对等网络环境中同步站的选择的制作方法

对等网络环境中同步站的选择的制作方法
【专利摘要】本发明公开了用于在对等通信环境中选择一个或多个同步站或主设备的系统、装置和方法。同步站广播周期性同步帧以通告未来的可用性窗口，设备在所述可用性窗口期间会合以进行发现和通信。可以作为同步站的设备对优先值进行通告，该优先值指示它们对于该角色的优先级或适用性。所有设备执行相同算法来对优先值进行排序并辨识根同步站和任意数量的分支同步站；叶子设备与根同步站或分支同步站同步。该被动同步方案允许各个设备节省电力，因为它们不需要主动地发现其他设备和服务，并且可以在多个时间周期关闭其无线电部件而不牺牲可发现性。本文所提供的同步和对等通信与其它设备的要求共存，例如操作和基于基础结构的通信。
【专利说明】对等网络环境中同步站的选择

【背景技术】
[0001] 本发明涉及通信领域。更具体地，本发明提供了一种系统、装置和方法来在同步的 对等联网环境内选择一个或多个主设备。
[0002] 对等网络协议或技术允许各个节点或设备直接与其它对等实体通信，并且可以与 基于基础结构的环境形成对比，在基于基础结构的环境中，必要的中央节点（例如服务器、 路由器、开关、接入点）在不同节点之间传递通信。直接对等通信的一个优点是其避免了通 过其他设备的通信的不必要的额外路由和处理。
[0003] 但是，现有对等网络技术具有减弱其可用性、可扩展性和/或性能的局限。例如， 一些技术只提供受限的对等通信能力，因为它们着眼于基于基础结构的方案并且因此需要 中央节点。这些环境中的对等通信需要与中央节点协商，并且可能在不共用一个共有中央 节点的设备之间是不可能的。此外，对等实体之间的通信可能受到中央节点的能力（例如 频带、带宽、调制）的限制。
[0004] 由于其突出的作用，中央节点可能变得拥塞，并且因此增大通信延迟并减少该环 境内的通信吞吐量。而且，中央节点起到单点故障的作用。即使另一节点可以接手发生故 障或丢失的中央节点的功能，但是在此之前，网络可能已经严重劣化。
[0005] 允许对等通信的一些其他技术要求各个节点需要显著的功率消耗，而这对于依赖 于电池电力的设备（例如智能电话、平板电脑、膝上型电脑和笔记本计算机）而言是一个重 要的关注点。对等实体的过量功率消耗可能是由于对服务和/或其他设备的低效率发现、 由于不得不作为中央节点、由于对设备的收发器效率低下的使用、和/或由于其他原因而 导致的。例如，要求设备连续地或定期地轮询或查询其他设备将使其消耗相当量的电力，尤 其是对于行进通过不同空间区域的无线设备而言。
[0006] 另外，支持对等通信的一些联网技术或协议不与其它技术共存。例如，在无线环境 中，典型的对等协议的灵活性不足以与其他协议或者在应用之间共享设备的无线电部件、 天线或频谱（例如为了保持Bluetooth u连接）。一些对等技术还不允许多播通信，而是要 求设备单个地接触多个对等实体，并且/或者当环境变得更加密集地占用时不能很好地扩 展。


【发明内容】

[0007] 在本发明的一些实施例中，提供了一种系统、装置和方法，用于在多个试图进行对 等通信的设备中选择一个或多个同步站。在这些实施例中，所选择的站广播会合调度，以对 设备进行同步并在逻辑上将它们安排到分级结构（例如，树）中。
[0008] 单个根同步站或顶部主站充当该分级结构的根，设置会合调度，并且充当被同步 设备的主时钟。任何数量（即零个或更多个）分支同步站将会合调度传播遍及整个环境， 这延伸了该分级结构的范围。根同步站不充当通信的中央切换点，并且可以容易地被另一 设备替代，而对设备通信的影响很小（如果有影响的话）。
[0009] 每个同步站在一个或多个社交信道上发出周期性同步帧。这些同步帧为一个或多 个即将到来的设备会合辨识信道和时间。会合可以被称为"可用性窗口"。
[0010] 同步帧还可以传送其他信息，诸如将被设备用来将站选择作为同步站的数据、发 出同步帧的根同步站和/或分支同步站的属性、时间戳等。所有设备应用相同的算法来辨 识应该充当同步站的那些设备。在一些具体实施中，设备应用该算法来首先确定其是否应 该是根同步站，然后确定其是否应该是分支同步站。如果没有被放置到同步站的角色中，则 其将会是分级结构内的叶子设备。

【专利附图】

【附图说明】
[0011] 图1示出了根据本发明的一些实施例使用周期性同步帧来在设备之间实现和保 持冋步。
[0012] 图2是根据本发明的一些实施例展示周期性同步帧中所辨识的可用性窗口序列 的示意图。
[0013] 图3是根据本发明的一些实施例展示无线通信环境中设备与对等实体社区同步 的流程图。
[0014] 图4是根据本发明的一些实施例展示带外交换的示意图。
[0015] 图5A至?根据本发明的一些实施例示出了在一组对等通信设备内对同步站的选 择。
[0016] 图6是根据本发明的一些实施例展示一种用于在对等通信环境中选择一个或多 个同步站的方法的流程图。
[0017] 图7A至7E根据本发明的一些实施例示出了图6中所示的方法的执行。
[0018] 图8是根据本发明一些实施例的一种对等设备的框图。
[0019] 图9A至9B根据本发明的一些实施例示出了在对等环境中通信设备的分级集合内 组的创建。
[0020] 图10A至10C示出了根据本发明一些实施例的多个组的合并。

【具体实施方式】
[0021] 给出以下描述是为了使本领域的技术人员能够实现和使用本发明，并且以下描述 是在特定应用及其要求的上下文背景下被提供的。本领域技术人员将很容易想到所公开的 实施例的各种修改形式，并且本文中所限定的一般性原则可应用于其他实施例和应用，而 不脱离本发明的范围。因此，本发明并不旨在限于所示的实施例，而是要符合根据本文公开 的原理和特征的最广泛范围。
[0022] 在本发明的一些实施例中，提供了一种系统、装置和方法，用于对在分级社区中工 作于对等通信环境中的设备进行同步，同时允许在不离开该社区的情况下对设备进行局部 分组。因此，默认的设备分级结构提供用于对环境中所有设备进行同步的构架，而各个组或 组分级结构允许设备的局部协作，而不丧失在更大的分级结构中与设备进行交互的能力。
[0023] Mit
[0024] 无线通信环境可以通过任意数量的相同类型和/或不同类型的设备来表征，所述 设备诸如智能电话、平板电脑、个人数字助理、膝上型电脑和桌上型计算机等。不同的设备 将具有不同的特征，可以执行不同的应用程序，可能具有不同的功率级（例如电池强度）、 不同的通信需要、不同的负载（例如在处理器上、在天线上），可能以变化的信号强度被其 他设备监听到，等等。此外，通信环境可能是易变的，设备不断地进入、移动通过以及离开构 成该环境的空间区域。
[0025] 本文中所公开的一个发明的一些实施例提供了一种协议、机制和/或过程，用 于使这样的环境中的设备能够相互发现并且直接对等地通信。这些实施例：有助于即使 在使设备和服务能够很容易被发现的同时也实现低功率消耗；与其他通信技术（例如 Bluetooth')共存；支持多频段操作（例如2. 4GHz和5GHz);避免网络基础结构（例如 接入点）经常遭遇的吞吐量和延迟劣化，同时保持与基于基础结构的技术的兼容性；如果 以及当充当同步站（或主设备）的设备离开该环境时，容易地且快速地恢复；并且是可扩展 的，以适应具有许多设备的密集环境。在下文中将描述这些和其他特征和优点。
[0026] 在本发明的实施例中，设备被同步，从而它们在预定信道上在预定时间会合。设备 会合的时间段被称为可用性窗口，并且所有同步站广播或通告可用性窗口的相同或相似调 度。在可用性窗口期间，对等实体可以交换多播和/或单播数据通信，以及发现其他设备和 服务。设备可以延伸其在可用性窗口处的出席，以适应与对等实体的持续通信。
[0027] -个或多个即将到来的会合的参数（例如时间和信道）经由在一个或多个社交信 道上广播的周期性同步帧（PSF)来进行通信。设备被预编程为周期性地在至少一个社交信 道上进行监听长达足以监听到至少一个PSF的时间长度。
[0028] 因此，当设备启动或者进入到对等设备环境中时，该设备将调谐到预定的社交信 道并且快速地获悉它在哪里以及何时可以与其他设备会合。如果该设备没有监听到PSF，则 它将假设其应当充当主设备，并且开始发布其自身的PSF以促进与可能存在或者随后将出 现的其他设备的同步。
[0029] 在一些具体实施中，同步参数（例如，即将到来的可用性窗口的调度）也可以在可 用性窗口期间被通告，从而节省设备将其无线电部件切换到社交信道以接收这些参数的花 费。设备甚至可以在不监听PSF、参与可用性窗口或者将其用于其他某种目的时关闭其无线 电部件。参与被同步的分级结构的设备因此可以与该设备的另一功能（诸如基础结构连接 或Bluetooth"链路）共享无线电部件、天线和/或其他通信资源。
[0030] 在对等设备社区内，应用选择过程来确定谁将成为同步站并且负责对其他设备进 行同步。所选择的同步站的数量可以取决于存在的对等设备的数量、它们的信号强度、信号 传播模式、工作参数等。如下面所描述的那样，选择或辨识同步站的过程实际上可以考虑参 与的设备的任何相关因素。
[0031] 虽然通信环境中的设备在没有基础结构要求负担的情况下进行对等通信，但是为 了同步的目的，对同步站或主设备的选择将在逻辑上将这些设备安排到分级结构中。在该 分级结构内，根同步站（或"顶部主设备"）负责经由其广播的PSF所传送的同步参数对设 备进行整体同步。每个下级主设备（被称为分支同步站）与该根同步站或与中间的分支同 步站同步，并且在其自身的PSF内重新传输或重新封装该根同步站的同步参数，从而延伸 所述整体同步的范围。
[0032] 单个无线设备（例如根同步站）的无线电范围是有限的，这通常会阻止该设备组 织超过本地区域之外的设备。需要下级分支同步站来重新广播其同步参数允许这单个无线 设备同步分散在更大区域上的设备集合。整个社区享受所得到的有益效果（例如准备好发 现服务和其他设备、较低的功率消耗）。
[0033] 与具有基础结构要求（例如经由接入点的协调）的环境不同，由于同步站的主要 任务仅仅是传播会合参数，所以失步站很容易被校正。例如，由丢失的同步站公布的会合调 度将简单地在选择替代实体期间被保持，从而使所有设备保持同步。并且，那个替代实体一 般将保持相同的调度。
[0034] 用于选择同步站或主设备的不同算法可以在不同时间和/或在不同环境中被应 用，但是一般都用于促进这些目的中的任何目的或所有目的：主设备在整个环境中均匀的 空间分布、环境内主设备的可调节的密度、以及对构成环境的地理区域的大小的控制。
