利用定向传送在无线网络中路由数据分组的制作方法
不适用
关于美国联邦赞助的研究或开发的声明
不适用
通过引用的方式合并计算机程序附录
不适用
关于受到版权保护的材料的提醒
本专利文献中的一部分材料在美国和其他国家的版权法下受到版权保护。版权所有人不反对任何人按照其在美国专利商标局的公开可用文件或记录中所出现的那样对专利文献或专利公开内容进行复制再现，但是在其他方面保留所涉及的所有版权权利。版权所有人在此不放弃将本专利文献保持保密的任何权利，其中包括而不限于依据37c.f.r.§1.14的权利。
背景技术：
1、技术领域
本公开内容的技术总体上涉及无线联网，更具体来说涉及使用在具有波束成形通信的无线网络中的一种路由装置和方法。
2、背景技术讨论
由于需要在分散式网络中最大化通信，因此已经寻求用于确定最佳消息路由路径的高效手段。
在例如自组织或网格网络之类的分散式网络中，数据在经过中间中继的多次跳跃中被从源sta路由到目的地sta。路由是选择网络中的最佳路由(路径)的处理，比如从源sta向目的地sta散播允许选择网络上的任何两个sta之间的路由的信息。路由协议涉及用于通过特定量度作出路径选择的方法。已经开发出许多路由协议以便解决不同的网络拓扑、网络动态、方法复杂度等等。
由于较高的自由空间路径损耗(fspl)、较大的o2/h2o吸收以及较大的物体阻挡，毫米波(mmwave)通信链路预算是较差的。通过使用高度定向(方向性)的通信(也被称作波束成形)，利用大量天线(例如天线阵列)把传送导向所期望的无线电方向。波束成形被利用来克服链路预算限制。
但是严重依赖于多播(multicasting)的现有技术路由在这些mmwave无线网络中将不会按照意图的那样运作。mmwave网络中的波束成形当前要求由某一无线设备传送的信号仅是针对另一单个设备。因此，用于在普遍的无线网络(比如2.4/5ghz下的wlan)中多播或广播信息的当前方案无法被直接使用在mmwave无线系统中。
因此，需要用于发现去往目的地的路由路径并且同时有效地允许经过一定数目的sta定向转发数据分组的方法。本公开内容实现了这些需求，同时还提供附加的无线联网益处。
技术实现要素：
一种用于使用在无线网络上以便实施针对定向传送而调整的路由协议的方法和装置。这些协议的一般元素如下。(a)使用波束成形训练反馈量度来识别和排序可靠的对等sta。(b)在单播模式下向可靠对等方传送路由请求。(c)在单播传送中在各个sta之间散播邻域发现列表。(d)构造使用聚合的邻居列表提取(确定/估计)源与目的地之间的最佳路由的路由表。(e)使用基于bf训练反馈的链路排序来按照特定顺序传送路由请求。
在本公开内容中利用了一定数目的术语，其含义通常是按照下面所描述的那样被利用。
aodv：自组织按需距离矢量，是用于自组织无线网络中的数据分组的一种路由协议。
波束成形(bf)：不使用全向天线图型或准全向天线图型的定向传送。其被使用在传送器处以便改进意图的接收器处的接收信号功率或信噪比(snr)。
多播：在联网中这是实施在物理层之上的各层处的一种一对多形式的群组通信，其中信息被同时寻址到一组目的地sta。
nl：邻居列表，是对应于一个给定的sta的邻居sta链路的列表，其中所述邻居sta链路与该给定的sta交换过bf训练或“hello”消息。
全向：非定向天线传送模式。
准全向：具有可获得的最宽波束宽度的定向多千兆比特(dmg)天线操作模式。
rreq：路由请求，是在数据路由协议中被用来发现源sta与目的地sta之间的路径的分组。
rrep：路由应答，是在路由协议中响应于rreq而传送的分组。当由源sta接收到rrep时，其可以开始传送数据分组。
接收扇区扫描(rxss)：通过(经由)不同扇区的扇区扫描(ssw)帧的接收，其中在相继的接收之间实施扫描。
rssi：接收信号强度指标(以dbm计)。
扇区层级扫描(sls)阶段：可以包括多达四个组成部分的bf训练阶段：(1)用以训练发起者的发起者扇区扫描(iss)，(2)用以训练响应者链路的响应者扇区扫描(rss)，(3)ssw反馈，以及(4)sswack。
snr：接收信噪比(以db计)。用于确定信号完整性的其他类似机制被认为与snr是累积的和/或同义的，因此在本文中不作单独描述。
sta：电台：作为针对无线介质(wm)的介质访问控制(mac)和物理层(phy)接口的单个可寻址实例的逻辑实体。
单播：在联网中，单播是两个sta之间的一对一通信连接。
在说明书的后面的部分中将带出本文中所描述的技术的另外的方面，其中后面的详细描述是用于完全公开所述技术的优选实施例的目的而不是作出限制。
附图说明
通过参照附图将会更加全面地理解本文中所描述的技术，其中附图仅仅是用于说明性目的：
图1是用于在现有技术路由协议(例如aodv协议)中所利用的路由请求(rreq)的数据字段格式。
图2是用于在现有技术路由协议(例如aodv协议)中所利用的路由应答(rrep)的数据字段格式。
图3是在讨论根据本公开内容的实施例时作为举例的示例性网络的无线电节点图。
图4是对应于图3中示出的示例性无线电节点图的路由路径图。
图5是根据本公开内容的一个实施例的用于邻居列表的数据库记录实例。
图6是根据本公开内容的一个实施例的形成从源到目的地的路由的过程中的主动和反应步骤的消息传送图。
图7是传送器(sta1)与响应者(sta2)之间的波束成形训练中的扇区层级扫描(sls)的空中时间图(airtimediagram)。
图8a和图8b是图8a中的ssw反馈帧的数据字段格式，其中图8b详细描绘出在802.11ad规范中所利用的ssw反馈字段内的各个比特。
图9是根据本公开内容的一个实施例的电台把链路可靠性信息记录到邻居列表(nl)数据库中的流程图。
图10是根据本公开内容的一个实施例的电台把邻居列表(nl)信息记录到其nl数据库中的流程图。
