络、无线网状网络、异构网状网络、自组织网络以及创建这些网络的方法。
【背景技术】
[0004]自20世纪80年代早期，网状网络就存在于IT世界的边缘。通常参见PowerSource Online 的网状网络(mesh network), Kristin Masters, 2010 年 3 月，www.powersourceonline.com/magazine/2010/03/mesh-networks0 无线技术中最新的进展已促进对网状网络应用的进一步探究；它们对于诸如传感器网络之类的丰富的应用具有广阔的前景。
[0005]传统上，无线网状网络以同构的方式进行操作，这意味着网络中的节点共享某些特性，这些特性使得它们之间能够进行通信。这种情况的示例可以是通过W1-Fi协议进行操作的无线网状网络。
[0006]在出现无线通信之前，电话呼叫被置于有线基础设施上。对于有线电话，存在不同的有线协议(例如，ATM和TDM)，电话交换寻求这些有线协议以进行连接。将这些不同的网络进行互连的一种方式是创建可以将不同网络桥接在一起的网关。尽管这些网关在网络之间提供了网桥，但对于网关而言，不可能总是不需要对一个网络上的缺失特征进行仿真或不需要对来自另一网络的唯一特征进行抑制便将来自不同网络的不同节点进行透明连接。该网关范例也已被用在无线技术中，一个示例是使用3G或4G蜂窝数据连接而连接到互联网的个人W1-Fi便携接入点。
[0007]最近，一些人已研究了连接异构网状网络的优点。例如，You，L等在2010年12月20日的IEEE第六次移动Ad Hoc和传感网国际会议的FHMESH:灵活的异构网状网络平台中(FHMESH:A Flexible Heterogeneous Mesh Networking Platform, You，L.etc.，IEEESixth Internat1nal Conference on Mobile Ad Hoc and Sensor Networks)记录了“关键问题之一是联网，这意味着将许多网络进行互连，例如互联网、蜂窝网络、无线传感网(ZigBee)、无线保真网络(W1-Fi)、社会网络等”。该论文记录了找到将这些网络进行互连有效方式是网络物理系统领域中正在经受的挑战。该论文的作者设计了 “使用WMN技术将异构网络进行互连的平台，并且基于SDR技术建立了网关。”
[0008]寻求将异构的网状网络进行组合的其他人采用了类似的方针。例如，用于网状网络的异构接口通常包括网关，这些网关作为两个独立的网状网络之间的网桥。这些网关通常采用软件定义无线电“SDR”技术。实际上，这些网关作为两个不同的网状网络之间的转换器。然而，两个不同的网状网络中的独立节点彼此不能直接通信。它们只能经由网关进行通信。
[0009]创建异构网状网络存在许多优点，包括在不增加成本的情况下增加容量。在许多场景下期望增加的容量，包括在紧急情形(例如，2001年9月11日对纽约的袭击，飓风Katrina和Sandy，以及最近的波士顿马拉松爆炸)中。在9/11事件与最近的波士顿马拉松爆炸之间发生的超过11年间，无线通信中已取得大量进展。可靠性和容量在该时间段期间已大量增加。但在紧急情形中，蜂窝网络仍不能处理增加的电话业务和数据业务的需求。
[0010]关于波士顿马拉松星期一的爆炸的那些令人不安的方面的根底在于:该区域的蜂窝网络几乎瞬间减速，有几段时间看起来完全停止工作。跑步者和他们的亲人不能进行连接，受害者在与紧急应答器进行通信时遇到困难。这样令人沮丧的场景变得熟悉，令人想起从2001年9月11日的灾难到2012年的飓风Sandy引发的灾难。我们的生活依赖于蜂窝电话，但当我们最需要它们的时候它们几乎没有用处(或者至少离有用很遥远)。...在无线连接中的这些失败背后的科学并不复杂。在每个城市，每个移动运营商运行数百个或数千个基站，这些基站将呼叫和数据路由到运营商的骨干网络。每个基站被设计来为某一地理区域每秒容纳一定数目的呼叫。在危机情形中，当每个人自然地伸向他们的电话，该限制很快被超过，并且塔上的无线电变得迟缓。移动分析家Chetan Sharma估计小区站点可以每个扇区(sector)每秒处理150到200个呼叫:“我们已经有过快速忙音(fast-busy)信号的经历。这是网络在告诉你‘对不起，但是你的小区超载。没有更多的空间了。’”(2013年4月16日的Bloomberg商业期刊技术中“为什么蜂窝电话网络在紧急情况中失败”(Brad Stone，Why Cell Phone Networks Fail in Emergencies，Bloomberg Businessweek Technology,April 16，2013。www.businessweek.com/articles/2013-04-16/why-cell-phone-networks-fail-1n-emergencies))。