[0035] 在本发明的一些实施例中，用于选择或辨识主设备的算法定期地执行，以基于设 备的多种量度或属性，确保最适当的设备充当同步站。选择过程还可以考虑在区域中已经 存在多少同步站、给定对等设备可以监听多少同步站、它们距离多远（例如基于信号强度 或其他某种距离测量）等。
[0036] 与更大的默认分级结构分开地或者与更大的默认分级结构并行地，环境内的设备 组可以在它们之间同步。例如，它们可以组织以共享文件或执行公共应用程序。组可以模 仿默认分级结构，并且通过选择一个或多个分支同步站（或组主设备）来保持内部同步，其 中其他设备（即叶子或从设备）与所选择的分支同步站同步。组根同步站（或"顶部组主 设备"）可以与附近或周围的分级结构的成员同步（或者试图与其同步）。
[0037] 并非组中的所有成员都需要来自单个分级结构。例如，在与多个分级结构相邻的 空间区域中，组可以从这些空间区域中两个或更多个中获得成员。
[0038] 在本发明的实施例中，"默认"分级结构是可以包括数量相对多的设备（例如给定 空间区域内所有设备）的分级结构。默认分级结构的成员将具有（并且通告）匹配的"默 认"辨识符。"组"分级结构由私有组的成员构成。组分级结构的成员将具有（并且通告） 匹配的"组"辨识符。
[0039] 虽然组中的所有成员通常也将属于默认分级结构，但是默认分级结构的各个成员 可以是或者可以不是任何组分级结构的成员。默认和组辨识符可与其它设备辨识符（例如 IP地址、MAC地址、頂EI码、頂SI号）区分开。
[0040] 本文后面的章节根据本发明的一些实施例讨论对等环境内设备的同步以形成默 认分级结构、分级结构内同步站或主设备的选择、默认分级结构内或跨多个默认分级结构 的设备组的组织、以及示例性的对等设备。
[0041] 设各的同步
[0042] 如上所述，根据本发明一些实施例的无线通信环境内设备的同步允许这些设备 容易地发现彼此、辨识可用服务以及进行直接对等通信（单播和/或多播），而同时节省电 力资源并且与其他通信过程共存。
[0043] 设备一上线或者一移动到运行兼容协议的至少一个其他设备的范围内，同步就开 始，并且只要该设备在覆盖被同步设备的空间区域内在线（例如只要其在对等设备的范围 内），同步就可以被保持。
[0044] 通过同步和主设备选择过程，设备被自动地组织到分级结构中，其中该分级结构 每个级别（或层级）处的同步站（或主设备）周期性地广播同步参数，以便实现和保持区 域内设备之间的同步。周期性同步帧（PSF)是一种用于传播同步参数的机制，并且被所有 被同步设备消费。
[0045] 周期性同步帧用于传送信息，诸如但不限于用于对设备的时钟进行同步的信息、 被同步设备可以会合的一个或多个即将到来的可用性窗口的描述、以及传输PSF的根同步 站和分支同步站的量度或属性。在本发明的其他实施例中，PSF可以包括不同的信息集合， 但是一般将包括辨识至少一个可用性窗口的标准。
[0046] 分级结构的形成以及其中设备的同步可能受到配置或操作参数的影响，诸如但不 限于：最大深度或层级、PSF的周期性、同步站的数量（例如总数量和/或给定设备范围内 的数量）、用于选择同步站或主设备的选择算法、选择算法所考虑的设备量度或属性等等。 在本发明的不同实施例中，可以应用不同的参数。
[0047] 图1示出了根据本发明一些实施例使用周期性同步帧来实现和保持设备之间的 同步。
[0048] 在这些实施例中，周期性同步帧110(例如帧110a、110b、110n)定期地在一个或多 个社交信道120 (例如信道120a、120b、120η)上被传输。
[0049] 不同同步站可以在相同或不同的社交信道上传输周期性同步帧，并且任何给定同 步站可以使用一个或多个社交信道来传送其PSF。单个环境中不同同步站可以使用不同社 交信道，这或许是为了避免相互干扰，因为一个主设备所使用的社交信道可能被不同主设 备用于不同目的（例如基础结构连接），和/或出于其他某种原因。
[0050] 虽然在图1中示出了多个社交信道120,但是在一些具体实施中，一个环境和分级 结构中的所有主站可以使用同一社交信道。本文中所讨论的社交信道和/或其他信道可以 是ΙΕΕΕ802. 11无线信道。
[0051] 在社交信道120a、120b、120η上，相应的周期性同步帧110a、110b、110η被负责的 同步站周期性地广播。单个信道上由单个同步站所广播的PSF中的每一个（例如帧110a) 可以是相同的或者可以略为不同，诸如在其传送的可用性窗口调度方面略为不同。
[0052] 虽然在图1中，每个信道的PSF周期（PA，PB，P N)是不同的，但是在本发明的一些 实施例（其中多个社交信道被使用）中，两个或更多个信道的PSF周期可以是相同的。一 个信道上PSF之间的示例性周期可以大约为100毫秒。不同同步站可以使用相同或不同的 PSF周期。在一些具体实施中，PSF周期的长度或持续时间可以与广播PSF的同步站的总数 量（或者特定区域中同步站的数量）成反比例。
[0053] 在本发明的一些实施例中，在每个社交信道上，PSF周期将各不相同；但是，发布 PSF的同步站的可用性窗口周期可以是相同的。因此，在一个分级结构内，可以实现多个 PSF周期和单个可用性窗口周期。
[0054] 在传输PSF时，进行发布的同步站或主设备仅仅需要将其无线电部件调谐到正确 的信道并且将其通电长达足以发送该PSF。不需要在发布PSF后仍然保持在该信道上，而是 可以关闭其无线电部件以节省电力、将其切换到另一社交信道（例如以准备在另一信道上 传输PSF)或者将其用于其它某种目的（诸如出席可用性窗口（如下所述）、处理基础结构 通信等）。
[0055] 在本发明的不同实施例中，PSF可以包含示例性PSFllOx的元素的子组或超集， 或者可以包含完全不同的信息元素集。PSFllOx的同步参数（或可用性窗口参数）-信道 130、时间132和持续时间134的组合-限定被同步设备在该期间可以会合的一个可用性 窗口。信道130辨识它们将在其上会合的信道（例如802. 11无线信道），时间132辨识它 们将会合的时间，而持续时间134指出窗口的最短持续时间。
[0056] PSF的同步参数或数据可以辨识任意数量的可用性窗口（零个或更多个）。在相 同或不同社交信道上传输的以及由不同主设备传输的不同PSF可以辨识相同或不同的可 用性窗口。但是，在一些实施例中，根同步站所设定的同步参数（包括可用性窗口的调度或 序列）在整个分级结构中被应用。
[0057] PSFllOx的同步参数的时间元素132可以辨识绝对起始事件（例如基于被同步时 钟、UTC(协调世界时）或其他某种通用基准）和/或相对时间。在一些具体实施中，时间 戳字段携带发布PSFllOx的站的TSF(时间同步功能）。
[0058] 在本发明的一些实施例中，时间132包括进行同步的设备用于计算可用性窗口的 起始时间的多个值。在这些实施例中，时间132可以包括被配置为指示在进行发布的同步 站内PSFllOx何时被形成和排队等待传输（例如PSF何时被放置到传输缓冲中）的"目标" 时间戳、以及被配置为指示PSF实际上何时经由站的天线被调度的"实际"时间戳。从同步 站计算"主偏置"参数时起，PSF就被认为形成了。
[0059] 主偏置值（作为时间132的一部分或者作为另一信息元素而也包括在PSFllOx 内）表示从进行发布的同步站释放PSF时测量，进行发布的同步站的相对于下一可用性窗 口开始的内部偏置。换言之，主偏置测量发布同步帧的站所计算的从目标时间戳直到可用 性窗口开始的时间周期。
[0060] 利用这些值，监听到发布PSFllOx的站的或与发布PSFllOx的站同步的设备可以 如下地计算相对于可用性窗口起始时间的偏置：
[0061] 偏置=主偏置-(实际时间戳-目标时间戳）
[0062] 进行同步的设备因此接收主偏置，并且可以根据目标和实际时间戳来测量已经经 过了该主偏置时间周期的多少；其然后将经过的时间段从主偏置中减去，以确定在可用性 窗口之前仍然剩余的时间量。
[0063] PSF11 Ox的持续时间134指示在可用性窗口期间，发布PSF11 Ox的同步站将监听以 及可用于通信的最少时间量。持续时间也可以应用于被同步设备；也就是说，出席该窗口的 设备可以被要求至少在该时间周期中可用，这是从该窗口开始时算起的。
[0064] 在本发明的一些实施例中，只要至少一个站在与主设备通信，该主设备就可以自 动地延展其可用性窗口（例如递增地匹配持续时间134或其他某种时间段）。因此，即使多 个站希望与该主设备通信，它们也可以能够这样做，而不需要等待另一个可用性窗口，这是 因为窗口将被延展。
[0065] 类似地，出席该可用性窗口的设备可以延展其窗口，只要其对等实体中至少一者 与其进行通信。因此，希望与另一对等实体通信的一个对等实体可以简单地在可用性窗口 期间向该另一对等实体发布第一组分组、数据报、消息或其他通信单元。然后，这两个对等 实体由于活动的通信而将自动地延展它们的窗口。有利地，这允许在可用性窗口延展期间 大量的对等通信，而不会在可用性窗口期间占满或独占带宽。
[0066] 同步站在可用性窗口期间存在的最长持续时间可以在PSFllOx中指定，和/或可 以在可用性窗口期间被通告。示例性地，同步站可能需要离开该窗口以便在另一信道上发 布PSF、将其无线电部件用于另一通信功能、或由于其他某种原因。至于各个设备，它们可以 在持续时间134之后离开可用性窗口，如果它们没有什么要进行通信并且如果没有其他设 备在该窗口内的某个时间段期间与其通信的话。
[0067] 返回图1，优先值（或者被称为主设备优先值或选择值）是用于辨识设备作为主设 备或同步站的适用性或优先的值（例如整数）。优先值是利用相应设备的多种量度、属性或 特性、并且可能还有设备分级结构或通信环境的特性来计算的。用于计算设备优先值的示 例性量度包括可用电力资源（例如电池强度、AC连接）、处理器负载、信号强度等。
[0068] 如在下面的章节中所描述的那样，作为选择过程的一部分，对被同步设备的优先 值进行比较以确定哪些设备应该是同步站。该过程可以定期地执行，诸如在每个可用性窗 口序列期间或在每个可用性窗口序列之后、按固定的日程等等。
