专利名称：针对无线网格节点中的基础设施操作主动重评估周围信道的可用性和质量的系统、装置 ...的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及无线设备连通性的领域。更具体而言，本发明的一个或多个实施例涉及用于主动管理构成无线网络的节点之间的连通性和无线信道选择的装置和方法。
背景技术：
无线网络可提供灵活的数据通信系统，这种系统可以取代或扩展有线网络。利用射频(RF)技术，无线网络在没有有线线缆的情况下穿过墙壁、天花板、甚至水泥建造物在空气中发送和接收数据。例如，无线局域网(WLAN)提供了诸如以太网和令牌环之类的传统 LAN技术的所有特征和益处，但却没有被线缆束缚在一起的限制。这提供了更大的自由和更高的灵活性。当前，根据电气与电子工程师学会(IEEE) 802. 11标准(例如IEEE Std. 802. Ila/ b/g/n)工作的无线网络可被配置在基础设施模式或自组织模式中工作。截至今日，大多数安装的无线网络被配置成基础设施模式并在基础设施模式中工作，其中一个或多个接入点 (AP)被配置为对有线分布网络(例如以太网)的接口。在基础设施模式中，具有无线连通性的移动设备(例如具有无线电网络接口卡“NIC”的膝上型计算机)能够与AP建立通信并与AP相关联，从而，这些设备的用户能够访问与有线网络相连的服务器内的内容。然而，作为一个可选的特征，IEEE 802. 11标准规定了自组织模式，其允许每个无线设备内的无线电NIC在独立基本服务集(IBSS)网络配置中工作。因此，无线设备相互间执行对等通信，而不是利用AP来支持这种无线通信。一类自组织网络被称为网格网络(mesh network)，其允许通过从一个设备“跳”到另一设备直到到达目的地，来进行绕过断开或阻塞的路径的连续连接和重配置。网格网络与其他网络的不同之处在于，设备全都可以在没有基础设施(例如有线AP)的情况下经由多跳相互连接，并且这些设备可以是移动的或静止的。与网格网络相关地，移动自组织网络 (MANET)是移动路由器的自配置网络，其中路由器可以自由重定位。传统的网格网络的主要优点之一是其不能有效地管理与移动设备的连通性以便最小化干扰。当前，网格网络的信道选择是通过网络管理员或家庭用户物理地访问每个AP 并为该AP选择无线通信信道来实现的。在一些情形中，此判决是基于该信道的流量的量的 (例如与其他AP相关联的流量)，以便实现更好的负载均衡。不幸的是，传统的信道选择过程没有有效地最小化干扰，因为其不会针对系统配置的变化而自动调整。因此，传统的信道选择过程不会阻碍由单跳分隔的邻居节点具有非重叠的无线信道(例如具有不重叠的频率带的信道)的可能性。因此，需要一种为在基础设施模式中工作的节点提供优化的自动非重叠信道选择的系统和机制。
在附图中以示例方式而非限制方式图示了本发明的实施例，附图中
图1是图示出三层级无线自组织网格网络的实施例的框图。图2A是图示出图1的网络内的网格层级2节点的第一实施例的框图。图2B是图示出图1的网络内的网格层级2节点的第二实施例的框图。图3是图示出无线网格网络协议体系架构的实施例的框图。图4是图示出图2A和图2B的层级2节点内实现的自动信道选择逻辑的操作的示例性实施例的框图。图5图示出根据本发明一个实施例的通用WMN消息分组格式。图6图示出设定信道消息的示例性格式。图7图示出信道不可用消息的示例性格式。图8A至图8D图示出自动信道选择逻辑的操作的第一示例性实施例。图9A至图9C图示出自动信道选择逻辑的操作的第二示例性实施例。图IOA至图IOC图示出自动信道选择逻辑的操作的第三示例性实施例。图IlA至图IlC图示出自动信道选择逻辑的操作的第四示例性实施例。
具体实施例方式在以下描述中，出于说明目的，阐述了许多具体细节以帮助透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员将会清楚，没有这些具体细节中的一些也可以实现本发明。此外，以下描述提供了示例，并且附图出于例示目的示出了各种示例。然而，这些示例不应当被解释为限制性的，因为它们只是想要提供本发明的实施例的示例，而不想要提供所有可能的实现方式的详尽列表。例如，本发明可应用于根据任何IEEE 802. 11标准(例如IEEE 802. 11 a/b/g/n/…)以及其他标准(例如HiperLAN)或者支持利用非重叠信道的无线通信的专有通信协议来工作的网络。在一些情况下，未以框图形式示出公知的结构和设备，以避免模糊所描述的各种实施例的公开特征的细节。系统体系架构在以下描述中，使用了特定的术语来描述本发明的特定特征。例如，术语“节点” 一般被定义为具有数据处理并可能具有无线通信能力的电子设备。自组织网络可被规划为 “OEM特定的”，意思是访问限于由同一实体或同一组实体制造和/或认可和/或销售的那些无线节点。