图11是根据本公开内容的一个实施例的电台周期性地向其可靠邻居sta传送邻居列表(nl)信息的流程图。
图12是根据本公开内容的一个实施例的确定可靠对等电台的流程图。
图13是根据本公开内容的一个实施例的对n个对等电台的链路进行排序的流程图。
图14是根据本公开内容的一个实施例的用于邻居链路(nl)信息单元(ie)的数据字段格式。
图15a和15b是根据本公开内容的一个实施例的处理针对传送和接收的路由请求(rreq)的流程图。
图16是根据本公开内容的一个实施例的传播路由请求(rreq)的流程图。
图17是根据本公开内容的一个实施例的下一跳路由路径确定的流程图。
图18是根据本公开内容的一个实施例的用于接收者电台的路由应答(rrep)的流程图。
图19是根据本公开内容的一个实施例的向邻居电台信令路由请求的消息传送图。
图20是根据本公开内容的一个实施例的源电台发送基于单播的路由请求的流程图。
图21是根据本公开内容的一个实施例的用于接收者电台的简化路由请求处理的流程图。
图22是根据本公开内容的一个实施例的用于单输入单输出(siso)电台(sta)硬件的方块图。
图23是根据本公开内容的一个实施例的用于多输入多输出(mimo)电台(sta)硬件的方块图。
具体实施方式
1、现有技术aodv路由和路径发现。
本节将提供关于按需距离矢量(aodv)路由的总览。
在文献中描述了许多路由方法。其中一种更加突出的路由协议是自组织按需距离矢量(aodv)路由。该协议已被zigbee标准采用于低功率无线个人区域网(wpan)的路由。
aodv的主要组成部分有：(a)邻居发现和(b)路径发现。aodv不要求来自所有sta的路由信息的周期性广告；因此对于路径发现所需的开销是有限的。但是正如从其名称所清楚的那样，aodv取决于由需要被传送到目的地sta的分组触发的“按需”路由。
aodv的核心是路径发现机制。每当源sta需要与其不具有路由信息的另一个sta进行通信时，路径发现被触发。
路径发现的简化步骤如下。(1)源sta向其邻居广播路由请求(rreq)。(2)听到rreq的每一个邻居或者同意rreq并且发送回路由应答(rrep)，或者在修改rreq量度之后向其自身的邻居转播(rebroadcast)rreq。(3)最终，rreq将到达目的地sta。目的地sta将rrep单播回到其从该处接收到rreq的邻居。(4)接收到rrep的每一个sta设置指向其从该处接收到rrep的sta的转发指针。其朝向源传播rrep。(5)源sta在第一个rrep到达时开始数据传送。其可以在后来获知更好的路由时更新路由信息。
图1和图2示出了这些当前系统中的用于路由请求(rreq)和路由应答(rrep)的数据格式。在图1中示出了包含以下字段的rreq消息。帧控制是包含关于帧的类型的信息、功率管理信息和重试帧的字段。持续时间表明以微秒计的帧的持续时间。ra字段是标识作为邻居sta的意图接收者电台(sta)的mac地址。在这种情况下，ra被设定到单播邻居sta地址。ta字段是标识正在传送该帧的sta的mac传送器地址。rreqie是包含以下子字段的路由请求(rreq)信息单元(ie)：(a)源(始发者)sta地址，(b)源序列号，(c)广播id，(d)目的地(最终)sta地址，(e)目的地序列号，(f)量度(例如跳跃计数或空中时间)。fcs字段是验证对于帧内容的接收的帧校验序列。
在图2中，路由应答(rrep)消息包含以下字段。帧控制是包含关于帧的类型的信息、功率管理信息、重试帧等等的字段。持续时间表明以微秒计的帧的持续时间。ra字段是标识作为邻居sta的意图接收者电台(sta)的mac地址。在这种情况下，ra被设定到单播邻居sta地址。ta字段是标识正在传送该帧的sta的mac传送器地址。路由应答(rrep)信息单元(ie)是包含以下子字段的信息单元：(a)源(始发者)sta地址，(b)目的地(最终)地址，(c)目的地序列号，(d)生命期，(e)量度(例如跳跃计数或空中时间)。fcs字段是验证对于帧内容的接收的帧校验序列。
下面是关于各个rreqie和rrepie字段的子字段。广播id是每当源发出新的rreq时被递增的计数器。因此，该子字段唯一地标识来自源sta的特定rreq。源(目的地)序列号是被用来保持关于去往源(目的地)的反向(正向)路由的新鲜度信息的计数器。每当由某一sta向其邻居sta广播rreq时，跳跃计数量度被递增。生命期是接收rrep的节点把路由视为有效的时间。
邻域发现(或本地连接管理)是用于自组织和网格网络中的路由的底层处理。这是导致允许sta知晓处于其连接范围(也被称作其“邻域”)内的节点的主动路由步骤。网络sta通过两种方式获知其邻域。(1)每当sta接收到来自邻居的广播时获知邻域，并且更新其“邻域列表”(nl)以确保其包括该邻居。(2)否则，sta周期性地向其邻居广播包含该sta的身份的hello消息。在某些实现方式中，每一个sta还广播来自其邻域列表中的某些信息。sta聚合nl的知识以及来自rreq和rrep的信息以便保持路由表。作为举例而非限制，每一个路由表可以包含关于以下各项的信息：目的地，下一跳，量度，对应于该路由的活跃邻居，以及对应于路由表条目的到期时间。
2、关于本公开内容的介绍。
2.1、对于单播路由请求的处置。
在网格网络中利用定向传送来路由数据的元素有：(1)单播路由请求(rreq)，(2)路由应答(rrep)，以及邻居列表(nl)。
不同于现有技术路由协议的广播/多播rreq，在单播rreq中，rreq每次被导向一个sta。其利用波束成形被传送，其中假设已经在网络sta之间建立了bf训练。为了兼容性起见，rrep可以与利用在现有技术协议中的rrep是相同的。邻居列表(nl)是每一个sta与其邻居共享的邻居sta的列表。
2.2、通过邻居列表生成的单播路由请求。