[0069] 在PSFllOx中，分支同步优先值136是广播PSFllOx的分支同步站的主设备优先 值，并且指出该站在其默认分级结构内作为同步站的适用性或优先级。通过通告其优先值， 该站范围内的所有设备可以正确地应用选择过程，并且例如确定它们是否更适于作为同步 站。
[0070] 类似地，根同步优先值140是PSFllOx在其中被广播的默认分级结构的根同步站 的主设备优先值，并且指出该站作为同步站的适用性或优先级。如将在下文中看到的那样， 通过在整个分级结构中传播根同步优先值140,通信环境边缘处的或重叠多个独立分级结 构的区域中的设备可以确定加入哪个分级结构。此外，被同步分级结构中的所有设备可以 确定它们是否更适于作为根同步站。
[0071] 分支同步量度138包括发布PSFllOx的同步站的多个量度或属性，可能包括用于 计算分支同步优先值136的量度。类似地，根同步量度142包括默认分级结构的根同步站 的量度或属性。除了上面提到的数据之外，量度138和/或量度142可以包括站的名称和 /或地址（例如MAC地址）、站的默认根同步站的名称或地址、时间戳、其在默认分级结构内 的级别或层级（或距离根的跳转数量）、该站的PSF的周期性、该站所使用的社交信道等等。
[0072] 当PSFllOx被默认分级结构的根同步站发布时，优先值136U40将匹配，并且量度 138U42也将匹配。或者，可以忽略优先值字段中的一者和量度字段中的一者。
[0073] 此外，在组分级结构内工作的同步站所发布的PSF可以包含附加信息元素用于传 递关于该组的优先值和/或量度。特别地，并且如在下面的章节中将讨论的那样，分开地为 默认分级结构和组分级结构执行主设备选择过程，以为每一者选择或辨识要作为同步站的 设备。量度和/或一个或多个附加优先值将涉及进行发布的站的组。
[0074] 在本发明的其中量度138U42包括用于计算优先值136U40的数据的一些实 施例中，可以从周期性同步帧中省去优先值。相反地，如果优先值136U40提供了消费 PSF110x(例如为了辨识或选择同步站的目的）的设备所需要的所有信息，则可以省去量度 138、142。
[0075] -个或多个同步辨识符150包括分配给发布了 PSFllOx的站参与其中的默认和/ 或组分级结构的辨识符。如上所述，默认辨识符可以用于辨识包含区域中所有对等设备的 总体分级结构。组辨识符可以辨识设备的私有组。其他同步辨识符可以用于其他目的。
[0076] 在本发明的一些实施例中，用于分级结构内所有设备的默认辨识符通常将为0,并 且只有希望与接入点或其他基础结构设备保持对齐的主设备将使用值不为〇的默认辨识 符。在这种情况下，主设备例如可以利用预定算法，根据接入点的BSSID(基本服务集辨识 符）来得到其默认辨识符。该情形中的主设备可以只能够与也与同一接入点保持对齐的对 等实体同步。
[0077] 但是，组辨识符可以由组根同步站、由另一组成员、随机地或者以其他某种方式来 设定，如在下面的章节中所描述的那样。为〇的组辨识符可以被设备用来指示其不是任何 组的成员。因此，空闲对等设备可以具有默认和组辨识符对〇/〇,表明在其与默认分级结构 同步期间，其不参与到任何组中。在私有组内活动的对等设备通常可以具有辨识符对0/χ， 其中X是设备的组所使用的数字。组可以具有任意数量的成员。
[0078] 在一些实施例中，PSF可以包括不是图1中所示的那些信息元素的信息元素。例 如，PSF可以辨识用于选择同步站或主设备的算法，指定对同步站的限制（例如有多少可以 位于相互范围内），通告用于设备的分级结构的最大深度，提供关于站正离开网络的通知等 等。
[0079] 此外，当作为组成员的同步站发布PSF时，那些帧可以包括特定于该组的信息元 素，作为上面提到的组特定优先值/量度的补充或作为上面提到的组特定优先值/量度的 替代。例如，站发布的PSF可以包括组特定的元素集，该组特定的元素集包括下列中的一些 或所有：站的优先值、其在组中的级别或层级（或者距离组根的跳转数量）、组根同步站的 名称或地址、组辨识符、以及/或者与站所属于的组分级结构和/或默认分级结构相关的任 何其他数据。
[0080] 虽然同步站可能对于周期性同步帧的发布具有规定的周期，但是该周期是灵活 的，并且对于变化可以有很高的公差。给定PSF可能由于对站的无线电部件的其他要求、由 于通信信道上的争用、或者由于某种其他原因而在时间上提前或延后。在一些具体实施中， PSF可能每100毫秒变化大约+/-20毫秒。
[0081] 周期性同步帧可以伺机被传输，也就是说，如果同步站的无线电部件在其通常会 在社交信道上发布PSF时被调谐到另一信道，则其可以替代性地在其当前信道上发布PSF。 PSF广播将在能够的情况下返回到其在一个或多个社交信道上的正常调度。
[0082] 其中PSF在非社交信道上发送以辨识将来可用性窗口的这种类型的情形对于设 备的局部群集可能是非常有用的。这样的设备可能将与同一（非社交）信道上的同一基础 结构网络关联。在该信道上传输PSF就为这些设备节省了信道切换（即切换到社交信道） 的成本，并且避免了干扰其基础结构通信。
[0083] 在最坏的情况下，被调谐到同步站的正常社交信道的新设备可能丢失有限数量的 PSF，如果同步站在另一信道上忙的话。但是，同步站可以被调谐到常用频率（例如特定应 用所要求的基础结构信道，如上所述），并且因此可以在不同时间到达同一设备。
[0084] 图2是根据本发明一些实施例示出了在周期性同步帧中辨识的可用性窗口序列 的示意图。所有同步站的可用性窗口可以被调度用于相同时间、用于相同或不同信道上，虽 然不是在本发明的所有实施例中都这样要求。
[0085] 图2中所示的可用性窗口 230被编号和管理为重复序列。特别地，分组同步帧210 包括展示η个可用性窗口（编号为230(0)到230(n-l))的调度的同步参数。在一个循环 之后，可用性窗口序列编号重复（即从0到n-1)。周期性同步帧可以限定任意数量的可用 性窗口。
[0086] 除了辨识可用性窗口的部分或完整序列的调度之外，PSF还可以用信息元素（诸 如PSF210的元素212)辨识下一个是哪一个可用性窗口序列编号。周期性同步帧还可以包 括其他信息，诸如上述用于帮助进行接收的设备正确地计算在下一可用性窗口之前还剩余 的时间的计时信息。
[0087] 可以被包括在PSF中的其他信息还有进行发布的站用于发送周期性同步帧的周 期、以及PSF将在其上被广播的一个信道或多个信道。这允许对等设备确定其为了监听到 PSF和获悉可用性窗口调度而必须在特定社交信道上监听的最大时间量。
[0088] 在一些具体实施中，PSF可以报告可用性窗口周期，并且各个设备可以计算窗口何 时将出现，而不是辨识离散的可用性窗口。例如，PSF可以提供相对于下一可用性窗口的计 时或偏置信息，并且报告进行发布的同步站的PSF周期。监听进行发布的同步站的设备于 是可以确定可用性窗口的序列。PSF还可以辨识当前/下一可用性窗口的序列号。
[0089] 同步站所调度的可用性窗口可以按规则周期、也可以不按规则周期出现，并且可 以与站的PSF同步、也可以不与站的PSF同步。换言之，可用性窗口不需要以相对于PSF相 同的偏置来出现。可用性窗口的完整序列所占据的时间的一个示例性持续时间可以大约为 5秒，但是本发明实施例的一具体实施可以使用更短或更长的持续时间。
[0090] 在本发明的一些实施例中，对于可用性窗口周期的公差比对于周期性同步帧周期 的公差小，可能大约为每秒+/-100微秒（而对于PSF而言为每秒+/-200毫秒）。PSF非常 短（例如小于1毫秒）但是频繁发布，而可用性窗口相对长（例如长于50毫秒）并且不频 繁地实施（例如大约每秒一个）。PSF由于其持续时间短所以可以伺机地调度，但是可用性 窗口被配置用于设备发现和通信，并且因此通常不能被伺机地调度。
[0091] 虽然不频繁，但是可用性窗口可以独占无线电接口长达显著的时间段；因此，遵循 严格的调度是有利的，尤其是如果有其他无线电技术（例如蓝牙）存在的话。此外，其他 (被同步）设备正依赖于所通告的窗口调度来进行发现和/或对等通信，这留出较少的变化 空间。
[0092] 因此，在本发明的一些实施例中，PSF传输周期将具有相对高的变化公差，而可用 性窗口周期具有相对低的变化公差。该策略的一个优点是其考虑了在每个周期性同步帧传 输时出现的Wi-Fi连接。PSF传输只有在所选择的社交信道没有被使用时才是可能的，并且 对信道或无线电部件的争用可能延迟、也可能不延迟PSF的发布。因此，所有PSF传输的严 格调度会很难实现。
[0093] 当对等设备首先与主设备同步并且开始出席可用性窗口时，在第一窗口（和/或 要求所有设备出席的第一窗口）中，其可以发布消息辨识其自身、辨识其优先值、提供其选 择量度、通告其服务等。然后希望与其通信的任何设备可以进行联系。
[0094] 经由图2中的PSF210通告的η个可用性窗口在两个不同信道220x、220y(即分别 在信道X和信道Y)上实施，这两个不同信道通常不是社交信道，但是可以是社交信道。或 者，同步站所调度的可用性窗口可以在同一信道上进行或者可以分布在不止两个信道上。
[0095] 虽然可用性窗口被提供作为用于对等设备相互发现以及发现所提供的服务的主 要机制，但是设备（包括同步站）可以跳过序列中的一个或多个窗口。例如，如果对等设备 需要在可用性窗口期间将其无线电部件用于其他某种目的，则其可以根本不出席该窗口、 可以晚到达或者可以早离开。设备可以（例如经由多播消息）向同步站或其他设备建议其 缺席，也可以不向同步站或其他设备建议其缺席。
[0096] 在本发明的一些实施例中，设备可以为其自身设置"存在模式"，并且将该值通告 给其同步站和/或其他对等实体，以指示其将多频繁地调谐到或出席所通告的可用性窗 口。在一些实施例中，存在模式（或PM)是整数值，诸如1、2、4等。设备的PM的倒数是指 示其将出席序列中多少可用性窗口的分数。例如，如果设备的PM= 1，则该设备将出席每 个可用性窗口；如果其PM = 2,则该设备将出席每个序列号为2的倍数的窗口（即窗口的 1/2);如果PM = 4,则其将出席每个序列号为4的倍数的窗口（即窗口的1/4)。
[0097] 越高的存在模式值就允许设备跳过越多的窗口并且关闭其无线电部件，从而节省 电力。最终，存在模式等于序列中可用性窗口的数量（即在图2中为η)就表示设备对于每 个序列将只出席一个可用性窗口。ΡΜ值为零可以表示设备始终可供使用（即不仅仅在可用 性窗口期间）。