例如，OEM特定无线网格网络(WMN)的示例是包括与Sony Playstation . 游戏机、Sony VAIO 计算机、Sony 手持式设备或者任何基于Sony 的具有联网能力的产品通信的Sony BRAVIA 数字电视的网络。这里，有两大类节点。第一类是“网格节点”，其具体适合于加入诸如OEM特定WMN 之类的OEM特定自组织网络并成为该网络的成员。第二类是“非网格节点”，其只能通过网格节点间接获得对OEM特定WMN的访问。这种访问可通过无线或有线通信进行。对于本发明的范围，除非另有指明，否则术语“节点”将等同于“网格”或“非网格”节点，并且术语 “WMN”或“丽网络”将等同于任何类型的自组织网络。术语“逻辑”和“逻辑单元”一般被定义为被配置为执行一个或多个功能的硬件和 /或软件。特定类型的逻辑的一个示例是特有一无线芯片集的无线电网络接口卡(NIC)，该无线芯片集是一个或多个集成电路，这些集成电路进行操作以发送和/或接收信号以便访问无线网络，其是通过关联消息发起的。“软件”一般描述为应用、小应用程序或者甚至例程形式的一系列可执行指令。软件可被存储在任何类型的机器可读介质中，所述机器可读介质例如是可编程电子电路、半导体存储器设备(比如易失性存储器(例如随机访问存储器等等)和/或非易失性存储器(例如任何类型的只读存储器(ROM)或闪存))、便携式存储介质(例如USB驱动器、光盘、数字磁带)等等。术语“消息”表示被配置用于在网络上传送的信息。一类消息是帧，帧一般被定义为总体作为单个数据单元工作的一组信息比特。术语“内容”表示视频、音频、图像、数据或其任何组合。参考图1，描述了多层级无线网格网络100的示例性实施例。多层级无线网格网络 (以下称为“WMN”或“丽网络”)100包括作为具有多个(M彡1)子网络IlO1-110M (以下特别称为“层级”)的分散的无线网格网络工作的节点的集合。通常，丽网络100的每个节点被配置为向其他节点转发数据并且基于其性能能力和电力约束被指派到特定的层级。节点至IJ层级的指派是至少部分基于节点的性能能力的判决，而路由判决是由节点基于网络连通性和该特定节点转发数据的能力来作出的。例如，WM网络100的一个实施例特有一种分层次体系架构，其包括基于OEM特定节点的能力来指派的三个(3个)层级。第一层级(“层级TOllO1负责确立和控制对诸如因特网之类的外部网络的访问。例如，第一层级IlO1可经由线缆或直接订户线路(DSL)连接或3G/WiMax/室外网格来模拟传统的因特网连接。如图所示，第一层级IlO1包括第一节点120，该第一节点120通常被称为“网关节点”。网关节点120可包括但不限制于或局限于线缆或DSL调制解调器、无线路由器或网桥，等等。虽然没有示出，但在丽网络100内可存在多个网关节点，以便提供到(一个或多个)外部网络的多个通信路径。丽网络100的第二层级(“层级2”)IlO2可代表互连各种适用于经由无线通信介质(例如射频(RF)波)通信的静止(固定位置)0ΕΜ特定无线节点的无线网络回程 (backhaul)。如这里所述，“层级2节点”包括但不限制于或局限于平板电视130、131和 132、游戏机140、计算机150、或任何其他通常静止并电耦合到交流(AC)电源插座的具有无线能力的设备。因此，层级2无线节点不受移动节点中通常存在的电力约束，在移动节点中电力使用被最小化以延长再充电之间的电池寿命。如图所示，计算机150适于在两种模式中工作。作为无线网格节点，它可以利用适当的网格协议与其他网格节点无线地通信并且被用户配置为加入一个现有的WMN。作为非网格节点，它可以与具有由一不同的制造商生产的以太网和/或WiFi网络卡的无线非网格节点通信，以允许它们利用标准IEEE 802. 11或以太网协议访问WM网络100。从效果上来说，它使得非网格节点能够访问丽网络100上的内容和资源。例如，平板电视131可以使用它的根据所选的通信协议(例如IEEE 802. lla/b/g/a ；HiperLAN，等等)工作的Wi-Fi无线电装置与计算机150相关联并实际上访问WM网络100。另外，计算机150允许有线的非网格节点与丽网络100相关联并加入丽网络100。虽然没有示出，但一有线非网格节点 (例如传真机)可利用标准以太网线缆连接到计算机150。在两种情况下，都可以在没有任何额外的硬件或软件修改的情况下实现这种连通性。为了维持简单的体系架构并且使漫游容易，设想了充当AP的层级2节点使用相同的网络标识(SSID)和安全性简档(例如保存的一组安全性设定，比如Wi-Fi受保护访问 “WPA”、临时密钥完整性协议“TKIP”等等)。这在层级3节点运行主动扫描以发现更好质量(例如更强信号)的AP时将极大地辅助AP发现。通过忽略具有不同SSID或安全性简档的网络，可以迅速处理主动扫描的结果。