网格网络形成遵循主动和反应步骤全部二者。在主动步骤中，当周期性定时器到期时，每一个sta利用波束成形传送向其各个对等方顺序地传送邻居列表(nl)信息。所传送的列表仅包括对于传送该帧的sta是可靠的对等sta。可靠对等方是可以从假设已在电台之间发生的bf训练所确定的sta。
图3描绘出其中一组sta(a-f)处于相同的邻域中的示例性自组织无线网络。在下一节中将描述反应路由的实例，在这种情况下考虑staa是源，stae是目的地，并且stab、c和d是潜在的中继sta。基于每一个sta的nl把rreq从源sta传播到目的地sta的步骤有：(i)a到c和a到b；(ii)b到c和b到d；(iii)c到d、c到e和d到e。应当提到的是，与目的地处在相反方向上的staf没有出现在这些去往目的地的路由路径中。
图4是用于图3中示出的自组织无线网络的路由路径图。下面是通过图中的箭头路径看到的rreq和rrep的完全传播之后所得到的路由路径的非包含性列表。(a)a→c→e；(b)a→c→d→e；(c)a→b→d→e；(d)a→b→c→e。
源sta是基于在rreq和rrep中规定的量度，其挑选用以向目的地sta传送数据的单一路由，例如(a)a→c→e。在图中的每一个节点(sta)处描绘出邻居，例如stae处的邻居是stac和stad(n(c,d))，在stac处邻居是a、b、d和e等等，正如所描绘出的那样。
图5示出了示例性邻居列表数据库，其中示出对于多个电台存储的信息记录条目，所述电台作为说明被表示成sta1、sta2到stan。作为举例而非限制，对于每一个电台条目所存储的数据被示出为包括链路质量(例如snr)、blmt、最近一次bf训练时间、可靠对等sta的id(例如id1、id2…idn)。
图6示出了形成从源sta(即staa)到目的地sta(即stae)的路由的示例性信令序列。沿着图表的顶部描绘出每一个示例性sta(a到f)，其中图表的上方部分示出邻居发现阶段的主动步骤，反应步骤则被示出在表的底部部分。在该例中，看到响应于周期性定时器到期而进入主动阶段。定时器比如通过sta内部的处理器运行在sta中，以便确定时间驱动的事件并且在定时器到期(开火)时发起处理事件。定时器被编程为周期性地开火以便激发信令的主动步骤。在主动阶段期间，看到每一个sta向可靠的对等sta传送邻居列表(nl)。将会看到，staf仅与staa通信，这是因为对于该示例性情况，其他sta不是可靠的对等sta。
参照图表的中心，数据分组在源sta(staa)处可用，以stae为目的地，并且反应步骤随着staa向stab并且向stac发送路由请求(rreq)而开始。随后stab向stac和stad当中的每一个发送路由请求(rreq)，stac则向stad和stae当中的每一个发送路由请求(rreq)。当路由请求被stad接收到时，随后看到其向stae发送路由请求。
2.3、关于可靠的对等电台作出判定。
具有定向传送的无线网络中的路由协议的一个独特的方面是依赖于bf训练信息来判定哪些邻居sta是可靠的，从而向其转发rreq。这是区分本公开内容与之前的功能的其中一个重要元素。
在关于可靠的对等sta作出判定时，在带宽利用与形成去往目的地的路由路径之间存在折中。使用宽松的可靠性条件导致可能把rreq转发到大量sta，从而提高形成去往目的地sta的路由的概率。但是使用更严格的可靠性条件会限制对于sta的选择，从而在形成去往目的地sta的路由时减少开销及其带宽利用。
图7示出了第一电台(sta1)与第二电台(sta2)之间的波束成形(bf)训练协议的扇区层级扫描(sls)。传送扇区扫描(txss)对于第一电台(sta1)被视为发起者扇区扫描，并且另一个电台(sta2)利用其自身的txss作出响应。sta1随后生成ssw反馈，sta2利用ack对其作出响应。传送扇区扫描中的每一个分组包括倒计数指示(cdown)、扇区id和天线id。通过扇区扫描(ssw)反馈和扇区扫描(ssw)确认(ack)分组而反馈最佳扇区id和天线id信息。
图8a和图8b示出了ssw反馈帧(图8a)以及ssw反馈帧的ssw反馈字段内的各个比特(图8b)。图8a描绘出用于802.11ad标准中的扇区扫描反馈帧(ssw反馈)帧的数据字段。当ssw反馈帧在关联波束成形训练(a-bft)内被传送时，持续时间字段被设定到0。否则，持续时间字段被设定到直到当前分配的末尾的时间(以微秒计)。ra字段包含作为ssw反馈帧的意图目的地的sta的mac地址。ta字段包含传送ssw反馈帧的sta的mac地址。下面将解释ssw反馈字段。brp请求字段提供对于发起brp处理所必要的信息。波束成形链路保持字段为dmgsta提供波束链路保持时间的值。如果波束链路保持时间过去，则链路操作在准全向rx模式下。在图8b中看到ssw反馈的各个子字段，包括扇区选择、dmg天线选择、snr报告、需要轮询标志以及保留比特。
在本实施例中可以利用来自bf训练的扇区扫描(ssw)反馈帧的两个重要量度关于对等sta的可靠性作出判定。应当提到的是，最佳扇区id、天线id、snr和波束成形链路保持时间随着扇区扫描(ssw)反馈而被反馈，从而使得sta通过bf训练处理而获知定向传送相关的信息。
如图8b中所见的snr报告字段中的snr值被设定到来自在紧接在前的扇区扫描期间以最佳质量接收到的帧的snr的值，并且在扇区选择字段中被表明。
波束成形链路保持字段为dmgsta提供波束链路保持时间(blmt)的值。如果波束链路保持时间过去，则链路操作在准全向接收器模式下。在评估链路可靠性时，sta可以把snr和blmt与特定值进行比较，并且判定邻居sta链路的可靠性。