[0098] 在本发明的一些实施例中，每个被同步设备必须出席其主设备所通告的序列中的 至少一个可用性窗口。例如，设备可能被要求在每个序列的可用性窗口 〇期间同步。因此， 在这种情况下，ΡΜ值等于可用性窗口序列的长度就表明设备将只在序列号为0的可用性窗 口期间出现。
[0099] 可用性窗口序列的长度一般为2的幂（例如8、32、256)。如图2中所示，主设备所 发布的可用性窗口的序列号从零开始，并且每次增加1，直到值为长度-1 (例如7、31、255)， 之后序列号又重复。分支同步站被要求（在其同步帧中）采用和重复其主设备（即根同步 站或另一分支同步站）的当前序列号。因此，在一个根同步站下同步的所有设备将商定哪 个可用性窗口具有序列号0。
[0100] 在本发明的一些实施例中，不同同步站所通告的可用性窗口序列可以是长度不同 的。但是，所有序列都将对齐，从而具有某个存在模式值的所有设备将出席相同的窗口。换 言之，所有设备将商定哪些具体窗口是给定数的倍数。
[0101] 例如，考虑这样一种分级结构，其中长度为8、16和64的可用性窗口序列在不同 设备集（例如与不同同步站同步的设备）中使用。在实现八个窗口的序列的设备中，每第 八个窗口将被认为是序列号为〇的可用性窗口。并且，对于那些设备而言序列号为〇的每 个可用性窗口将被认为是对于具有长度为16个窗口的序列的那些设备而言序列号为0或 8的可用性窗口，并且被认为是对于在其序列中具有64个可用性窗口的那些设备而言序列 号为0、8、16、24、32、40、48或56的可用性窗口。
[0102] 设备可以出席多于其ΡΜ所指示的可用性窗口，但是通过通告其存在模式值（例如 经由可用性窗口序列号0中的多播消息），其他设备将知道它们何时可以与其交互。并且， 如上所述，只要一个其他设备发送通信到具有最大ΡΜ值（等于可用性窗口序列的长度）的 设备，在进行接收的设备所出席的窗口期间该设备就将延伸其在该信道上的出现，以便进 行该通信。
[0103] 此外，在一些实施例中，每当存在模式大于1(或其他某个阈值）的对等设备接收 通信时，其就可以自动地将其存在模式设置为1 (或某个其他更小值），以便促进所希望的 通信。另外，具有低存在模式（例如零或一）的设备在一个可用性窗口中接收到多播帧之 后可以在一个或多个后续窗口中对其进行重复，以帮助使其到达其对等实体。
[0104] 同步站可以具有任何ΡΜ值；虽然其按周期性间隔（可能甚至在可用性窗口期间） 发送同步帧，但是其在可用性窗口期间当其不是正在发送同步帧时可以关闭其无线电部件 或者将其无线电部件或天线用于其他通信要求。
[0105] 图2中所示的PSF210的格式仅仅是示例性的；在其他具体实施中，必要信息（例 如同步参数）可以以其他形式被传送。例如，可用性窗口的调度可以作为信道、时间、持续 时间和周期的组合来被传播。在该格式中，信道元素辨识通信信道，时间元素辨识可用性窗 口的起始时间，持续时间元素指示可用性窗口的正常持续时间，而周期元素报告下列周期， 即可用性窗口将以该周期来实施。
[0106] 在本发明的一些实施例中，希望进行相对延长的通信周期（例如用于文件传输， 为了进行游戏或其他应用）的两个或更多个对等设备可以与总体同步并行地、但是在调度 的可用性窗口之外或作为调度的可用性窗口的补充，建立其自身的同步用于交换数据的目 的。在这些实施例中，这两个或更多个设备中的一者可以担当非选择主设备的角色，也就是 说，其不参与在下面的章节中所描述的主设备选择过程，但是可供其它设备用于同步到或 与之同步（例如为了进行文件传输，为了玩游戏）。与非选择主设备同步的设备可以形成基 本服务集（BSS)。
[0107] 非选择主设备可以发布其将与之进行通信的其他对等设备将用来与非选择主设 备同步、但是社区中的其他设备将忽略的同步帧。示例性地，这些同步帧可以在可用性窗口 期间或者在商定的信道上被传输。非选择主设备的同步帧可以指定该设备是非选择主设 备，从而不需要直接与其通信的那些设备将知道它们不应与其同步。
[0108] 希望与对等实体社区同步或保持同步的设备可能不能这样做，这可能是因为其不 能监视社区的一个或多个社交信道、在调度的可用性窗口期间具有其他承诺、或者出于其 他某种原因。在这种情况下，该设备可以成为非选择主设备（并且辨识其何时可供使用）来 帮助其他设备发现它。或者，其可以请求同步站改变其同步调度来适应该设备（例如改变 同步站的可用性窗口的时间和/或一个或多个信道），或者可以在其选择优先值表明其应 该的情况下成为同步站。作为同步站，尤其是作为根同步站，其可以改变可用性窗口调度。
[0109] 在本发明的一些实施例中，在会合信道上在可用性窗口期间，同步站或其他设备 (例如非选择主设备）可以广播被称为主指示帧（MIF)的另一类型的同步帧。在这些实施 例中，主指示帧提供帮助对等设备实现或保持（要么与发布定期PSF的同步站，要么与设备 可与之同步来直接交换数据的非选择主设备）同步的信息。主指示帧可以在可用性窗口期 间被发送，但是一般将不会在社交信道上被发送，除非例如一个主指示帧在正在社交信道 上发生的可用性窗口期间被发送。
[0110] 主指示帧可以包括周期性同步帧可能包括的任何数据、以及/或者其他信息。例 如，MIF可以被同步站发送以报告其将开始使用另一社交信道来发送PSF，可以被非选择主 设备发送以报告其将在特定时间在特定信道上具有可用性的窗口，可以被另一设备发送以 报告其从其他某个同步站监听到的同步数据或以通告其可用性，等等。
[0111] 当可用性窗口与PSF通常会被发送（即根据进行发布的同步站的PSF周期）的时 间重叠时，定期PSF可以在可用性窗口实施的信道上（并且不是在社交信道上）被发送。在 不与主设备的PSF周期的届满重叠的可用性窗口期间，主设备可以发送MIF以确保与其同 步的设备具有必要的同步数据，而不必调谐到社交信道用于定期PSF。但是，设备可以仍然 周期性地监听一个或多个社交信道以获悉其他主设备。
[0112] 因为存在模式值不为1的对等设备不可能出席每个可用性窗口，但是可能被要求 在序列号为〇的可用性窗口期间出现，所以同步站可以在默认情况下始终在这些窗口期间 广播PSF或MIF。PSF短但是频繁，而MIF更长并且更不频繁，并且可以封装延伸服务和设 备能力有效载荷。
[0113] 可能会注意到，周期性同步帧频繁地被发送，通常在可用性窗口之外被发送，以便 帮助未同步的设备与其对等实体同步。在设备集合被同步之后，那些设备可以只（或主要） 在相对稀疏的可用性窗口期间相遇，尤其是那些已经调整其存在模式以更少地使用其无线 电部件并因此节省电力的设备。为了保持同步，这些设备可以依赖于在可用性窗口期间发 送的主指示中贞。
[0114] 在本发明的一些实施例中，设备被要求在一些（或全部）可用性窗口开始处实现 保护周期，在该保护周期期间，它们监听并且可以接收通信，但是不传输。在本发明的不同 实施例中，该限制可以始终适用于、也可以不始终适用于发布定期PSF的同步站，但是一般 将始终适用于非选择主设备。
[0115] 图3是根据本发明一些实施例展示无线通信环境中设备与对等实体社区的同步 的流程图。
[0116] 在操作302中，设备通电或进入该环境，并且开始在一个或多个预定的社交信道 上针对周期性同步帧（PSF)进行监听。其可以被编程有关于PSF的默认或可能的周期性 的信息，并且因此可以只需要在给定社交信道上监听有限数量的那些周期（例如一个、两 个），以便截获同步站在该信道上广播的PSF。
[0117] 在操作304中，设备监听到一个或多个PSF，并且提取其同步数据。在本发明的该 图示的实施例中，同一设备分级结构内同步站所发布的所有PSF将通告相同的可用性窗口 序列或调度。同步站可以在相同或不同的社交信道上传输其PSF，并且可以在相同的非社交 信道上实施可用性窗口。
[0118] 如果设备没有监听到任何周期性同步帧，则其可以假设没有同步站在范围内。因 此，其可以承担根同步站的角色，并且开始发布其自身的PSF以便对范围内的其他设备进 行同步。如下一章节中所描述的那样，用于选择同步站的过程可以定期地或者甚至持续地 被应用，以辨识应该作为主设备的设备。
[0119] 在操作306中，设备将其无线电部件调谐到指定的信道，并且出席下一可用性窗 口，如果其无线电部件没有被另一应用或服务抢占的话。如果不能出席，则该设备将出席其 能出席的下一可用性窗口，尽管其可能需要再次在社交信道上监听以接收下一组同步数据 并获悉其信道和起始时间。设备可以推迟出席可用性窗口直到下一窗口序列开始，并且因 此调谐到下一所要求的窗口（通常是序列号为〇的窗口）。
[0120] 在操作308中，在可用性窗口期间，同步帧由该设备当前与之同步的同步站广播 (例如PSF或MIF)。这可以使设备不需要扫描一个或多个社交信道。同步帧示例性地可以 在可用性窗口开始处的初始保护周期或静默周期期间被传输，在该周期期间，并非同步站 的设备（例如叶子设备）不可以传输。
[0121] 在操作310中，设备在必要或期望的情况下（例如如果设备不能出席可用性窗口 的完整序列）设置其存在模式。至少在其出席的第一个可用性窗口和/或序列号为〇的第 一可用性窗口期间，设备在对所有被同步设备的消息广播中辨识其自身（例如地址、名称、 服务信息）。其可以同时通告其存在模式。
[0122] 在可选操作312中，设备可以直接与其被同步的对等实体中的一者或多者在可用 性窗口期间和/或带外通信，或者它们可以与该设备通信。如上所述，设备可以延伸其在窗 口处的出席一次或多次以便促进通信，将向其活动的对等实体通告其是否以及何时必须离 开窗口（例如为了将其无线电部件用于其他某种目的），并且可以与另一对等实体信道外 地设置单独会合。
[0123] 在本发明的一些实施例中，可以在一些或所有可用性窗口期间实施业务量减少或 限制措施，以便减少通信拥塞和冲突。示例性地，控制可用性窗口序列的同步站可以指定措 施何时就位。在一些具体实施中，业务量减少措施只在可用性窗口期间被应用，而不在可用 性窗口扩展期间被应用。在强制可用性窗口（即序列号为0的可用性窗口）中，业务量减 少措施可以是强制性的。
[0124] 以举例的方式，业务量减少措施可以用于针对设备在一个可用性窗口期间可以传 输的多播帧的数量（例如大约三个）来对设备进行限制。单播帧的传输也可以被限制。
[0125] 例如，可以只允许到（和/或来自）存在模式值未知或者值大于1(或其他某个阈 值）的设备的单播传输。对单播或多播帧传输的限制可以不应用于为了有限目的（诸如文 件传输）而在相互之间（例如与非选择主设备）同步的设备。