仍参考图1，丽网络100的第三层级(“层级3”) IlO3可包括属于第二层级IlO2的节点与一个或多个层级3节点(160、162、164、166、168和169)之间的链路。“层级3节点” 可以是任何具有无线连通性的由电池供电的电子设备，包括但不限制于或局限于膝上型计算机、便携式手持设备(例如个人数字助理、超级移动设备、蜂窝电话、便携式媒体播放器、 无线相机、遥控器等等)或者任何非静止消费类电子设备。由于层级3节点通常具有资源约束(例如有限的电力供应、有限的处理速度、有限的存储器等等)，所以第三层级IlO3可提供缩减的网络服务。在一个实施例中，WM网络100的层级3节点可充当直接连接到层级 2节点的从动者或孩子，这可进一步限制其在WM网络100内的功能。由于回程170上的流量可包括高清晰度(HD)视频、音频剪辑和视频剪辑以及用户数据，所以无线电NIC可被结合在丽网络100的一些静止节点内。例如，通过多路复用压缩HD视频的流、多个因特网视频会话、多个音频/视频会话以及一些间歇性的http数据流量，回程链路170上的负载对于TCP/UDP类型流量可达到大约60兆比特每秒，考虑到媒体访问控制(MAC)层效率，这可要求至少100兆比特每秒的原始无线电支持。根据此示例，层级2节点可能需要802. Iln型无线电装置(例如在5GHz频带)来满足这种带宽要求。参考图2A，示出了诸如层级2节点132之类的层级2节点的第一示例性实施例。这里，层级2节点132包括嵌入式无线网络芯片集200，该芯片集200包括一个或多个处理器 210、存储器220、通信接口 230和用户接口(UI)250。根据此实施例，层级2节点132适于利用部署在通信接口 230内的同一无线电逻辑单元235以时分多路访问(TDMA)方式在两种模式(自组织和基础设施)中工作。无线电逻辑单元235被处理器210或专用电路(未示出)所控制，以经由一个或多个天线24(^- (N ^ 1)调谐并接收特定信道上的传入无线信号并且通过该特定信道将传出的无线信号发送到其他节点。这里，当形成图1的WM网络100的层级2节点在自组织模式中工作时，处理器210执行存储在存储器220中的自动信道选择逻辑225。层级2节点利用以下所述的网格通信协议和网格邻居表来对基础设施模式操作协商其信道分配。现在参考图2B，示出了层级2节点132的第二示例性实施例。这里，层级2节点 132包括第一无线电逻辑单元250和第二无线电逻辑单元沈0。根据本发明的一个实施例， 第一无线电逻辑单元250和第二无线电逻辑单元260中的每一个包括可在相互不同的信道上工作以避免干扰的单频带或双频带Wi-Fi无线电装置。第一无线电逻辑单元250和第二无线电逻辑单元260分别经由天线MO1和MO2接收/发送消息。这里，第一逻辑单元250 使得层级2节点132能够在自组织模式中工作以根据自动信道选择逻辑225协商信道分配并且与(层级2节点之间的)自组织网络建立通信，而第二逻辑单元260使得层级2节点132能够在基础设施模式中工作以与进行扫描以与接入点相关联的无线节点(层级3节点)建立通信。当然，设想到了自动信道选择逻辑225可被部署为层级2节点内的固件或硬件。例如，如图2B中的虚线所示，自动信道选择逻辑225可被实现为与芯片集200通信的可编程电路，而不是存储器220中的可执行程序。这里描述的信道选择算法允许了逻辑单元沈0 在其处于基础设施模式中时在正交信道上工作。
返回参考图1，平板电视132适于与其他层级2节点(例如计算机150、游戏机140 和平板电视131)通信，并且已经是丽网络100的一部分。在信道选择期间，平板电视132 可与邻居节点交换数据，其中包括设定信道消息。如下所述，为了信道选择，平板电视132 发送设定信道消息并且从它的由单跳分隔的邻居节点(例如计算机150、游戏机140和平板电视131)接收设定信道消息。如在图3中代表性地示出的，在用于层级2节点的协议体系架构300中，与无线网格网络(“WMN”)功能330相关联的逻辑被放置在MAC层320与网络(IP)层340之间，以提供独立于所部署的更高OSI层并且能够被更容易地重配置的方案。因此，WMN层330大体上构成“0SI层2. 5”方案。WMN层330的放置提供了对于更低和更高OSI层都透明的增强功能。在一个实施例中，WMN层330可执行针对WMN配置的功能，例如自动信道选择逻辑 225。根据本发明的此实施例，自动信道选择逻辑225适于在自组织模式期间基于利用若干个参数辨别信道可用性的信号分析来选择非重叠信道。这些参数可包括但不限制于或局限于以下参数(1)与WM网络支持的特定通信标准相关联的非重叠信道的数目(“N。”)； (2) 网络度(例如特定节点的邻居节点的数目的计数，“N/’) ； (3)节点的MAC地址("Maddr")； 以及(4)对于此计算执行自动信道选择逻辑的反复次数(“iCoimt”)。一般地，每个节点知道工作频谱的非重叠信道的可用性和数目。