图9是sta把链路可靠性相关的信息记录到其nl数据库中的一个示例性实施例30。在该处理中，sta把获得自bf训练的链路可靠性信息记录到邻居列表(nl)。每次bf训练完成时激活记录处理。在方块32中，处理已到达与邻居sta“m”的bf训练完成，并且sta“m”邻居列表(nl)条目被从数据库取回34。在判定方块36中作出确定，如果sta“m”在nl数据库中具有条目，则读取(获取)和写入处理继而发生。如果没有条目，则执行方块38以创建条目。否则，如果条目存在，则把用于sta“m”的当前数据(现有)与已有的数据(先前收集)进行比较40。如果存在已有条目，则使用nl数据库中的值和从信号接收导出的值全部二者来计算链路质量(例如，snr)，从而链路质量可以表示考虑时间差异的值。举例来说，利用操作iir(无限脉冲响应)滤波器的值来更新链路质量，这是通过采用nl数据库中的值与从信号接收导出的值的加权求和实现的。在方块42中，利用所接收到的信息更新/保存用于sta“m”的数据，比如链路质量(例如snr)、blmt和最近一次bf训练时间，随后该处理结束44。应当提到的是，方块34接收来自nl数据库35的信息，方块38和42则利用数据更新nl数据库35。
图10是sta把邻居列表信息记录到其nl数据库中的一个示例性实施例50。当从邻居sta接收到nl时，sta把接收自其邻居sta的邻居列表信息记录到其内部nl。在方块52中，从邻居sta“m”接收到nl，并且sta“m”nl数据库条目被从nl数据库55取回54。确定56在数据库中是否存在对应于sta“m”的nl条目。如果没有条目，则在方块58中创建条目，否则把当前条目(现有)与数据库中已有的条目(先前收集)进行比较。可以参照nl中的值和从信号接收导出的值全部二者来更新nl条目中的某些数据，正如早前所阐述的那样。在方块62中，对于sta“m”更新/保存数据，包括链路质量(例如snr)和可靠对等sta的id(也就是id1、id2…idn)，随后处理结束64。
图11是sta周期性地向其可靠的邻居sta传送nl信息的一个示例性实施例70。在方块72处的循环中开始，确定nl定时器是否已到期。如果其尚未到期，则nl定时器被递增74，以便后来返回到方块72进行另一次检查。在nl定时器到期之后，随后在方块76中从nl数据库75取回对应于该电台的nl数据，并且找到77数目为“m”个可靠的对等sta。随后在“n”个对等方的链路(link)中对可靠对等方的列表进行排序78。随后把对应于“n”的计数器值初始化80到零(表明0个对等方链路)。通过把可靠对等方链路的数目“n”与该计数器值“n”进行比较而进行检查。如果值“n”小于“n”，则对于每一个可靠对等方链路执行具有方块84、86、88的循环(直到n≥n)。在该循环的步骤84中，传送波束成形被导向第n个邻居，nl被传送86到该处，随后可靠对等方计数器“n”被推进88(n＝n+1)，随后循环退出，再次实施检查82。这继续到nl已被传送到每一个可靠对等邻居sta为止。
图12示出了关于可靠对等方作出判定的一个示例性实施例90，该实施例在图11中的方块77中示出，并且在这里的图12中通过一个具体实施例的细节展开示出。应当提到的是，在nl中可以有多达“m”个对等方sta。处理在方块92处开始，并且随后初始化94值“m”，比如初始化到零(0)。确定96值“m”是否小于“m”，从而确定是否nl数据库中的所有m个对等方都已被检查过。如果m不小于m，则所有对等方都已被处理过，并且执行结束98。否则，需要处理更多对等方，并且执行移动到方块100以检查链路质量(例如snr)和自从bf训练以来过去的时间，以便评估链路质量信息的新近程度。具体来说，所述判定确定snr是否小于所选阈值(α)，或者bf训练过去时间值是否超出所选阈值(β)。如果这些条件当中的任一个存在，则对等stam被标记102成不可靠的对等方。否则，对等stam被标记104成可靠的对等方。随后在执行移动回到循环顶部的方块96之前，执行方块106以递增对等方计数器值m。在前面的图中应当提到的是，α是针对snr值的阈值，β则是取决于bmlt的可靠性阈值，并且β必须小于bmlt。在一个实施例中，β被设定为1/2bmlt。
图13示出了对n个对等sta的链路进行排序的一个示例性实施例110，该实施例在图11中的方块78中示出，并且在这里的图13中通过一个具体实施例的细节展开示出。执行在方块112处开始，并且循环计数器值“n”被初始化114。确定116值“n”是否小于nl数据库中的对等方的数目“m”。如果n不小于m，则经过循环的各次运行已完成，并且实施方块118以通过排序挑选出前n个对等sta，并且处理结束120。否则，执行去往方块122，其中检查第n个sta是否被标记成是可靠的。如果该sta是可靠的，则执行移动到方块124，并且取回第n个可靠邻居sta的snr和tbf。随后在方块126中，设定权重因数(λ)和对应于量化水平的数目的值(q)。在方块128中确定snrq和tqbf，其中量化值被确定为ceil[真实值/(范围/q)]。随后，作为对应于去往stan的链路的预期质量wn被确定130为
后面将更加详细地描述前面的链路排序。设w是定量地描述某一sta与其所有n个可靠邻居sta之间的链路的预期质量的排序量度。于是值“w”例如可以被导出为snr和自从bf训练以来过去的时间(tbf)的加权映射。作为举例，一个实施例对于每一个邻居sta实施该排序量度：
图14示出了包含在nl帧中的邻居列表(nl)ie的一个示例性实施例。或者，邻居列表ie可以被背负在不同的帧上，比如一般的管理帧，例如信标帧、扇区扫描帧等等。邻居列表(nl)信息单元(ie)的内容可以包括以下各项。信息单元id(ieid)是被sta解释成nl声明ie的一定数目的比特。长度值是以字节计的ie长度。邻居staid字段是邻居staid的有序列表。sta1id是最可靠的对等sta的id，sta2id是第二可靠的对等sta的id，并且一直到stanid是最不可靠的对等sta的id。邻居量度字段是定量地描述某一sta与其邻居sta之间的链路的预期质量的相应的排序量度(w)。w1是对应于传送具有该nlie的帧的sta与sta1之间的链路质量的排序号值。w2是对应于传送具有该nlie的帧的sta与sta2之间的链路质量的排序号值。对于直到stan提供向下直到wn的w值。