[0126] 在操作314中，设备可以在不需要监听社交信道上的PSF或出席可用性窗口时关 闭其无线电部件。
[0127] 图3中所示的本发明的方法仅仅是示例性的，而并不限制根据本发明其他实施例 的方法。
[0128] 如上所述，在任何可用性窗口外面或者除了任何可用性窗口之外，两个或更多个 对等实体可以进行其自身的同步。例如，它们中的一者可以担当非选择主设备的角色并且 在可用性窗口期间发布主指示帧或其他同步帧，以向其对等实体建议它们何时以及在哪里 (即时间和信道）可以与其同步。
[0129] 但是，一个对等实体可能希望在不同步的情况下与另一对等实体进行短的通信交 换。例如，与一个分级结构同步的设备可能希望发现在另一（例如相邻）分级结构内同步 的（一个或多个）对等实体所提供的服务，可能希望轮询相邻对等实体等。至少初始地，它 们不想要进行显著的数据交换（例如如同文件传输）。本发明的一些实施例以带外查询和 响应的形式提供这种能力。
[0130] 更具体地，第一对等实体可以监听到相邻分级结构的同步帧，并且因此获悉其可 用性窗口的调度。如果能够的话，其可以出席相邻分级结构的可用性窗口中的一个或多个， 并且由此发现其他设备，并且其可以发送带外帧给相邻设备中的一个或多个。
[0131] 图4是根据本发明一些实施例展示带外交换的示意图。如同上面所描述的周期性 同步帧的计时那样，进行传输的设备必须考虑在其自身内将发生的在其释放或准备用于传 输的查询时与其实际被传输时之间的延迟。
[0132] 查询时间线410反映在进行查询的设备处的活动，而响应时间线430反映在进行 响应的设备处的活动。在发布查询时，进行查询的设备必须选择适当的查询寿命450,使得 进行响应的设备将有时间来接收、处理查询并对查询进行反应。
[0133] 在图示的查询和响应中，查询在目标传输时间412处排队等待从设备传输。由于 天线或介质的争用、以及/或者其他延迟（在图4中被总体地表示为争用414)，查询在实际 传输时间416之前没有被物理地传输。
[0134] 停留时间418是查询寿命的剩余时间，在该剩余时间期间，进行响应的设备必须 接收该查询并且生成并传输其响应。停留时间418的持续时间取决于进行查询的设备所设 置的查询寿命以及争用414的持续时间。进行响应的设备也可能经历在其目标传输时间 432和响应的实际传输时间436之间的延迟；该延迟被表示为争用434。
[0135] 查询可以（在带外查询中）辨识相关时间参数（例如查询寿命、目标传输时间、实 际传输时间、争用）中的任何或全部，使得进行响应的设备可以确定其是否将能够在查询 失效之前进行响应。如果不能，则其将丢弃该查询或者中止其响应。如果进行查询的设备 在查询寿命期间没有接收到响应，则其可以重试（例如以更长的寿命）、放弃该查询或者进 行其他动作。
[0136] 在本发明的一些实施例中，对等设备可以向其可以监听到、但是并没有同步到的 同步站发布带外查询，以便辨识该同步站以及同步到该站的设备所提供的服务。在一些具 体实施中，其可以将关于其他同步站的信息转播到其同步的对等实体，诸如在它们的可用 性窗口中的一个或多个期间。可以被透露的关于另一同步站（或其他对等设备）的信息可 以包括诸如其监视的社交信道、其可用性窗口（例如时间、信道、周期）、主偏置、其提供的 服务、地址等这样的事情。因此，带外查询可以充当准PSF或准MIF，因为其可以允许设备同 步到查询发送方的分级结构。
[0137] 一些未同步的主设备（例如没有任何叶子设备或下级主设备已经同步到的同步 站）可以采用低功率操作模式。该低功率操作模式可以在站的同步帧中被指出，或者可以 由可用性窗口的序列或调度以及/或者同步帧中所通告的存在模式来推断。
[0138] 在一个这样的操作模式中，未同步的主设备仍然可以发送周期性同步帧，但是提 供具有长周期（例如几秒）的短可用性窗口。由于可用性窗口短、稀疏的本质，对等实体可 能要花一些时间来发现未同步的主设备所提供的服务。
[0139] 在根据本发明一些实施例的通信环境内对等实体同步期间，因为对等设备被组织 到分级结构中，所以叶子（或从）设备与范围内的分支同步站同步；那些站（并且可能还有 其它叶子设备）与较高分支同步站同步，以此类推，其中一个根同步站为整个环境提供同 步信息。叶子设备可以直接与根同步站同步，如果其在范围内的话。
[0140] 环境内设备的工作参数可以指定设备的分级结构的最大深度，其可以被定义为同 步站的级别或层级的数量。根同步站的位置被定义为层级〇,而分支同步站将位于层级1到 层级D，其中D是同步站可能位于的最大层级。
[0141] 在默认情况下，在分级结构正被组织时，对等设备可以发布周期性同步帧，直到其 落到作为叶子的位置，而在这样的时候，其停止传输PSF。即使可应用的选择算法可能使设 备作为同步站，该设备也可以选择作为叶子，除非在该设备的范围中没有同步站。如果在范 围中没有同步站，则该设备必须担当该角色。
[0142] 所有主设备继续发布PSF以维持其区域内的同步，并且可以以作为其在分级结构 中的级别或层级的函数的周期性来继续发布。例如，位于层级〇处的根同步站可以大约每 100毫秒（ms)发布PSF，层级1处的分支同步站可以大约每150ms发布PSF，层级2处的分 支同步站可以每500ms发布PSF，以此类推。这些值仅仅是示例性的，而并不是要以任何形 式对PSF周期的持续时间进行限制或限定；不同层级内的同步站可以采用相同的周期，而 相同层级中的同步站可以采用不同的周期。
[0143] 主设备的层级通常将在其PSF中被报告。该信息允许进行监听的设备确定分级结 构有多深是在其环境区域内。根据该深度和/或其它信息（例如其可以监听到多少同步站 在发布PSF，最大分级结构深度），设备可能能够确定其应当作为叶子还是其应当继续发布 PSF并且仍然作为同步站。
[0144] 分级结构的最大深度参数可以被编程到设备中和/或在周期性同步帧内被通告。 还可能施加其它限制，诸如同步站的最大数量、要求同步站只有在其只能够监听到不多于 阈值数量的其它主设备（例如在特定范围内，在特定层级处，总体地）的情况下才继续其角 色等等。
[0145] 例如，如果分级结构的最大深度为D，则位于层级S > 1(即除了根之外的所有层 级）的同步站可以只被允许监听到D - S个在层级S中工作的其它同步站，并且仍然继续作 为同步站（假设那些其它主设备具有较高或更好的选择优先值）。该规定可以允许将较高 级别的分支同步站集中在根同步站附近，以及将分支同步站分散得更远。
[0146] 在本发明的一些实施例中，选择算法或过程可以更宁愿保持现任的同步站，而不 是否则可能会被给予优先级的另一设备，除非该另一设备的选择优先值超过现任的选择优 先值的量达到了阈值。这可有助于避免同步站无意义的（thrashing)或过度的切换。但是， 因为同步站的主要任务仅仅是广播同步数据，所以切换同步站并不会对分级结构或单个设 备带来高的交易成本。
[0147] 在本发明的一些实施例中，设备将与其能监听到的最佳同步站（即具有最高优先 值的同步站）、或者其能在给定范围内（例如以超过特定阈值的信号强度）监听到的最佳同 步站同步。
[0148] 当设备在环境中上线并且监听PSF时，如果其只从位于分级结构的最深层级或最 大层级处的分支同步站监听到，则其可以作为叶子同步到该站。但是，如果该设备还可以监 听到另一分级结构中的另一同步站（例如如在周期性同步帧中通告的根同步站属性所确 定的），则其可以更愿意加入该分级结构，如果该另一同步站不是位于最大深度或层级处或 者如果该另一同步站具有更好的选择优先值。
[0149] 只能监听到分级结构中相对深（例如高的层级值）处的其它设备的设备可以能够 确定其处于环境的边缘处。如果这些其它设备中大多数或全部都已经处于最大深度处，则 新的分级结构可以产生，尤其是如果具有高优先值的设备出现的话。
[0150] 新的环境/分级结构还可能在现有的环境/分级结构跨越太大空间区域时出现。 例如，分级结构的深度、关于对等设备有多近的测量、和/或其它因素的组合可以导致新的 分级结构产生。如在下一章节中讨论的那样，在对等实体之间检测到的信号强度可以是确 定对等实体有多近的一种方式。
[0151] 要求对等实体只与与其相对近的主设备同步就可以使分级结构相对紧凑。相反， 对树的最大深度的高限制可以允许分级结构覆盖更多区域。通过调整这些（和/或其它参 数），可以形成适当的分级结构。
[0152] 用于配置分级结构的不同参数将根据设备密度、通信负载和/或其它因素而适配 于不同环境。例如，如果负载相对轻（例如设备是低功率传感器），则与隐藏节点问题关联 的缺点应该被限制，并且可以实施相对深的分级结构（例如大约10到15个级别）。此外， 在更稀疏的环境中，下面所述的用于选择同步站的过程将更快地解决。
[0153] 隐藏节点问题是指下列一种情形，即其中不在相互范围内的多个设备试图与共同 的对等实体通信。因为它们不能监听到相互的传输，所以它们不能相互避开，并且它们与该 共同的对等实体的通信可能冲突。虽然这可能由于需要在相对短的时间周期期间（即在可 用性窗口内）通信而加剧，但是轻的负载可以帮助减轻该问题，并且允许与在具有更重负 载的密集环境中将可能实现的分级结构更深的分级结构。
[0154] 如果没有本文中所描述的同步方法，则为了发现环境中所有设备而需要的发现帧 的总数量可能接近设备数量的平方（即每个设备都可能需要发送至少一个帧给其它每个 设备）。这些帧会在随机的时间在任意信道上被发送。
[0155] 相反，本发明的实施例所提供的集体同步使得能够实现基于来自所选设备集（即 同步站）的定期传输的同步，并且很好地扩展。在一极好地同步的环境中，所有设备相互发 现所需要的帧的数量与设备的数量成比例。在序列号为〇的可用性窗口期间广播的一个发 现帧将到达范围内的所有其它设备。
[0156] 同步站的选择
[0157] 在本发明的不同实施例中，可以应用不同算法来确定哪些对等设备应当作为同步 站（也被称为主设备）。在给定环境中应用的算法通常将是对称的，也就是说，每个设备对 于其自身及其对等实体使用相同的数据，并且对于那些数据使用相同的标准，并且从而每 个设备将对于哪个设备应当作为根同步站以及哪些其它设备应当作为分支同步站得到相 同的结论。在一些实施例中，所指定的选择算法在每个可用性窗口（以及该窗口的任何延 伸）之前、期间或之后，或者在某个可配置数量的可用性窗口之后被执行。