当WM网络最初被形成时，出于基本通信的目，每个节点首先在预定的共同信道上在自组织模式中工作。每个节点随后选择随机信道号(为了其将来在基础设施模式中的操作)并且与其邻居节点交换信息以查明在所选信道中是否存在重叠，其中邻居节点也就是与该节点相隔单跳的那些节点。交换的信息包括提供这种信息的节点的Nd、Madd,和iCoimt。每个节点等待接收到来自其所有邻居节点的信息以判定是否发生冲突。在检测到信道选择的冲突的情况下，根据本发明的一个实施例，具有较低的 的节点被指定选择新信道，递增其iCoimt值，并重复信道选择过程。选择具有较低Nd的节点是为了降低对整个WM网络的影响。然而，在两个冲突的节点具有相同的网络度的情况下， 冲突的节点比较其iCoimt值。具有较低iCoimt的节点改变其信道并且递增其iCoimt值。 较高的iCoimt表明节点已经经过了几轮协商，最好保持其信道不变以最小化对其附近的其他节点的影响。在iCoimt*^都相同的情况下，可使用其他参数来选择哪个节点要再次经历信道选择。对于此实施例，每个节点特有的参数可用于比较目的，例如在冲突的节点之间比较Madd,。然后，具有较低Madd,的节点作出以下判决是递增其iCoimt值并选择一不同的信道(如果另一非重叠信道可用的话)，还是如下所述向其他(一个或多个)冲突节点中的至少一个发送信道不可用消息。在每次信道更新之后，节点通过广播其新选择以及 、Maddr和iCoimt值来通知其邻居节点。这是一个1跳广播，从而只有紧邻的层级2节点接收到该广播，从而减轻了网络洪泛问题。如果节点的网络度高于N。，则其肯定具有与其邻居节点之一的重叠信道。从而， 该节点将尝试基于特定参数来选择最少干扰的信道，所述参数例如是干扰和噪声水平和/ 或该信道上的AP的数目(或者这两个参数的组合)。作为最小干扰标准的附加或与最小干扰标准相组合，它还可以使用其他参数来作出此判决。在此信号分析期间，节点根据此特定实施例将其已经尝试过的信道标记为“不可使用”并且从剩余信道集合中选择新信道。因此，在节点未能找到可使用信道的情况下，其向每个冲突的邻居节点发送单播的信道不可用消息。在接收到来自其邻居节点的信道不可用消息时，节点尝试改变其自己的信道。在接收到信道不可用消息后的这个信道选择超越了 Nd、Mato和iCoimt标准。将实现适当的超时和重试机制来考虑到无线介质中的消息丢失。此外，将使用适当的安全性技术来保护邻居之间的消息交换免遭任何形式的攻击。参考图4，示出了节点(例如层级2节点)内实现的自动信道选择逻辑的操作的示例性实施例。最初，在确定使用哪个无线信道来发送和/或接收无线信号之前，此节点 (称为“第一节点”)有多个参数可用。这些参数包括(1)非重叠信道的数目(N。)； (2)网络度(Nd) ； (3)节点的MAC地址(Maddr)；以及(4)信道选择计数值(iCoimt)，如项目400中所示。然后，如项目405中所示，在层级2节点选择无线信道之前，iCoimt值被初始化到开始值(例如iCount = 1)。这里，第一节点从非重叠信道的集合中随机或伪随机地选择信道(项目410)。当然，与非重叠信道相关联的细节可基于WM网络和部署的国家所支持的所选无线通信协议而有所不同。出于例示目的，根据在美国实行的IEEE 802. 11(b)标准，有十一(11)个信道， 其中由于其频率带的邻近，信道1、6和11被认为是非重叠信道。根据HiperLAN/x或专有通信协议，非重叠信道的集合可与用于例示目的信道(Chl、Ch6和Chll)不同。一旦第一节点选择了特定的信道，如项目415中所述，就根据WMN通信协议发送设定信道消息。设定信道消息包括所选择的信道号，以及与第一节点相关联的网络度(Nd)、选择计数值(iCount)和MAC地址(MadJ参数，如下所述。这些参数可被称为“自身 ”；“自身 iCoimt”；以及“自身 Maddr，，。图5图示了 WMN消息500的示例性格式，其代表了节点用于与图1的WHM网络100 内的其他节点通信的消息传递格式。更具体而言，如图5中所示，作为例示性实施例，WMN消息500包括⑴消息头部502，(ii)消息内容510，以及(iii)消息尾部520。这里，根据此示例性实施例，消息头部502包括WMN版本504、事务(消息)ID 506 和类型子字段508。WMN版本504被配置为标识支持网络连通性的软件的特定版本。事务 (消息)ID 506被配置为标识用以发送该消息的特定会话。这是用于确保消息在会话期间不被复制的安全性机制。最后，类型子字段508被配置为指示消息的类型。例如，基于WMN 的协议的每个消息类型被指派以唯一的标识符以帮助对消息的内容的处理。消息内容510是消息的一部分，该部分适于包括数据，例如如果WMN消息500是控制消息的话则包括控制信息。数据可被编码以保护数据对抗入侵者并且确保数据仅能由目标无线节点访问。消息尾部520包括WMN(网格)代码522。