2.4、发现去往目的地sta的路由。
作为路由发现处理的结果，每一个sta构造和管理一个路由表。sta通过映射nl数据库数据以及处理所接收到的rreq和rrep帧来构造路由表。可以被存储在路由表中的信息包括：(a)由源sta和目的地sta地址定义的表条目；(b)源sta和目的地sta序列号；(c)部分正向(从源到目的地)路由路径；(d)部分反向(从目的地到源)路由路径和相应的量度；(e)路由路径的创建时间；(f)针对路由表条目的到期时间。
图15a到图15b示出了处理rreq传送(图15a)和接收(图15b)的实例。当某一sta把传送分组排入队列并且没有去往该分组的目的地sta的活跃路由时，则该sta发起rreq传送处理，正如在图15a中所看到的那样。在图15a中示出了用于rreq传送的一个示例性实施例150，其中在方块152中源sta队列接收意图针对目的地sta“d”的分组，随后rreq被传播154(在图16中更加详细地示出)。
当某一sta接收到来自其邻居sta的rreq时，其更新去往rreq发起者sta的候选路由。随后其检查其是否是rreq的sta的目的地。如果其是目的地，则用路由应答(rrep)作出应答。如果其不是目的地，则该sta把rreq传播到其邻居sta。在图15b中示出了rreq接收的一个实施例160，其中方块162表示该sta接收到由sta“s”发起、接收自邻居sta“p”、以sta“d”为目的地的rreq。随后在方块164中，该sta把链路量度值累加到rreq中的量度值。在方块166中，如果量度是最小的，则该sta把“p”作为朝向“s”的路由(下一跳)记录在其路由表中。随后在方块168中作出判定以便确定该sta是否是rreq的sta“d”(目的地sta)。如果该sta是目的地sta，则该sta用rrep作出应答170。否则，如果该sta不是rreq的目的地，则在方块172中，将rreq朝向目的地sta传播到另一个邻居。
图16示出了在这里更加详细地描述的传播rreq(先前在图15a中的方块154中描绘)的一个示例性实施例190。处理在方块192处开始，并且随后实施从nl数据库195取回194。作出下一跳决定196，从而决定将向何处进行下一跳以便到达目的地(选择去往目的地的路由上的sta)。在方块198处作出判定，以便确定是否存在去往目的地sta的可能路由。如果没有找到路由，则处理移动到方块202，其中程序回退并且选择替换的路由协议，并且执行结束204。否则，在找到可能的路由的情况下，sta计数器“n”被初始化200(例如n＝＝0)，随后在循环计数器上进行检查206，以便确定是否所有n个邻居都已被处理。因此，如果n小于邻居的数目n，则执行移动到方块208，并且向第n个邻居应用bf权重，随后把部分地更新后的所接收到的rreq帧的拷贝传送210到第n个邻居。随后递增212邻居计数器，并且再次实施循环检查206。
图17是更加详细地描述如图16中的方块196所见的下一跳确定的各个步骤的一个示例性实施例230。在该下一跳确定处理中，rreq被发送到n个邻居sta，处理在方块232处开始，随后循环控制被初始化234为初始条件(例如n＝0；n＝0)。在方块236中，检查邻居计数器n是否小于作为nl数据库中的对等方数目的“m”。如果不满足此条件，则处理结束238。在初次运行时，只有在邻居计数为零的情况下该标准才失败；此后在后续运行上只有当n的计数值已达到来自nl的邻居计数时该标准才失败。否则循环未完成，并且用来自nl数据库的第n个邻居加载240值“m”。随后在方块242处检查sta“m”是否是rreq的目的地sta(“d”)。如果该sta是目的地，则执行直接移动到方块250，从而把“m”标记成将向其传播rreq的sta，随后在返回方块236处的循环顶部之前递增循环计数器，比如方块252中的n＝n+1和方块254处的n＝n+1。现在考虑方块242，当“m”不是目的地sta(“d”)时，则执行方块244，从而检查链路质量是否低于某一阈值，或者链路状态中的自从最近一次更新以来的时间是否超出某一阈值[is(snr<αort>β)]。如果链路质量是足够并且及时的，则执行方块246，其中检查sta“m”是否具有作为目的地(“d”)sta的可靠对等方。如果该对等方包含目的地，则执行移动到方块250，其中“m”被标记成将向其传播rreq的sta，随后继续如前面所描述的那样更新循环计数。否则，如果方块246发现“m”的可靠对等方不包含目的地sta(“d”)，则执行方块256，其中检查在“m”的可靠对等方当中是否包含这样的sta：所述sta包含“d”作为其可靠对等sta。如果这些对等方不具有去往目的地sta(“d”)的连接，则到达方块258，其中sta计数器被递增，并且在主循环的顶部返回方块236。在方块256处，如果发现在这些对等sta当中包含这样的sta：所述sta包含目的地sta(“d”)，则执行移动到方块250，其中标记该“m”sta以传播rreq。现在回到考虑判定方块244；如果发现链路质量较低或者自从获得链路信息以来已过去了太长时间(也就是可能的陈旧链路)，则执行移动到方块258，其中递增sta计数器并且在主循环顶部返回方块236。
图18是rrep接收者sta处理的一个示例性实施例270。在方块272中，sta接收到从目的地sta(“d”)应答、由邻居sta“p”传送、以sta“s”为目的地的rrep。随后在方块274中，sta把“p”作为去向目的地sta(“d”)的路由(下一跳)记录在其路由表中。在方块276处检查该sta是否是rrep中的源sta“s”。如果其是该源，则在方块278中，该sta开始排入队列的分组传送，这是因为去往目的地的路由已被解决。否则，如果该sta不是该源sta“s”，则执行方块280，其中该sta取回去向sta“s”的路由表条目，并且挑选出从该处以最佳量度接收到rreq的相应的路由(下一跳)sta。随后在步骤282中，该sta确认记录在路由表中的去向sta“s”的路由(下一跳)。随后执行方块284，其中该sta向下一跳sta应用传送bf权重，并且在方块286中该sta向下一跳sta传送所接收到rreq的拷贝。