[0158] 如在前一章节中所描述的那样，在选择同步站中可能扮演重要角色的一个设备参 数是主设备优先值，其指出该设备优先作为同步站或主设备。
[0159] 每个设备的优先值以相同的方式，利用该设备的相同的量度（"选择量度"）和属 性来得到。示例性的选择量度包括可用的电力（例如电池强度）、设备是否连接到AC(交流 电）电源、设备类型、设备配置（例如特征、资源）、是否（以及有多少）应用程序或实用程 序要求使用设备的无线电部件、设备是否具有多个天线和收发器、设备是否可以工作于多 个频带（例如2. 4GHz和5GHz)、处理器负载、传输争用、存在模式等。
[0160] 在一个简单的具体实施中，设备的优先值可以是与其剩余电池电力成比例的整数 值。特定高值可能表示设备连接到AC电源。多个设备的优先值相当则可以通过比较网络 (例如MAC)地址、MSI (国际移动用户辨识）、MEI (国际移动设备身份）或设备的其它某 种独特特性来解决。
[0161] 在一些具体实施中，设备可以仅仅相互发送其优先值，但是可以附加地或者替代 地发送用于计算优先值的选择量度。如前面所讨论的那样，分级结构的根同步站的优先值 和/或选择量度可以被包括在所有周期性同步帧中，分支同步站的数据可以被包括在其发 布的PSF中，而叶子设备的数据可以在可用性窗口期间被通告。
[0162] 在本发明的一些实施例中，具有最高优先值的对等设备成为环境的默认分级结构 的根同步站。还可以选择分支同步站以扩展同步区域，而其它对等实体将作为叶子设备 (或从设备）。除了根同步站之外的每个设备要么同步到根同步站，要么同步到其它同步站 中的一者。
[0163] 在本发明的一些实施例中，除了被部署在分级结构内的特定层级处之外，其它对 等设备可以通过它们在物理上距离特定设备多近来相对于给定设备被分类。例如，在一个 具体实施中，给定设备可以将其可以监听到的对等设备分类到三个范围之一中："近距范 围"、"中距范围"或"远距范围"。
[0164] 范围测量或评估可以由接收信号强度指示（RSSI)和/或其它距离指示（例如GPS 数据）来得到。示例性地而非限制性地，"近距范围"可以被定义为大约5米，"中距范围" 可以被定义为大约10米，而"远距范围"可以被定义为大约15米或更远。
[0165] 在其它具体实施中可以使用其它范围（多于或少于三种范围）。例如，设备可以只 考虑一种范围，其可以对应于以上近距范围、中距范围或远距范围评估中的一者，或者可以 对应于其它某种范围或信号强度。为了避免边界条件，对等设备可能需要至少以阈值RSSI 被监听到才能在选择过程中被考虑。
[0166] 选择过程可以定期地操作，诸如在每个可用性窗口之后（或期间）、在每个完整的 可用性窗口序列之后、或者按照其它某种调度。作为组成员的设备可以分开地为其组分级 结构及其默认分级结构执行选择过程。例如，其可以首先在组内执行适当的选择过程以找 到其角色/位置，然后再次进行选择过程以确定其在默认分级结构内的角色/位置。这两 个过程可以是相同的，也可以是在一定程度上不同的。
[0167] 当其执行主设备选择过程时，进入被同步通信环境的新设备可以篡夺现有的同步 站，分级结构中作为叶子或较低分支同步站的设备可以向上移动（例如因为具有更好优先 值的其它设备已经离开），另一设备可以从作为分支同步站向下移动到作为叶子，等等。
[0168] 在设备在分级结构中获得作为叶子或同步站的位置之后，其将继续监听同步帧， 以确定其是否比发送那些帧的站更适于作为同步站。例如，其可以继续收集和处理设备的 优先值或选择量度，以确定其它设备是否比该设备自身更适于作为同步站。
[0169] 当设备监听到来自不同对等实体的同步帧时，其可以汇编其监听到的和/或在帧 中辨识的主设备的列表。这允许该设备周期性地确定其是否应当作为主设备并开始发布同 步帧。这样的确定可以依赖于其优先值（或选择量度）与其它设备的优先值（或选择量 度）的对比情况、其监听到多少主设备、那些主设备有多远、以及/或者其它因素。
[0170] 图5A根据本发明一些实施例示出了可以在单个默认分级结构内选择同步站并且 同步的对等通信设备的集合。在所示情景中，对等设备510同时地或几乎同时地上线或进 入它们的环境，从而几乎同时要求所有设备为自身在分级结构中确定适当的位置。
[0171] 当设备510a至510j上线时，它们将在至少一个指定的社交信道上进行监听。该 信道可以被编程在设备的固件中，可以由服务提供商作为设置过程的一部分来编程，或者 可以以某种其它方式被设备知道。
[0172] 它们中每一个都监听等于或大于一个已知或默认PSF周期（例如100ms)的持续 时间，在该持续时间期间，同步站（分支或根）通常会广播一个周期性同步帧（当存在时）。 因为在所示环境中在设备510出现之前没有其它设备存在，所以它们没有监听到PSF。在一 些具体实施中，设备可以在多个不同社交信道上进行监听，和/或可以在认为没有同步站 存在之前监听更长的时间（例如几个PSF周期）。
[0173] 因为没有检测到主设备，所以它们全部几乎同时地决定它们应该作为同步站，并 且因此它们全部都开始发布PSF。如在前一章节中所述，PSF通告一个或多个可用性窗口的 序列，指定它们正工作于哪个层级（在这种情况下，层级〇或根），报告它们的默认和组辨识 符，并且还提供发布者的优先值和/或选择量度。
[0174] 为了描述本发明的实施例的目的，在图5A中，设备510f具有最佳（例如最高的） 优先值，然后是设备510d。分级结构的最大深度为2,也就是说，将只有两个级别或层级的 主设备：根同步站（在层级〇处）和其之下一个级别的分支同步站（在层级1处）。所有 其他对等实体将作为同步到同步站的叶子设备。
[0175] 因为它们全部都发布PSF，所以所有这些设备都将检测到至少一个对等设备的周 期性同步帧。尽管有冲突、干扰和重新传输，每个设备都将意识到有对等实体作为或试图作 为同步站。
[0176] 每个设备将要么继续发布PSF，要么将停止，这取决于其优先值、其他对等实体的 优先值，和/或其他因素。因为所有广播同步帧的设备都报告其优先值（或其选择量度）， 所以可以容易地将这些设备进行比较以确定哪些应当作为同步站。
[0177] 在图5A所示的实施例中，设备可以被编程为如果其（例如总体地，在特定层级内， 在特定范围内）监听到阈值数量的同步站，尤其是如果这些其他设备具有更好或较高的主 设备优先值，则自动地停止发布PSF。特别地，所有设备认为自身是第一主设备，并且它们的 PSF将指出它们位于层级0 (即根）处。因为该级别处同步站的阈值被配置为1 (即只能有 一个根同步站），所以一旦设备监听到一个PSF来自工作于层级0且具有更好优先值的对等 实体，其就应当停止发布PSF。
[0178] 但是，如上所述，在本发明的一些实施例中，设备首先与离其近的同步站同步，然 后设备才进一步向外看。因此，它们可能首先只将自身（其选择量度或主设备优先值）与 其（例如基于RSSI)检测为处于近距范围（例如5米）内的设备比较。
[0179] 主设备选择算法或过程可规定在多个范围中的每一者内同步站的最大数量。第一 范围（例如"近距"范围）内竞争作为根同步站（或顶部主设备）的设备将在认识到该范 围内更有资格的设备的数量达到或超过对于该范围而言同步站的最大数量（即1)时停止 竞争（并且停止广播同步帧）。类似地，第二范围（例如"远距"范围）内竞争作为根同步 站的设备将在认识到该范围内更有资格的设备的数量达到或超过对于该范围而言同步站 的最大数量（即，还是1)时停止。
[0180] 通过首先与"近距"主设备同步，环境至少初始地往往聚集为局部集群。这可以帮 助减少干扰，并且还反映现实情况，其中设备的使用者经常与其附近的使用者共享数据，而 不是与更远的某个人共享数据。通过随后进一步向外看，设备的集群可以发现更大环境并 且与之同步。
[0181] 在图5A中所示的环境中，考虑两个范围："近距"和"远距"。如前面所述，将设备 分类为近距还是远距可以取决于这两个设备之间的信号强度和/或其他因素。在其他实施 例中，可以考虑其他范围。
[0182] 在图5A中，为具有最佳主设备优先值的两个设备（设备510f、510d)示出了"近 距"范围圈。还为不将成为同步站的一个示例性设备（设备510a)示出了近距范围圈。
[0183] 继续上面的描述，由于每个设备认识到只能有一个根同步站（在层级0)，所以如 果在近距范围内存在具有较高优先值的设备，则它们全部都停止发布PSF。这意味着，在它 们各自的近距范围内，只有设备510f和510d继续发布周期性同步帧；它们每一个因此成为 其自身的近距范围内的根同步站。因此，在所示情景中，暂时存在至少两个单独的默认分级 结构，一个根在设备510f处，而另一个根在设备510d处。如很快将看到的那样，它们将合 并。
[0184] 这两个根同步站的范围内的其他设备同步到它们，并且可以开始出席它们的可用 性窗口。需要指出的是，位于这两个根同步站近距范围内的设备510i同步到设备510f，因 为其与设备510d相比通告更好的主设备优先值。
[0185] 既然每个设备都识别了其根同步站，并非级别0主设备的每个设备就可以确定其 是否应当争取作为层级1处的主设备。该确定可以取决于诸如分级结构的最大深度、其在 该级别处监听到多少其他主设备候选者（如果有的话）、其与那些其他主设备候选者距离 多近、设备的优先值等等这样的因素。
[0186] 在图5A至?中所示的本发明实施例中，环境的操作或配置参数可以决定在给定 层级或级别，设备将假设需要另一同步站（并且其是该位置的候选者），除非其可以在该层 级处监听到某个阈值的其他同步站具有更好的选择优先值。
[0187] 在图5A至?中所示的实例中，在层级1处并且在分级结构的最大深度为2 (例如 两层同步站，在层级〇和1处）的情况下，可能设备只能争取成为层级1分支同步站，如果 其在该层级没有监听到任何其他同步站（或者在特定范围内没有监听到任何其他分支同 步站）的话。换言之，在任何其他设备的范围内在层级1只可以有一个分支同步站。任何 监听到来自层级1同步站的PSF的设备不会传输其自身的PSF以及试图成为层级1中的主 设备，只要它监听到的同步站具有较高的主设备优先值。
[0188] 因此，在图5A中，不是设备510f和510d的一些设备将发布PSF来通告与其根同 步站（510f，510d)相同的可用性窗口，但是报告其自身的层级（即1)和其优先值。监听到 这些对等实体的 PSF的设备在其优先值更差的情况下将中止其自身成为级别i主设备的试 图，但是在其优先值更好的情况下将继续。