在本发明的一个实施例中，每个WMN消息结束于WMN代码522，该WMN代码522重复预定的次数以确保整个消息被没有差错地接收。 如果在消息的发送、接收或处理期间有差错，则接收到的网格代码将不匹配预定的模式。如果发生此情况，则整个消息被丢弃。可利用标准的802. 11帧验证(例如CRC)来检测消息的主体中的其他差错。图6图示了特定类型的WMN消息即设定信道消息600的示例性格式。设定信道消息600是层级2节点选择无线信道用于自组织模式期间的通信并且在基础设施模式中的工作之前发出的广播消息。根据本发明的一个实施例，设定信道消息600特有(i)WMN版本子字段604，其标识支持网络连通性的软件的特定版本；(ii)事务ID子字段606，其被配置为标识此消息的传送期间的特定会话；以及(iii)类型子字段608，其指示出此消息是层级2信道选择消息(称为“T2 AP信道广播消息”)。此外，设定信道消息600的消息内容包括计数值(iCoimt)612、网络度(Nd) 614和所选信道号616(例如作为例示性示例的IEEE 802. 11(b)的信道 1、6 或 11)。返回参考图4，在层级2节点发送设定信道消息之后，第一节点等待，直到预定的超时时段已过去或者接收到来自其邻居节点的设定信道消息为止(项目420)。然后，第一节点能够判定是否发生了冲突(项目425)。根据本发明的一个实施例，第一节点只考虑相隔仅单跳的邻居层级2节点的设定信道消息。无论所选择的实施例如何，层级2节点都处理并保存关于N。、其自己的Nd、iCount和Mato以及每个邻居节点的 (邻居Nd)、iCount (邻居iCount)和MAC地址(邻居Maddr)的信息。在未检测到信道冲突的情况下，第一节点在其选择的无线信道上工作(项目 430)。然而，如果检测到信道冲突，则第一节点判定其是否需要重新选择其无线通信信道。 此判定可基于存储在第一节点内的参数。这些参数包括关于WM网络(例如N。)、第一节点 (Nd、iCount和Maddr)的信息以及与从其接收到设定信道消息的邻居节点相对应的参数(例如邻居节点的 “邻居 ”，邻居节点的iCoimt “邻居iCount”，以及邻居节点的MAC地址 “邻居 Maddr”)。例如，根据本发明的一个实施例，作为一个可选的特征，第一节点可判定邻居 ， 亦即邻居节点的邻居节点的数目，是否大于可用的非重叠信道的数目(N。)(项目435)。如果是，则第一节点从非重叠信道的集合中重新选择一不同的信道，以期选择最小化干扰的无线信道，其中可能基于干扰和噪声水平和/或被指派到该特定信道的层级2 (AP)节点的数目(项目440)。第一节点的iCoimt被更改(例如递增)，以便监视第一节点在这个信道选择会话期间重新选择其通信信道的次数(项目445)。如果N。大于邻居 ，则第一节点判定邻居 是否大于其 (自身Nd)，如项目450 中所述。如果是，则第一节点负责从非重叠信道的集合中重新选择另一无线信道并且递增其iCoimt值(项目445和455)。在邻居Nd不大于 的情况下，第一节点判定邻居 是否等于 (项目460)。如果否，这表示第一节点具有比冲突的邻居节点更高的网络度，则第一节点在其选择的信道上工作，而邻居节点将负责重新选择其无线信道(项目430)。然而，在邻居 等于 的情况下，第一节点通过对于(一个或多个)冲突的邻居节点中的每一个，比较iCount(自身iCoimt)与邻居iCoimt，来进行第二判定，如项目 465处所示。在判定邻居iCoimt大于iCoimt时，第一节点负责重新选择无线信道并且递增iCoimt (项目470和44 。在邻居iCoimt不大于iCoimt的情况下，第一节点判定邻居 iCoimt是否等于iCoimt(项目475)。如果否，这表示第一节点具有比冲突的邻居节点中的至少一个更高的iCoimt值，则第一节点在其选择的信道上工作，而冲突的邻居节点将负责重新选择其无线信道(项目430)。然而，在邻居iCoimt等于iCoimt的情况下，第一节点通过在冲突节点所拥有的唯一值(例如其MAC地址(邻居Madto与自身MadJ)之间进行比较来进行决定性的判定，如项目480所示。在节点收到来自不同邻居节点的多个冲突的情况下，改变其信道的优先级将基于比较N。、Nd, iCount和Madto的顺序。由于每个Madto是唯一值，所以将作出关于哪个节点将负责重新选择其信道的判决。对于此例示性实施例，如果Madto小于邻居Mato,则第一节点负责重新选择无线信道并递增iCoimt，或者如果第一节点对信道的任何改变都将影响其他邻居节点则发送信道不可用消息(项目485和490)。在Madd,大于邻居Madd,的情况下，第一节点将等待，直到接收到来自邻居节点的信道不可用消息为止，或者直到超时时段已过去为止(项目495)。图7图示了特定类型的WMN消息即信道不可用消息700的示例性格式。