2.5、关于简化的基于单播的路由请求的总览。
先前的单播路由方案由主动网络发现阶段以及反应路由阶段构成，其中由多个sta传送单播路由请求。该方案能够发现从源到目的地的优选路由。但是其缺陷在于过多的信令和延迟。在基于单播的路由请求的另一个实施例中，实施以下步骤。(1)省略邻居发现阶段。(2)源sta首先根据先前所讨论的排序处理向具有最强链路量度的邻居sta1单播路由请求。(3)如果最终目的地处于sta1邻居的列表中，则sta1向目的地转发路由请求。否则，sta1向源sta发送回路由拒绝信号。(4)如果接收到路由拒绝，则源sta持续按照取决于链路量度的顺序向各个邻居sta单播路由请求，直到其接收到路由应答或者其认为不存在去往最终目的地的两跳(two-hop)路由，并且丢弃当前数据分组。前面的机制的限制在于其仅仅对于两跳路由是有效的。但是在某些类型的延迟敏感应用中，这一限制可能仍然是有利的。
图19示出了对于前面描述的两跳路由协议向各个邻居sta发送路由请求的示例性信令序列。其中沿着图表的顶部描绘出每一个示例性sta(a-f)。在左上角，在源staa处接收到分组，其向具有最可靠的链路的邻居staf发送路由请求。随后staf用路由拒绝作出响应，针对路由拒绝staa向另一个邻居(在本例中是stac)发送路由请求。stac发现其具有去往目的地stae的连接，并且向作为目的地的stae发送路由请求。stae传送路由应答，随后stac把路由应答发送回到staa。
图20示出了简化的源sta基于单播的路由请求的一个示例性实施例290。在方块292中，源sta队列接收针对未在邻居列表(nl)中找到的目的地的分组，并且该sta对n个对等sta的链路进行排序294。在进入执行循环顶部的方块298之前，邻居电台计数器“n”被初始化296。在方块298中，源sta在单播模式下向具有第n最佳链路的邻居sta传送路由请求。源sta接收并处理300来自邻居sta的响应。确定302所述响应是否是路由拒绝。如果路由未被拒绝，则执行方块310，其中源sta处理路由响应并且准备用于传送的数据分组。否则，如果路由请求被拒绝，则执行方块304，其中判定是否有任何邻居sta还未被检查(n是否小于n？)。如果在方块304中确定所有邻居都已被检查，则(n不小于n)处理回退并且选择306替换的路由协议。否则，如果存在未被检查的邻居，则递增308“邻居”计数器(n＝n+1)，并且返回到循环顶部的方块298。
图21示出了用于接收者sta的简化路由请求处理的一个示例性实施例330。在方块332中，sta(接收者)接收路由请求，并且关于该sta是否是路由请求中的最终目的地sta“d”作出判定334。如果该sta是最终目的地sta，则执行方块336，其中该sta向其从该处接收到路由请求的sta传送路由应答帧。否则，如果在方块334中确定该sta不是目的地sta，则进入判定方块338，其中确定目的地sta“d”是否是该sta的邻居。如果是邻居，则执行方块342，其中该sta把路由请求转发到目的地sta。否则，由于没有发现该sta的邻居是目的地sta，则执行方块340，其中该sta向源sta发送路由拒绝。
图22示出了单输入单输出(siso)电台(sta)硬件配置的一个示例性实施例350。通过通信链路或i/o连接354来传送/接收信号352，其中看到所述通信链路或i/o连接354是通过内部总线356耦合。总线356互连存储器358、传送(ts)数据处理器360、控制器(例如计算机处理器)362和接收器(rx)数据处理器364。调制器/解调器366被示出为其调制器接收来自tx数据处理器360的输出，并且其解调器生成去往rx数据处理器364的输出。调制器/解调器366耦合到被配置成具有多个波束成形天线370的模拟空间处理器368。
当电台对传送信号操作波束成形时，从tx数据处理器360向调制器/解调器366命令波束样式。调制器/解调器解释所给出的命令，并且生成被馈送到模拟空间处理器368的命令。作为结果，模拟空间处理器368将在其每一个传送天线单元中偏移相位，从而形成所命令的波束样式。当电台对接收信号操作波束成形时，从控制器362和tx数据处理器360向调制器/解调器366命令将要使用的波束样式。调制器/解调器解释所给出的命令，并且生成被馈送到模拟空间处理器368的命令。作为结果，模拟空间处理器368将在其每一个接收天线单元中偏移相位，从而形成所命令的波束样式。当电台接收到信号时，所接收到的信号经由模拟空间处理器368、调制器/解调器366和rx数据处理器364被馈送到控制器362。控制器362确定所接收到的信号的内容，并且触发适当的反应，并且把信息存储在存储器358中，正如前面所描述的那样。邻居列表数据库被存储在存储器358中并且由控制器362获取。前面所描述的所有管理帧、所交换的分组由控制器362确定和生成。当将要作为针对管理nl数据库或路由信息的动作的响应而在空中传送分组时，由控制器362生成的分组经由tx数据处理器360和调制器/解调器366被馈送到模拟空间处理器368，同时如前面所描述的那样控制传送波束样式。
图23示出了多输入多输出(mimo)电台(sta)硬件配置的一个示例性实施例390。通过通信链路或i/o连接394来传送/接收信号392，其中看到所述通信链路或i/o连接394是通过内部总线396耦合。总线396互连存储器398、传送(ts)数据处理器400、控制器(例如计算机处理器)402和接收器(rx)数据处理器404。附加的处理器耦合到控制器402，作为示例有传送空间(tx)处理器408和接收器(rx)空间处理器406。调制器/解调器410a到410n耦合到tx和rx空间处理器，其中每一个调制器/解调器又耦合到模拟空间处理器412与其多个波束成形天线414。