[0189] 因此，设备510g、510h、510i中至少一者将成为根同步站510f之下的层级1分支 同步站。类似地，设备510 &、51013、510(3、5106中的至少一者将成为设备510(1之下的层级1 分支同步站。因为它们当前仅仅是在选择近距主设备，并且由于对等实体之间的距离，所以 在分开的分级结构中实际上将选择不止一个层级1分支同步站。
[0190] 位于根同步站近距范围内、但是具有不足主设备优先的其他设备将作为叶子设备 (或从设备），并且将保持与同步站同步。层级1分支同步站将延伸分级结构的范围，并且 帮助使更多设备同步。
[0191] 例如，超出设备510f和设备510d二者近距范围的设备510j可能已经建立了其自 身的单节点分级结构。需要记住，所有设备510同时上线并且开始发布PSF来提名自身作为 根同步站。假设设备510j具有高于其附近的任何设备（例如设备510a、510h)的主设备优 先值，则其会继续作为同步站，即使是在其附近的任何设备遵从其他设备并且停止发布PSF 之后也是如此。再假设设备510j的优先值低于设备510d和510f的优先值，则附近设备 (例如设备510a、510h)将与设备510d和510f而不是与设备510j同步。因此，设备510j 暂时形成其自身的环境和分级结构。
[0192] 现在，如果设备510a、510h中任一者或它们二者成为层级1主设备，则它们将开始 发布通告其根同步站的优先值的PSF。设备510 j将监听到那些PSF并且认识到根在"更好 的"根同步站处的分级结构在范围内，并且因此将与通告最佳根同步站的设备（即，如果其 可以监听到510h和510a二者则为设备510h)同步。
[0193] 该场景展示了设备（例如设备510j)可以与具有较低主设备优先值的对等实体 (例如设备510h)同步并成为其之下的叶子，如果该设备不能直接监听到该对等实体的主 设备或如果该主设备超出设备当前正在监听的范围之外的话。如果叶子设备被配置为进一 步向外看（例如向"远距"范围），则其可以直接同步到该远距范围同步站或者完全同步到 另一设备。或者，在作为其自身的单节点分级结构的根同步站期间，设备510j可以开始监 听更好的远距范围同步站并且直接与设备510f同步。
[0194] 在本发明的一些实施例中，除了考虑设备当前可以监听到多少同步站之外，在设 备确定其是否应该停止试图作为同步站时还可以考虑那些同步站的范围。例如并且如上所 述，如果对等设备监听到第一阈值数量的（例如一个）具有更好优先值的近距范围对等实 体，则对等设备可以停止发布周期性同步帧，并且遵从这样的具有更好优先值的近距范围 对等实体。在这些实施例中，即使没有监听到任何更好的近距范围同步站，如果对等设备监 听到第二阈值的（例如三个）具有更好主设备优先值的远距范围对等设备的话，对等设备 也可以停止发布PSF。
[0195] 图5B是根据本发明一些实施例可以得自图5A中所示的主设备近距范围同步和选 择的分级结构的示意图。线段表示同步，其中箭头指向正在发布PSF并且管理可用性窗口 的同步站。
[0196] 虽然可能有多个设备正作为层级1分支同步站并且发送PSF，但是在图5B中只有 其中的一者（设备510h)实际已经将其分级结构延伸到其根同步站的范围之外。图5B中 所示的设备同步和组织可以在从所有设备上线时开始计算大约1秒钟或者一个可用性窗 口时实现。对于不同具体实施，所有对等实体安置到适当角色和层级中所需要的持续时间 将不同，这取决于设备的数量、主设备选择算法在该期间被执行的可用性窗口的频率和持 续时间、和/或其他因素。
[0197] 在本发明的一些实施例中，同步树或分级结构（诸如图5B中所示的同步树或分级 结构）并不是要用于路由的目的，而是用于对区域内的设备进行同步，使得它们可以以对 等方式直接通信。
[0198] 在本发明的所示实施例中，在近距范围的同步之后，根同步站（即级别0处的那 些：设备510f、510d)现在进一步向外看，以确定它们是否应该同步到另一同步站。为了示 例的目的，可以假设"远距"范围大约为近距范围的距离的两倍。
[0199] 在其他一些实施例中，所有同步站监听更长范围的设备；叶子设备仍然关注近距 范围。如果它们具有的优先值不足以其成为近距范围内的同步站，则基本上没有理由使它 们试图确定它们是否应该是更长范围的同步站。在另外一些实施例中，所有设备可以监听 更长范围的设备。
[0200] 图5C示出了在远距主设备选择和同步开始时图5A中的设备。虽然在图5C中没 有示出完整的范围圈，但是可以假设设备510f的远距范围包含除了设备510b、510c之外的 所有设备，而设备510d的远距范围包括除了设备510g之外的所有设备。因此，所有设备都 在这两个顶部设备中至少一者的远距范围内。
[0201] 根同步站510f将不减退地继续发布PSF并且通告其可用性窗口序列，因为即使在 远距范围，其也没有监听到报告具有较高主设备优先级的同步站的任何同步帧。但是，根同 步站510d很快获悉设备510f具有更好的主设备优先值。设备510d可以直接从设备510f 的PSF或者从作为根同步站510f之下层级1分支同步站的设备510h、510i中的一者所发 布的PSF获悉这个。
[0202] 但是，因为设备510d没有监听到范围内任何更适于作为层级1分支同步站的设 备，所以其开始发布PSF，该PSF通告根同步站510f所指示的可用性窗口的调度、通告其在 层级1中的位置、以及报告其自身的优先值和设备510f的优先值。
[0203] 可能已经作为层级1分支同步站的设备510d的近距范围内的其他设备会监听到 设备510d并且停止作为层级1分支同步站发布PSF，因为设备510d具有第二高的主设备 优先值，只有根同步站510f超过了它，并且因为使它们必须停止作为主设备的更好主设备 阈值数量为1。在所示环境中，因为分级结构的最大深度为2 (即层级0和1)，所以在层级 2不会有任何主设备。
[0204] 设备510a、510b、510c、510e将作为叶子设备（它们都不能作为主设备）保持同 步到设备510d，并且将遵循设备510f颁布并且现在被设备510d通告的新的可用性窗口调 度。在本发明的所示实施例中，设备510a、510b、510c、510e不监听远距范围设备，因为它们 都不是根同步站，并且因此它们不直接与设备510f同步。在其他其中它们监听最佳远距范 围同步站的实施例中，它们可以直接与设备510f同步。
[0205] 设备510j已经与作为级别1分支同步站的设备510h同步。因为设备510h不监 听远距范围设备（其不是根同步站），所以它没有监听到设备510d，并且因此它可以仍然是 设备510j的近距范围内最佳级别1分支同步站候选者。如果是这样，则设备510j保持与 设备510h同步。
[0206] 这使设备510g成为没有监听到阈值数量的层级1分支同步站的唯一设备。因为 它不是根同步站，所以它仍然只监听近距范围设备。因此，它将保持与设备510f同步，并且 开始发送与设备510d的PSF类似的PSF，将其自身放置在层级1中并且通告其主设备优先 值。
[0207] 图?根据本发明一些实施例示出了通过合并图5B所示的两个分开的分级结构而 形成的分级结构。
[0208] 在选择总体根同步站之后，同一分级结构中的所有同步站通告相同的可用性窗口 调度和序列。因此，同步到同一分级结构内的一个主设备而非另一主设备并不会产生多大 区别。但是，设备必须遵从任何适用的配置参数（例如分级结构的最大深度、给定范围内同 步站的最大数量）。
[0209] 如图5A至?中所示，在本发明的一些实施例中，对等设备首先将它们自身组织到 近距范围分级结构中。此后不久，这些局部集群合并为单个默认的被同步环境。在所示实 施例中，仅近距范围根同步站查看（或监听）超过近距范围，并且因此只有少量设备需要从 与一个设备同步改变为与另一设备同步。在其中更多（或所有）设备进一步向外看的另一 实施例中，更多设备会可能将同步从其局部或近距范围主设备改变到远距范围主设备。
[0210] 当近距范围处的根同步站查看超过近距范围时，基于其主设备优先值，其可以改 变层级，或者可以保持在同一级别。根同步站之下的分支同步站同样可以改变级别。例如， 在提供足够深度的环境中，如果近距范围根同步站在其在更长范围竞争之后降级，则其分 支同步站可以自动地被降级相同数量的级别，以便保持相关组织。
[0211] 但是，作为此的一种替代形式，在近距范围根同步站的新层级被确定之后，其分支 同步站可以重新开始该选择过程，以确定近距范围同步站下方的近距范围分级结构。
[0212] 在本发明的一些实施例中，对等设备不能随意地提名自身（例如通过发布PSF)作 为分级结构任何级别处的同步站。当设备监听到同步站时，与该站的层级S无关，并且假设 同步站具有高于该设备的主设备优先值，该设备可以成为该设备之下的叶子，或者如果它 没有监听到阈值数量的较低级别层级S+1分支同步站，则其可以成为级别S+1处的分支同 步站。
[0213] 图6是根据本发明一些实施例展示一种在对等通信环境内在默认分级结构中选 择一个或多个同步站的方法的流程图。所示方法可以在每个可用性窗口之前、期间或之后、 在所有可用性窗口的某个子组之后（例如在同步站的指定序列中第一或最后一个窗口之 后）、在可用性窗口的某个倍数之后（例如在每两个窗口之后）或者按其他某种规律性执 行，并且不同于图5A至?所示的选择过程。图6中所示的过程利用多个范围，其可以对应 于、也可以不对应于上面所讨论的近距、中距和远距范围。
[0214] 在图6所示流程图中所反映的本发明的实施例中，叶子（或从）设备将与其以比 对应于被称为"closeLeaf"的范围的信号强度更大的信号强度监听到的最佳同步站同步。 分支同步站将与其在对应于另一信号强度的"closeMaster"范围内监听到的最佳同步站同 步；该站可以是根同步站。
[0215] 进行比较，closeMaster范围大于closeLeaf范围，这意味着与closeLeaf范围关 联的信号强度阈值高于与closeMaster范围关联的信号强度阈值。这促进叶子设备的局部 聚集，而分支同步站能够与更远的更好分支同步站（或者可能是根同步站）同步。