信道不可用消息700是层级2节点在判定其不能重新选择非重叠信道时向邻居节点发出的单播消息。根据本发明的一个实施例，信道不可用消息700特有(i)WMN版本子字段704，其标识支持此消息传递的软件的特定版本；( )事务ID子字段706，其被配置为标识此消息的传送期间的特定会话；以及(iii)类型子字段708，其指示出此消息是层级2信道不可用消息 (称为“T2AP信道不可用”)。当然，设想到了可以对参数的分析重排序。另外，可以更改关于冲突节点的唯一值的分析，以使得第一节点可以决定是重新选择信道，还是发送信道不可用消息，如果其唯一值大于邻居节点的唯一值、具有更少或更多个逻辑比特“1”或“0”的话，或者可以使用任何定义的标准。现在参考图8A-8D，示出了例示自动信道选择逻辑的操作的第一示例性实施例。这里，存在如下状况職网络800包括多个充当AP的节点；即节点810-815。最初，对于每个节点810-815增大iCoimt，并且每个节点选择非重叠无线信道，如图8B中所示。通常，这个最初的信道选择是随机性或伪随机性的。这里，根据此例示性实施例，节点810和812选择了第一信道(Chl)，而节点811和813选择了第二信道(Ch6)。节点814和815选择了第三信道(Chll)。节点810向其邻居节点亦即节点811、812、和813中的每一个发送设定信道消息 820，并且从这些节点接收消息825。消息825可以是响应于设定信道消息820的任何消息或者单独的设定信道消息，只要这些消息包括关于发送方邻居节点的网络度(Nd)、计数 (iCount)和MAC寻址(Maddr)的信息即可。在交换消息820和825后，节点810判定与邻居节点812发生了信道冲突。从而，节点810判定邻居节点812的 是否大于 (邻居 = 5 > Nd = 3) 0由于Nd小于邻居Nd,所以节点810更改iCount (例如对于此实施例是递增) 并且选择另一非重叠信道，例如第三信道(Chll)。然后，节点810发送第二组设定信道消息 830，如图8C中所示。现在参考图8C，节点814接收到了来自其邻居节点中的每一个的设定信道消息， 并且基于此信息，其判定了与节点815存在冲突。然而，由于两个节点具有相同的Nd和 iCoimt值，所以节点814负责判定是重新选择另一非重叠信道还是发送信道不可用消息， 因为其具有较低的Mato。然而，节点814判定没有非重叠信道可用。如图所示，节点812使用第一信道(Chl)，节点813使用第二信道(Ch6)，并且节点814使用第三信道(Chll)。结果，节点814向节点815发送信道不可用消息。现在参考图8D，在接收到来自节点814的信道不可用消息后，节点815递增其 iCoimt值，选择新信道(例如第一信道“Chi”)。该信道选择是基于环境和信号分析(例如负载、信号强度等等)的。在信道选择的过程期间，节点815意识到由于节点812的高网络度，其将不可能避免与其的信道冲突。现在参考图9A-9C，示出了例示自动信道选择逻辑的操作的第二示例性实施例。这里，丽网络900包括多个充当AP的节点；即节点910-914。最初，对于每个节点910-914增大iCoimt，并且每个节点选择非重叠无线信道，如图9A中所示。这里，节点910-914中的每一个选择了第一信道(Chi)。由于节点912具有最高的网络度( = 4)，所以所有其他节点910-911和913-914都递增其iCount并且选择不同的非重叠信道，如图9B中所示。在图9B中，节点913选择了第二非重叠信道(Ch6)，而节点910-911和914选择了第三非重叠信道(Chll)并发送第二组设定信道消息。在接收到来自邻居节点910和914 的消息并判定这些节点具有相同的 和iCoimt值后，节点911判定其具有最低的Madd,并从而递增其iCoimt并且选择先前未被选择过的另一非重叠信道，即第二重叠信道(Ch6)， 如图9C中所示。然后，没有检测到另外的冲突，并且建立了丽网络内的层级2节点的无线信道。现在参考图10A-10C，示出了例示自动信道选择逻辑的操作的第三示例性实施例。这里，丽网络1000包括多个充当AP的节点；即节点1010-1014。最初，对于每个节点 1010-1014增大iCoimt，并且每个节点选择非重叠无线信道，如图10A中所示。这里，节点 1010-1014选择了第一信道(Chi)。由于节点1012具有最高的网络度(Nd)，所以所有其他节点1010-1011和1013-1014都递增其iCount并且选择不同的非重叠信道，如图10B中所