[0011]为了增加容量并且使用目前可用的所有可能的资源，期望创建这样的异构网状网络:在该网络中，节点自己提供异构性。例如，如果在波士顿马拉松爆炸之后的几分钟内，流量被重新路由，不是路由到用户的指定回传(backhaul)位置，而是路由到地理上更远的回传位置(例如，剑桥、南波士顿或切尔西)，那么在这些网络上将会有更多可用的回传来促进数据传输。本发明解决该需要。
【发明内容】
[0012]本发明公开了异构网状网络，该异构网状网络包括多无线电接入技术节点。在该异构网状网络中，节点可以动态运行，从而在客户端与服务器之间切换角色或者同时既作为客户端又作为服务器。而且，这些节点可以彼此以异构的方式进行操作。在替代的实施例中，本发明描述了包括通过TV空白频段(White-space)进行操作的节点的网状网络。在替代实施例中，该空白频段网状网络的节点可以以异构的方式进行操作或者可以在客户端与服务器之间动态地切换角色。这些节点在替代实施例中可以变为多无线电接入技术节点。
[0013]此外，本发明公开了自组织网络实施例，这些实施例可以被实现在异构网状网络中或空白频段网状网络中。在本文所描述的实施例中，网络中的数据相对于其协议可能是不可知的(agnostic)。据此，本发明的实施例还包括对网状网络内的操作参数进行监控的新方法、调整那些操作参数的新方法以及创建并实现路由表的新方法。
[0014]在附加的实施例中，本发明允许创建唯一的路由协议，部分地因为数据的不可知性质。这些路由协议可以促进网络拓扑的分布式计算和/或路径确定。具体地，当不可知的数据在本文所创建的网络内被路由时，针对从各种无线电通信协议、频率、双工方案等生成的数据或去往各种无线电通信协议、频率、双工方案等的数据，可能使用多接入无线电技术的传输能力。因此，本发明的附加实施例包括在异构网状网络内路由数据的方法。
[0015]在替代的实施例中，存在包括至少两个动态网状节点的网状网络，其中，这两个动态网状节点还包括多无线电接入技术架构。
[0016]在附加的实施例中，存在包括至少两个动态网状节点的网状网络，其中，这两个动态网状节点还包括提取(abstract1n)层和多无线电接入技术架构。
[0017]在附加的实施例中，存在包括至少两个动态网状节点的网状网络，其中，这两个动态网状节点还包括空白频段频率架构和多无线电接入技术架构。
[0018]在附加的实施例中，存在包括至少两个动态网状节点的网状网络，其中，这两个动态网状节点还包括多无线电接入技术架构，并且该多无线电接入技术架构还包括被耦合于各种频率架构的LTE、LTE-A、CDMA或W1-Fi。
[0019]在替代的实施例中，存在包括至少两个动态网状节点的网状网络，其中，这两个动态网状节点还包括多无线电接入技术架构，其中，该多无线电接入技术架构包括网状的回传链路。
[0020]在替代的实施例中，存在包括至少两个动态网状节点的网状网络，其中，这两个动态网状节点还包括多无线电接入技术架构，其中，该多无线电接入技术架构包括网状的回传链路，该网状的回传链路包括授权频率架构、非授权频率架构或空白频段频率架构。
[0021 ] 在替代的实施例中，存在包括至少两个动态网状节点的网状网络，其中，这两个动态网状节点还包括多无线电接入技术架构，其中，该多无线电接入技术架构包括网状的回传链路，该网状的回传链路包括授权频率架构、非授权频率架构或空白频段频率架构，并且该网状的回传链路可以使用LTE、LTE-A、3G或CDMA技术来执行回传功能。
[0022]在附加的实施例中，存在包括至少两个动态网状节点的网状网络，其中，这两个动态网状节点还包括多无线电接入技术架构，该多无线电接入技术架构包括计算云部件。
[0023]在替代的实施例中，存在包括至少两个动态网状节点的网状网络，其中，这两个动态网状节点还包括多无线电接入技术架构，其中，该至少两个动态节点使用动态路由表。
[0024]在替代的实施例中，存在包括至少两个动态网状节点的网状网络，其中，这两个动态网状节点还包括多无线