当电台对传送信号操作波束成形时，从tx数据处理器400向tx空间处理器408命令供调制器/解调器410a到410n使用的波束样式和mimo配置，所述调制器/解调器解释所给出的命令，并且生成被馈送到模拟空间处理器412的命令。作为结果，模拟空间处理器412在其每一个传送天线单元中偏移相位，从而形成所命令的波束样式和mimo配置。当电台对接收信号操作波束成形时，从控制器402和rx数据处理器404向调制器/解调器410a到410n命令供使用的波束样式，所述调制器/解调器解释所给出的命令，并且生成被馈送到模拟空间处理器412的命令。作为结果，模拟空间处理器412在其每一个接收天线单元中偏移相位，从而以mimo配置形成所命令的波束样式。当电台接收到信号时，所接收到的信号经由模拟空间处理器412、调制器/解调器410a-410n和rx数据处理器404被馈送到控制器402。控制器402确定所接收到的信号的内容，并且触发适当的反应，并且把信息存储在存储器398中，正如前面所描述的那样。邻居列表数据库被存储在存储器398中并且由控制器402获取。前面所描述的所有管理帧、所交换的分组由控制器402确定和生成。当将要作为针对管理nl或路由信息的动作的响应而传送分组时，由控制器402生成的分组经由tx数据处理器400、tx空间处理器408和调制器/解调器410a到410n被馈送到模拟空间处理器412，同时如前面所描述的那样控制传送波束样式。
在所呈现的技术中描述的增强可以很容易被实施在被配置成用于无线网络通信的各种对等设备内。还应当认识到，无线网络通信对等设备优选地被实施成包括一个或多个计算机处理器设备(例如cpu、微处理器、微控制器、具有计算机功能的asic等等)和存储指令的相关联的存储器(例如ram、dram、nvram、闪存、计算机可读介质等等)，其中存储在存储器中的程序(指令)在处理器上被执行，以便实施本文中所描述的各种处理方法的步骤。
为了说明的简单起见，在大部分附图中没有描绘出计算机和存储器设备，这是因为本领域技术人员会认识到使用计算机设备来实施对于网络通信所涉及的步骤。所呈现的技术在存储器和计算机可读介质方面不作限制，只要这些存储器和计算机可读介质是非瞬时性的，并且从而不构成瞬时电子信号。
本发明的技术的实施例在本文中可以参照根据所述技术的实施例的方法和系统的流程图图示以及/或者也可以被实施成计算机程序产品的规程、算法、步骤、运算、公式或其他计算描绘来进行描述。在这方面，流程图的每一个方块或步骤和流程图中的方块(和/或步骤)的组合以及任何规程、算法、步骤、运算、公式或计算描绘可以通过各种装置来实施，比如硬件、固件以及/或者包括具体实现在计算机可读程序代码中的一条或多条计算机程序指令的软件。应当认识到，任何这样的计算机程序指令可以由一个或多个计算机处理器执行，其中包括而不限于通用计算机或专用计算机，或者用以产生一台机器的其他可编程处理装置，从而使得执行在(多个)计算机处理器或其他可编程处理装置上的计算机程序指令产生用于实施所规定的(多项)功能的装置。
因此，流程图的方块以及本文中所描述的规程、算法、步骤、运算、公式或计算描绘支持用于实施所规定的(多项)功能的装置的组合，用于实施所规定的(多项)功能的步骤的组合，以及用于实施所规定的(多项)功能的比如具体实现在计算机可读程序代码逻辑装置中的计算机程序指令。还应当理解的是，流程图图示的每一个方块以及本文中所描述的任何规程、算法、步骤、运算、公式或计算描绘及其组合可以由实施所规定的(多项)功能或(多个)步骤的基于专用硬件的计算机系统或者专用硬件与计算机可读程序代码的组合来实施。
此外，比如具体实现在计算机可读程序代码中的这些计算机程序指令还可以被存储在一个或多个计算机可读存储器或存储器设备中，其可以引导计算机处理器或其他可编程处理装置按照特定方式运作，从而使得存储在计算机可读存储器或存储器设备中的指令产生包括实施在(多幅)流程图的(多个)方块中规定的功能的指令装置的制造品。计算机程序指令还可以由计算机处理器或其他可编程处理装置执行，以使得在计算机处理器或其他可编程处理装置上实施一系列操作步骤，从而产生计算机实施的处理，从而使得执行在计算机处理器或其他可编程处理装置上的指令提供用于实施在(多幅)流程图的(多个)方块中规定的功能、(多个)规程、(多个)算法、(多个)步骤、(多个)运算、(多个)公式或(多个)计算描绘的步骤。
还应当认识到，本文中所使用的术语“程序”或“可执行程序”指的是可以由一个或多个计算机处理器执行来实施本文中所描述的一项或多项功能的一条或多条指令。指令可以被具体实现在软件、固件或者软件与固件的组合中。指令可以被存储在设备本地的非瞬时性介质中，或者可以被远程存储在例如服务器上，或者指令的全部或一部分可以被本地和远程存储。远程存储的指令可以通过用户发起而被下载(推送)到设备，或者可以基于一个或多个因素而被自动下载(推送)到设备。
还应当认识到，本文中所使用的术语处理器、计算机处理器、中央处理单元(cpu)和计算机被同义地使用来标示能够执行指令并且与输入/输出接口和/或外围设备进行通信的设备，并且术语处理器、计算机处理器、cpu和计算机意图涵盖单个或多个设备，单核或多核设备，以及其各种变型。
从本文中的描述将认识到，本公开内容涵盖多个实施例，其中包括而不限于以下实施例：