[0216] "远距"范围可以被用于代表任何设备将监听的最远距离。因此，"远距"范围大于 closeLeaf和closeMaster范围二者，而相应的信号强度低于与那些范围相对应的信号强 度。
[0217] 在所示过程中，如果给定设备在closeLeaf范围处（如果该设备是叶子）或者在 closeMaster范围处（如果该设备是主设备）监听到的最佳对等设备是该设备自身，则它将 与其在远距范围处监听到的最佳主设备同步。在一些具体实施中，每个设备将保持跟踪其 在远距范围处以及在closeLeaf或closeMaster范围（无论哪一个适当）处监听到的最佳 同步站，并且将（例如在存储器中）存储它们的同步参数和主设备优先值。
[0218] 除了用于辨识给定设备应该与哪个同步站同步的上述三个范围之外，可以使用其 他范围来帮助确定所述给定设备角色是作为同步站（或主设备）还是作为叶子、或者其是 否应当继续竞争作为同步站。例如，设备可以跟踪其在两个范围（被称为shortRange和 midRange)内监听到的同步站的数量。
[0219] 在一不例性的具体实施中，shortRange可为大约1米，closeLeaf和closeMaster 范围可为大约4米和5米，midRange可以在5到10米之间，而远距范围可为大约30米。在 本发明的其他实施例中，主设备选择过程可以考虑更少的或附加的范围，其实际上可以延 伸任何距离并且其可以对应于变化的信号强度。
[0220] 因此，可以使用一组范围（例如 closeLeaf、closeMaster、midLeaf、midMaster、远 距）来确定给定设备将与什么主设备同步。另一组范围（例如shortRange、midRange)可 以被用于辨识设备的角色。
[0221] 在操作604中，设备确定其最近是否已经从其所同步的同步站接收到同步帧（例 如PSF、MIF)。如果在最近的PSF周期内或者在其他某个可应用的时间周期（例如可用性 窗口周期）内已经接收到同步巾贞，则方法前进到操作610 ;否则，方法在操作606继续。
[0222] 在操作606中，设备确定是否已经经过了阈值数量的可用性窗口或可用性窗口时 间周期（或其他可应用的时间周期）而没有接收到同步帧。如果是，则方法在操作608继 续；否则，设备保存其当前状态和当前同步，并且退出所示方法而不执行主设备选择过程。 虽然不需要进行显著的校正动作（因为丢失的PSF的数量还没有达到阈值），但是设备最近 还没有同步，并且可能不具有当前主设备优先值来用于选择同步站。
[0223] 在操作608中，设备成为对等设备的分级结构的根同步站，但是可以保持先前根 同步站的可用性窗口序列或调度以及PSF周期性，除非其与该设备的其他操作冲突。替换 任何同步站（包括根同步站）时的目标是在环境内保持同步；因此，如果可能的话，优选是 以相同同步参数继续。在操作608之后，主设备选择过程对于设备结束。
[0224] 在操作610中，设备开始执行可应用的主设备选择算法，利用其已经经由同步帧 (例如PSF、MIF)接收到的和/或从其他设备（例如其当前未同步到的同步站）监听到的 或者已经被其他设备转播的优先值（或选择量度）。特别地，设备将把其主设备优先值与其 他设备的主设备优先值进行比较。
[0225] 如上所述，可以在不同范围处检查同步站。在这些实施例中，从同步站候选者接收 到的同步帧的RSSI (接收信号强度指示）、或者其他设备的信号的强度的其他某种测量（诸 如RCPI (接收信道功率指示））可以被用于确定它们的范围。
[0226] 作为操作610的一部分，设备计算与设备执行图6所示方法相关的几个值，包括下 列值（范围如上所述）：
[0227]

【权利要求】
1. 用于从对等通信环境内的多个对等设备中选择一个或多个同步站的装置，所述装置 包括： 处理器； 无线通信模块； 存储优先值的存储器部件，其中所述优先值反映所述装置作为同步站的优先级； 第一逻辑，所述第一逻辑能够被所述处理器执行以从所述多个对等设备与所述装置的 排序列表中辨识所述一个或多个同步站；和 第二逻辑，所述第二逻辑能够被所述处理器执行以在所述装置被辨识为同步站的情况 下广播同步帧。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中由所述装置的一组量度来计算所述装置的所述优 先值。
3. 根据权利要求1所述的装置，其中通过根据所述多个对等设备和所述装置的优先值 对所述多个对等设备和所述装置进行排序来汇编所述排序列表。
4. 根据权利要求1所述的装置，其中辨识一个或多个同步站包括： 辨识负责为所述多个对等设备设置会合调度的根同步站；以及 辨识负责在整个所述通信环境中传播所述会合调度的一个或多个分支同步站。
5. 根据权利要求1所述的装置，其中所述第一逻辑还能够执行以： 辨识所述装置的第一范围内的第一同步站；以及 辨识所述装置的第二范围内的第二同步站。
6. 根据权利要求1所述的装置，其中由所述装置传输的同步帧辨识所述优先值。
7. 根据权利要求1所述的装置，其中由所述装置传输的同步帧辨识可用性窗口，所述 多个对等设备在所述可用性窗口期间在指定的时间在指定的通信信道上会合。
8. -种通信设备，包括： 处理器； 第一逻辑，所述第一逻辑能够被所述处理器执行以辨识所述通信设备在对等设备的网 络内的角色，其中所述通信设备的角色为下列之一： 根同步站； 分支同步站；和 叶子设备； 第二逻辑，所述第二逻辑能够被所述处理器执行以在所述通信设备的角色为所述根 同步站或分支同步站的情况下生成同步巾贞来同步所述对等设备的子组，其中每个同步巾贞包 括： 时间戳；和 数据，所述数据被配置为辨识所述对等设备的所述子组中的会合；以及 无线电部件，所述无线电部件用于广播所述同步帧。
9. 根据权利要求8所述的通信设备，还包括： 存储器模块，所述存储器模块存储包括所述通信设备在内的多个相应对等设备的优先 值，其中每个优先值辨识相应对等设备作为同步站的优先级。
10. 根据权利要求9所述的通信设备，其中由对相应对等设备可使用的电力的测量来 计算优先值。
11. 根据权利要求9所述的通信设备，其中由下列中的至少一者来计算优先值： 所述相应对等设备的功率消耗的速率； 所述相应对等设备能够使用的频带； 所述相应对等设备的处理器的负载； 所述相应对等设备的通信范围；和 所述相应对等设备的类型。
12. -种通信设备的网络，包括： 根同步站，所述根同步站具有高于所述根同步站的范围内的其他通信设备的优先值， 其中所述根同步站传输指示所述根同步站优先值的周期性同步帧； 对于N个层级（N> 1)中的每一个的一个或多个分支同步站，所述一个或多个分支同 步站具有的优先值低于所述根同步站的优先值；和 选择代码，所述选择代码由所述通信设备的网络中的每个通信设备执行且被配置为将 所述设备的一个或多个选择量度转换为所述设备的优先值。
13. 根据权利要求12所述的网络，其中给定设备的所述一个或多个选择量度包括对所 述给定设备可使用的电力的测量。
14. 根据权利要求13所述的网络，其中所述给定设备的所述一个或多个选择量度还包 括下列中的至少一者： 所述给定设备的功率消耗的速率； 所述给定设备能够使用的频带； 所述给定设备的处理器的负载； 所述给定设备的通信范围；和 所述给定设备的类型。
15. -种辨识多个通信设备的分级结构内第一设备的角色的方法，所述方法包括在所 述第一设备处： 收集所述多个通信设备的优先值，其中设备的所述优先值指示所述设备作为同步站的 优先级； 将所述多个通信设备中具有最高优先值的设备辨识为所述分级结构的根同步站； 将优先值低于所述最高优先值的一组设备辨识为分支同步站；以及 如果所述第一设备被辨识为所述根同步站或分支同步站，则广播同步帧以有利于所述 多个通信设备的同步。
16. 根据权利要求15所述的方法，还包括： 如果所述第一设备没有被辨识为根同步站，并且也没有被辨识为分支同步站，则承担 叶子设备的角色并且避免广播同步帧。
17. 根据权利要求16所述的方法，还包括： 在所述根同步站和所述分支同步站中识别所述第一设备能够以超过阈值的信号强度 来监听的一个或多个同步站；以及 与在所述一个或多个同步站中具有最高优先值的所识别的同步站同步。
18. 根据权利要求15所述的方法，还包括，如果所述第一设备被辨识为分支同步站， 则： 在所述根同步站和不是所述第一设备的所述分支同步站中，识别所述第一设备能够从 其监听到同步帧的同步站；以及 与具有最高优先值的所识别的同步站同步。
19. 根据权利要求15所述的方法，其中收集优先值包括： 操作所述设备的无线电部件以从所述多个通信设备接收通信； 从所述通信中提取所述优先值；以及 更新数据库以记录与相应设备关联的每个优先值。
20. 根据权利要求15所述的方法，其中辨识根同步站包括： 比较所收集的优先值，而与距对应于所收集的优先值的设备中的第一设备的范围无 关。
21. 根据权利要求15所述的方法，其中辨识为分支同步站包括： 确定阈值信号强度； 将从所述多个通信设备接收的通信的信号强度与所述阈值信号强度进行比较；以及 过滤掉从其接收的通信的信号强度小于所述阈值信号强度的任何设备。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中辨识为分支同步站还包括： 确定分支同步站的最大数量； 根据它们的相应优先值，对不是被过滤掉的任何设备的所述一组设备进行排序；以及 从所排序的一组设备中，选择优先值高于所排序的组中的其他设备但不超过所述最大 数量的一个或多个设备。
23. -种存储指令的非暂态计算机可读介质，所述指令在被通信设备的硬件处理器执 行时使所述通信设备执行一种辨识第一设备在多个通信设备的分级结构内的角色的方法， 所述方法包括在所述第一设备处： 收集所述多个通信设备的优先值，其中设备的所述优先值指示所述设备作为同步站的 优先级； 将所述多个通信设备中具有最高优先值的设备辨识为所述分级结构的根同步站； 将优先值低于所述最高优先值的一组设备辨识为分支同步站；以及 如果所述第一设备被辨识为所述根同步站或分支同步站，则广播同步帧以有利于所述 多个通信设备的同步。
【文档编号】H04L29/08GK104160678SQ201380012433
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年1月11日 优先权日:2012年1月13日
【发明者】R·J·斯泰西, P·B·万德瓦尔, C·A·哈特曼 申请人:苹果公司