7J\ ο在图10B中，节点1010-1011和1013-1014中的每一个选择了第三非重叠信道 (Chll)并且重新发送第二组设定信道消息。在接收到来自其邻居节点的消息后，节点 1010-1011和1013-1014全都具有相同的Nd和iCount值。然而，节点1010和1014在其邻居节点当中具有较低的Madd,，从而，节点1010和1014都递增其iCoimt值并选择另一不同的非重叠信道，即第二重叠信道(Ch6)，如图10C中所示。然后，没有检测到另外的冲突，并且建立了丽网络内的层级2节点的无线信道。现在参考图11A-11C，示出了例示自动信道选择逻辑的操作的第四示例性实施例。这里，丽网络1100包括多个充当AP的节点；即节点1110-1114。最初，对于每个节点 1110-1114增大iCoimt，并且每个节点选择非重叠无线信道，如图IlA中所示。这里，节点 1110-1114选择了第一信道(Chi)。由于节点1112具有最高的网络度(Nd)，所以所有其他节点1110-1111和1113-1114都递增其iCount并且选择不同的非重叠信道，如图IlB中所
7J\ ο在图IlB中，节点1113选择了第二非重叠信道(Ch6)，而节点1110-1111和1114 选择了第三非重叠信道(Chll)。所有这些节点都重新发送第二组设定信道消息到其邻居节点。在接收到第二组设定信道消息后，节点1110和1114判定其邻居节点具有相同的 和 iCount值，但它们具有比节点1111低的Maddr。从而，由于节点1110和1114无法选择不与已知被邻居节点使用的信道相冲突的非重叠信道，所以节点1110和1114向节点1111发送信道不可用消息。在接收到来自节点1110和1014的信道不可用消息后，节点1111递增其iCount 值，选择新的非重叠信道(例如第一信道“Ch6”)。然后，没有检测到另外的冲突，并且建立了丽网络内的层级2节点的无线信道。在已经公开了示例性实施例和最佳模式后，可以在保持在所附权利要求限定的本发明实施例的范围内的同时对所公开的实施例作出修改和变化。
权利要求
1.一种用于为形成无线网格网络的多个无线节点中的第一无线节点选择无线信道的方法，所述方法包括接收来自至少一个邻居节点的信息；判定在所述第一无线节点和所述至少一个邻居节点之间是否发生了冲突，所述冲突是所述第一无线节点和所述至少一个邻居节点选择的无线信道的重叠；如果发生了冲突，则将所述邻居节点的网络度与所述第一无线节点的网络度相比较；以及判定所述第一无线节点或所述至少一个邻居节点中的哪一个负责从对所述无线网格网络可用的非重叠无线信道的集合中重新选择不同的无线信道。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一无线节点和所述至少一个邻居节点是层级2节点，这些层级2节点是具有无线能力并适于接收交流电力的电子设备。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述第一无线节点和所述至少一个邻居节点之一是平板电视。
4.如权利要求1所述的方法，其中，如果所述第一无线节点的网络度小于所述至少一个邻居节点的网络度，则所述第一无线节点从所述非重叠无线信道的集合中重新选择不同的无线信道。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述信息的接收包括所述第一无线节点发送第一消息，所述第一消息包括所述第一无线节点的网络度；以及从所述至少一个邻居节点接收第二消息，所述第二消息包括所述至少一个邻居节点的网络度。
6.如权利要求1所述的方法，还包括如果所述第一无线节点的网络度等于所述至少一个邻居节点的网络度，则将所述第一无线节点的计数值与所述至少一个邻居节点的计数值相比较，其中所述第一无线节点的计数值表示所述第一无线节点在网络配置期间重新选择不同无线信道的反复次数，并且所述至少一个邻居节点的计数值表示所述至少一个邻居节点在所述网络配置期间重新选择不同无线信道的反复次数；以及基于对所述第一无线节点的计数值和所述至少一个邻居节点的计数值的比较，来选择所述第一无线节点或所述至少一个邻居节点中的哪一个负责重新选择不同的无线信道。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述信息的接收包括所述第一无线节点发送第一消息，所述第一消息包括所述第一无线节点的网络度和所述第一无线节点的计数值；以及从所述至少一个邻居节点接收第二消息，所述第二消息包括所述至少一个邻居节点的网络度和所述至少一个邻居节点的计数值。
8.如权利要求6所述的方法，还包括如果(i)所述第一无线节点的网络度等于所述至少一个邻居节点的网络度，而且(ii) 所述第一无线节点的计数值等于所述至少一个邻居节点的计数值，则将所述第一无线节点的唯一标识符与对应于所述至少一个邻居节点的唯一标识符相比较，基于所述第一无线节点的唯一标识符和所述至少一个邻居节点的唯一标识符值之间的比较，选择所述第一无线节点或所述至少一个邻居节点中的哪一个负责重新选择不同的无线信道。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述第一无线节点的唯一标识符是所述第一无线节点的媒体访问控制(MAC)地址，并且所述至少一个邻居节点的唯一标识符是所述至少一个邻居节点的媒体访问控制(MAC)地址。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述选择包括如果所述第一无线节点的MAC地址小于所述至少一个邻居节点的MAC地址则选择所述第一无线节点。