1、一种用于通过具有定向传送的无线网络中的路由协议进行通信的装置，包括：(a)被配置成用于通过具有对等电台的无线网络进行通信的收发器；(b)耦合到所述收发器的计算机处理器；以及(c)存储可由计算机处理器执行的指令的非瞬时性计算机可读存储器；(d)其中所述指令在由计算机处理器执行时实施以下步骤：(d)(i)利用波束成形(bf)训练反馈量度在相邻的无线设备当中识别可靠的对等电台；(d)(ii)在单播传送模式下向可靠对等电台传送路由发现消息；(d)(iii)在单播传送模式下在网络上的对等电台之间散播邻域发现列表；以及(d)(iv)构造提取源与目的地电台之间的最佳路由的路由表，其中可以使用所述路由表从源对等电台经过中间对等电台向目的地对等电台路由消息。
2、任一个在前实施例的装置，还包括使用基于所述波束成形(bf)训练反馈量度的去往对等电台的链路的排序而按照特定顺序传送路由请求。
3、任一个在前实施例的装置，其中，所述波束成形(bf)训练包括：(a)利用发起者扇区扫描(iss)对发起者对等电台进行训练；(b)利用响应者扇区扫描(rss)对响应者对等电台进行训练；(c)返回扇区扫描(ssw)反馈；以及(d)生成扇区扫描(ssw)确认(ack)。
4、任一个在前实施例的装置，其中，所述路由表包括：(a)源电台地址；(b)目的地电台地址；(c)源电台序列号；(d)目的地电台序列号；(e)部分正向路由路径；(f)部分反向路由路径和相应的量度；(g)路由路径创建时间；(h)针对路由表条目的到期时间。
5、任一个在前实施例的装置，其中，所述收发器包括单输入单输出(siso)传送器和接收器。
6、任一个在前实施例的装置，其中，所述收发器包括多输入多输出(mimo)传送器和接收器。
7、任一个在前实施例的装置，其中，所述收发器包括：(a)耦合到至少一个调制器/解调器的调制器输入的至少一个传送器数据处理器，所述至少一个调制器/解调器耦合到被配置成用于连接到天线阵列的模拟空间处理器；以及(b)接收来自所述至少一个调制器/解调器的解调器输出的至少一个接收器数据处理器，所述至少一个调制器/解调器耦合到被配置成用于连接到天线阵列的模拟空间处理器。
8、任一个在前实施例的装置，其中，所述收发器还包括：(c)耦合在所述至少一个传送器数据处理器当中的每一个与所述至少一个调制器/解调器当中的每一个之间的至少一个传送器空间处理器；以及(d)耦合在所述至少一个接收器数据处理器当中的每一个与所述至少一个调制器/解调器当中的每一个之间的至少一个接收器空间处理器。
9、任一个在前实施例的装置，其中，具有对等电台的所述无线网络包括自组织网络。
10、任一个在前实施例的装置，其中，所述对等电台包括作为针对无线网络的介质访问控制(mac)和物理层(phy)接口的单个可寻址实例的逻辑实体。
11、一种用于通过具有定向传送的无线网络中的两跳简化路由协议进行通信的装置，包括：(a)被配置成用于通过具有对等电台的无线网络进行通信的收发器；(b)耦合到所述收发器的计算机处理器；以及(c)存储可由计算机处理器执行的指令的非瞬时性计算机可读存储器；(d)其中所述指令在由计算机处理器执行时实施以下步骤：(d)(i)在本地实施的每一个电台(sta)处管理邻域信息；(d)(ii)基于波束成形(bf)训练反馈对可靠的链路进行排序；以及(d)(iii)按照一定顺序在单播传送模式下传送路由发现消息。
12、任一个在前实施例的装置，其中，所述波束成形(bf)训练包括：(a)利用发起者扇区扫描(iss)对发起者对等电台进行训练；(b)利用响应者扇区扫描(rss)对响应者对等电台进行训练；(c)返回扇区扫描(ssw)反馈；以及(d)生成扇区扫描(ssw)确认(ack)。
13、任一个在前实施例的装置，其中，所述路由表包括：(a)源电台地址；(b)目的地电台地址；(c)源电台序列号；(d)目的地电台序列号；(e)部分正向路由路径；(f)部分反向路由路径和相应的量度；(g)路由路径创建时间；(h)针对路由表条目的到期时间。
14、任一个在前实施例的装置，其中，所述收发器包括单输入单输出(siso)传送器和接收器。
15、任一个在前实施例的装置，其中，所述收发器包括多输入多输出(mimo)传送器和接收器。
16、任一个在前实施例的装置，其中，所述收发器包括：(a)耦合到至少一个调制器/解调器的调制器输入的至少一个传送器数据处理器，所述至少一个调制器/解调器耦合到被配置成用于连接到天线阵列的模拟空间处理器；以及(b)接收来自所述至少一个调制器/解调器的解调器输出的至少一个接收器数据处理器，所述至少一个调制器/解调器耦合到被配置成用于连接到天线阵列的模拟空间处理器。
17、任一个在前实施例的装置，其中，所述收发器还包括：(c)耦合在所述至少一个传送器数据处理器当中的每一个与所述至少一个调制器/解调器当中的每一个之间的至少一个传送器空间处理器；以及(d)耦合在所述至少一个接收器数据处理器当中的每一个与所述至少一个调制器/解调器当中的每一个之间的至少一个接收器空间处理器。
18、任一个在前实施例的装置，其中，具有对等电台的所述无线网络包括自组织网络。
虽然本文中的描述包含许多细节，但是这些细节不应当被解释成限制本公开内容的范围，而是仅仅提供关于其中一些当前优选的实施例的说明。因此应当认识到，本公开内容的范围完全涵盖对于本领域技术人员可能变得显而易见的其他实施例。
除非明确地如此声明，否则在权利要求中以单数提到某个单元时不意图意味着“一个且仅有一个”，相反是意味着“一个或多个”。本领域技术人员已知的针对所公开的实施例的单元的所有结构和功能等效方案被明确地通过引用的方式合并在本文中，并且意图被本权利要求涵盖。此外，本公开内容中的单元、组件或方法步骤都不意图被专用于公众，而不管所述单元、组件或方法步骤是否被明确地引述在权利要求中。除非明确地使用短语“用于…的装置”来引述本文中的权利要求要素，否则所述要素不应当被解释成“装置加功能”要素。除非明确地使用短语“用于…的步骤”来引述本文中的权利要求要素，否则所述要素不应当被解释成“步骤加功能”要素。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！