11.如权利要求9所述的方法，其中，所述选择包括如果所述第一无线节点的MAC地址大于所述至少一个邻居节点的MAC地址则选择所述第一无线节点。
12.如权利要求10所述的方法，其中，如果所述第一无线节点无法在不引起与一不同的邻居节点的另一冲突的情况下选择另一无线非重叠信道，则所述第一无线节点向所述至少一个邻居节点发送信道不可用消息。
13.一种电子设备，是具有数据处理能力和无线通信能力并且包括处理器和存储器的第一节点，所述存储器存储由所述处理器执行的软件，以执行以下操作接收来自至少一个邻居节点的信息；判定是否与所述至少一个邻居节点发生了冲突，所述冲突是所述第一节点和所述至少一个邻居节点选择的无线信道的重叠；以及将所述邻居节点的网络度与所述第一节点的网络度相比较，以判定所述第一节点或所述至少一个邻居节点中的哪一个负责从对所述无线网格网络可用的非重叠无线信道的集合中重新选择不同的无线信道。
14.如权利要求13所述的电子设备，适于如果所述第一节点的网络度小于所述至少一个邻居节点的网络度，则执行从所述非重叠无线信道的集合中重新选择不同的无线信道。
15.如权利要求13所述的电子设备，还适于执行以下操作如果所述第一节点的网络度等于所述至少一个邻居节点的网络度，则将所述第一节点的计数值与所述至少一个邻居节点的计数值相比较，其中所述第一节点的计数值表示所述第一节点在网络配置期间重新选择不同无线信道的反复次数，并且所述至少一个邻居节点的计数值表示所述至少一个邻居节点在所述网络配置期间重新选择不同无线信道的反复次数；以及如果所述第一节点的计数值小于所述至少一个邻居节点的计数值，则重新选择不同的无线信道。
16.如权利要求15所述的电子设备，还适于执行以下操作如果(i)所述第一节点的网络度等于所述至少一个邻居节点的网络度，而且(ii)所述第一节点的计数值等于所述至少一个邻居节点的计数值，则将所述第一节点的唯一标识符与对应于所述至少一个邻居节点的唯一标识符相比较，如果所述第一节点的唯一标识符小于所述至少一个邻居节点的唯一标识符值，则重新选择不同的无线信道。
17.如权利要求15所述的电子设备，还适于执行以下操作如果(i)所述第一节点的网络度等于所述至少一个邻居节点的网络度，而且(ii)所述第一节点的计数值等于所述至少一个邻居节点的计数值，则将所述第一节点的唯一标识符与对应于所述至少一个邻居节点的唯一标识符相比较；并且如果所述第一节点的唯一标识符大于所述至少一个邻居节点的唯一标识符值，则重新选择不同的无线信道。
18.如权利要求16所述的电子设备，其中，所述第一节点的唯一标识符是媒体访问控制(MAC)地址。
19.如权利要求15所述的电子设备，还适于执行以下操作如果所述第一节点无法在不引起与一不同的邻居节点的另一冲突的情况下选择另一无线非重叠信道，则向所述至少一个邻居节点发送消息。
20.一种电子设备，是包括至少一个邻居节点的无线网络的一部分，所述电子设备包括第一逻辑单元，该第一逻辑单元接收来自至少一个邻居节点的信息； 耦合到所述第一逻辑单元的处理器，该处理器(i)判定是否与所述至少一个邻居节点发生了冲突，所述冲突是所述电子设备和所述至少一个邻居节点选择的无线信道的重叠，(ii)将网络度与所述至少一个邻居节点的网络度相比较，以及(iii)至少部分基于对所述网络度与所述至少一个邻居节点的网络度的比较来判定所述电子设备是否负责从对所述无线网格网络可用的非重叠无线信道的集合中重新选择不同的无线信道。
全文摘要
本发明的实施例涉及一种用于为形成无线网格网络的多个无线节点的层级2无线节点选择基础设施模式无线信道的方法。该方法包括接收来自至少一个邻居节点的信息的第一操作。然后，第一无线节点判定是否与至少一个邻居节点发生了冲突，其中冲突是第一节点和至少一个邻居节点选择的无线信道的重叠。如果发生了冲突，则第一无线节点将其网络度、反复计数和MAC地址(按该顺序渐进)与其邻居节点的相比较以判定第一无线节点或至少一个邻居节点中的哪一个负责从对无线网格网络可用的非重叠无线信道的集合中重新选择不同的无线信道。描述了并要求保护其他实施例。
文档编号H04L12/28GK102474433SQ201080032922
公开日2012年5月23日 申请日期2010年8月4日 优先权日2009年8月4日
发明者刘爱昕, 荆翔鹏, 董·N·恩古因, 阿布希舍克·帕提尔 申请人:索尼公司, 索尼电子有限公司